[發明專利]一種旋風爐低NOx燃燒方法和旋風爐液態排渣余熱回收利用系統

有效

• 申請號: 201110135666.4
• 申請日: 2010-08-19
• 公開（公告）號: CN102221198A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 車得福;白文剛;王歡;劉銀河
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F23C5/08
• 分類號: F23C5/08;F23C7/00;F27D17/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

方法領域：

本發明屬于旋風爐應用領域，涉及一種旋風爐低NO_x燃燒方法及其液態渣余熱回收利用系統，同時本發明所提出的低NO_x燃燒方法也適用于其他鍋爐型式，而所提出的液態排渣余熱回收利用系統尤其適用于具有液態排渣的燃燒設備領域，如高爐煉鐵、冶金行業等。

背景方法：

旋風爐是指采用旋風燃燒方式的動力用蒸汽鍋爐。空氣帶動燃料顆粒在圓筒內旋轉燃燒時稱為旋風燃燒，旋風燃燒是人為組織的一種穩定的、可控的高速旋轉火焰流，它充滿在整個燃燒室空間，具有極其強烈的擾動能力，比一般室燃方式具有更高的熱強度。旋風爐中主要進行燃燒的圓筒稱為旋風筒，一臺旋風爐可以有一只或數只旋風筒。由于旋風筒內具有很高的燃燒溫度和燃燒強度，會使得燃燒形成的渣熔化并且粘附在筒壁上形成液態渣膜，液態渣排出筒外形成液態排渣。

旋風爐具有很高的燃燒溫度和很強的湍流混合強度，優良的傳熱和傳質條件，能充分保證燃料的完全燃燒，其化學不完全燃燒損失、機械不完全燃燒損失都較小。排渣中的含碳量一般均小于0.2％，飛灰中的含碳量遠低于一般煤粉爐，飛灰份額也大大低于煤粉爐。在旋風爐中，燃燒與燃料的性質無關，無論難燃或易燃的燃料都可以在旋風爐中穩定而完全地燃燒，同時由于其燃料只需破碎，因而可以大大簡化甚至取消龐大的制粉系統，節約制粉電耗。

與煤粉爐相比，旋風爐的優勢主要體現在以下幾個方面：

燃燒穩定，燃燒經濟性高；

燃料只需破碎，簡化制粉系統，大大節約制粉電耗；

熱強度高，鍋爐體積小；

旋風筒內的高擾動性能和高溫度水平，是旋風爐強化燃燒的基礎。采用旋風爐，可以使整個鍋爐的金屬消耗量大為減少，與同容量的煤粉爐相比，可以使鍋爐房的面積縮小25％，鍋爐房容積縮小30％，重量減少20～25％。

捕渣率高，飛灰含量大大降低，使得對流受熱面磨損緩解；對于旋風爐，只有15～30％的灰分進入對流煙道，而對于煤粉鍋爐通常為80％?左右的灰分經過對流受熱面，因而旋風爐對流受熱面的磨損要比煤粉爐輕得多。旋風筒內高速旋轉的氣流具有很高的分離熔渣的能力，各種類型的旋風爐的捕渣率大體在70～85％之間。旋風爐的高捕渣率可以大大地減少煙氣帶走的飛灰量，其本身就相當于一臺效率為70～85％的除塵器，因此與煤粉爐相比，可節約除塵器總投資的三分之一，經濟效益顯著。

過量空氣系數低，可以降低排煙熱損失；

由于旋風筒內擾動強烈，可以采用低氧燃燒，旋風筒內的過量空氣系數一般為1.05～1.1，因而可以減小排煙熱損失。

可以燃用多種燃料；

在旋風爐中，由于具有很高的燃燒溫度(通常1649℃以上)和擾動能力，燃燒與燃料的性質無關，無論難燃或易燃的燃料都可以在旋風爐中穩定而完全燃燒。

灰渣便于綜合利用。

從以上可以看出，旋風爐具有非常優越的優點，但是，它并不是“十全十美”的，也存在一些缺點和問題，其中最大的缺點和問題包括以下兩個方面：

◆污染物NO_x生成高；

由于旋風筒內具有很高的燃燒溫度和強烈的湍流混合強度，使得其污染物NO_x的生成量比一般煤粉爐要高出很多，而這與我國日趨嚴格的環境保護標準是格格不入的，如我國自2010年1月1日起新實施的《火電廠大氣污染物排放標準》中對燃煤鍋爐第3時段的污染物NO_x排放濃度規定為：重點地區是200mg/m³；其他地區是400mg/m³。雖然在各種降低NO_x的方法中分級送風方法是一種已經被廣泛應用的非常經濟有效的方法，但是，當分級送風方法被應用于旋風爐領域時，隨著旋風筒內過量空氣系數的降低，旋風筒內的溫度水平也跟著具有較大程度的降低，而這會對維持正常的液態排渣構成威脅。因此，由于受旋風筒內液態排渣正常進行的最低過量空氣系數的限制，使得旋風筒內能夠達到的分級送風的程度有限，其最低過量空氣系數大約在0.8左右，因而使得分級送風這一方法所具有的降低NO_x的能力得不到充分發揮。

◆液態排渣灰渣物理熱損失大。