[發明專利]固體燃料燃燒裝置及其使用方法

在審

• 申請號: 201610702621.3
• 申請日: 2016-08-23
• 公開（公告）號: CN107763663A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 潘小兵;雷福林;陳瑞
• 申請（專利權）人: 翼特新能源科技（上海）有限公司
• 主分類號: F23Q13/00
• 分類號: F23Q13/00;F23D1/00
• 代理公司: 上海天協和誠知識產權代理事務所31216
• 代理人: 沈國良

技術領域

本發明涉及一種固體燃料燃燒裝置及其使用方法。

背景技術

高溫火焰窯爐廣泛應用于玻璃、有色金屬冶煉、鍋爐、石化等行業，高溫火焰窯爐使用各種天然氣、煤制氣、液化石油氣、混合煤氣等氣體燃料，各種重油、生物柴油、煤焦油等液態燃料以及各類煤、生物質、石油焦等固體燃料。各種氣體、液體或固體燃料燃燒不僅產生大量的污染物，而且燃料燃燒的成本也成為企業的沉重負擔。尋求低污染、價格低廉的替代燃料以及相關的燃燒解決方案是降低成本、減少污染的重要措施。煤儲量豐富，價格低廉，在可以預見的將來，仍將是主要的一次能源來源；生物質燃料具有綠色、再生特性，被視為綠色能源；作為石油行業延遲焦化副產品的石油焦，具有熱值高，價格低的特點，在許多行業作為一種替代燃料。

中國專利CN204574021U披露了一種流態化固體燃料的噴槍，可以對流態化固體燃料流進行濃淡分離，并使用霧化介質進行霧化，向燃燒爐膛內注入一定長度和形狀的燃料流。但該專利沒有包括燃料完全燃燒所需的氧化劑，不能支持燃料完全充分的燃燒，而必須在實際使用時，由安裝在爐膛上的其它裝置注入相應的氧化劑（空氣和/或富氧空氣，氧氣等），因此該噴槍不能單獨使用，更不能在常溫的環境溫度下進行固體燃料的點火及穩定燃燒。

中國專利CN201555217U披露一種石油焦粉固體燃料專用燃燒器，該燃燒器以空氣為霧化氣并與流化態石油焦粉在槍頭進行混合，噴入爐內與空氣進行燃燒。該燃燒器沒有對霧化氣進行選擇甄別，也沒有研究各種霧化氣對固體燃料燃燒產生的潛在影響，以及對產品品質和后續尾氣處理的影響；同時，由于固體燃料難以燃燒及控制，燃燒產生的污染大，會對產品品質造成不良影響。該專利披露的燃燒器在實際使用中存在固體燃料難以著火、火焰黑區長，固體燃料燃燒不充分等缺陷，并對產品品質產生影響。

中國專利CN203052700U披露一種少油或無油點火的加氧裝置，由等離子體發生器產生高溫的等離子體，并噴入氧氣以輔助固體燃料進行點火或低負荷穩燃。使用高溫等離子體點火及穩燃不僅使整體設備一次性投資高，而且在使用中維護量大，不適合經常啟停爐的周期性作業的爐窯。在冶金、有色金屬、化工等行業中，存在大量的頻繁點火啟動的工業窯爐，由于點火溫度低，固體燃料難以點火及穩定燃燒；同時，燃盡率低，未燃盡的固體燃料會對加熱物料造成污染，且煙氣中顆粒濃度大。這些原因導致固體燃料的使用范圍受到限制。

各種固體燃料點火溫度高，在常溫環境下難以點火并穩定燃燒。常規的固體燃料使用大量的燃油、或氣體燃料將窯爐溫度烘烤到至少800度左右以上，才噴入固體燃料。窯爐的冷爐啟動不僅消耗大量高價值的燃料，同時限制了固體燃料的使用范圍。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種固體燃料燃燒裝置及其使用方法，本裝置實現在常溫環境對固體燃料進行點火，并形成穩定火焰，本方法采用氣體燃料作為霧化介質，在窯爐預燃室及熱態工作面外側形成可以常溫點火、穩定燃燒的固體燃料火焰，有效提高固體燃料的使用范圍。

為解決上述技術問題，本發明固體燃料燃燒裝置包括燒嘴磚、內管、中間管、霧化氣輸入管、霧化氣噴頭和鈍體，所述燒嘴磚開設通孔，所述內管同軸套合于所述中間管內，所述內管與中間管之間形成霧化氣通道，所述霧化氣通道末端采用封板封口，所述霧化氣輸入管設于所述中間管管壁并且連通所述霧化氣通道，所述霧化氣噴頭為環形并且設于所述霧化氣通道的前端部，所述鈍體設于所述內管的噴口端部并且位于內管的軸線，本裝置還包括外管、富氧空氣或純氧入口管，所述中間管同軸套合于所述外管內并且伸出外管，所述中間管與所述外管之間形成富氧空氣或純氧通道并且末端采用封板封口，所述外管伸入所述燒嘴磚的通孔并且外管端面縮進燒嘴磚的工作端面，所述外管端面與燒嘴磚的工作端面之間形成霧化空腔，所述富氧空氣或純氧入口管設于所述外管管壁并且連通所述富氧空氣或純氧通道。

進一步，所述霧化氣噴頭的環形截面設有環形噴口、間隔布置的通孔噴口或間隔布置的U形槽噴口，所述通孔噴口包括階梯圓孔和/或等徑圓孔，所述階梯圓孔和/或等徑圓孔間隔布置，所述階梯圓孔和等徑圓孔在所述霧化氣噴頭的環形截面上按1～3:1間隔布置，所述U形槽噴口的U形槽設于所述霧化氣噴頭的外圈。

進一步，所述階梯圓孔的大孔直徑與小孔直徑的比值為1.01～100，所述階梯圓孔的小孔直徑與所述等徑圓孔直徑的比值為0.1～10。

進一步，所述霧化氣噴頭的通孔噴口或U形槽噴口至少為一個。

進一步，所述霧化氣噴頭的通孔噴口以軸線為基準傾斜60°～-60°角。