[其他]燃燒煤水混合燃料的方法和裝置

無效

• 申請號: 87100090
• 申請日: 1987-01-08
• 公開（公告）號: CN87100090A
• 公開（公告）日: 1987-07-29
• 發明（設計）人: 小豆畑茂;東山和壽;戶清;小林啟信;嵐紀夫;稻田徹;相馬憲一;大塚馨象;高橋芳孝;幸田文夫;政井忠久;谷川真清;川野敬
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所;巴布考克日立株式會社
• 主分類號: F23C11/00
• 分類號: F23C11/00;F23D11/24
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 劉志平

本發明涉及到用于燃燒特殊燃料，如難燃的固體燃料、液體燃料或漿狀燃料的方法和裝置。進一步說，本發明涉及到一種以高燃燒率和減少氧化氮（NO_x）生成物來燃燒煤水混合燃料的方法和裝置。

在煤的使用中遇到的問題之一是，固體煤的輸送、貯存和搬運往往往比氣體和液體燃料困難得多。鑒于這一事實，人們已經作了許多研究和嘗試，使煤能像液體燃料那樣貯運。在這些嘗試中，一種方法是采用煤水混合物。它是磨碎的煤和水的混合物。這個方法被認為是最有前途的，并以其生產和運輸的低成本和容易貯運，也就是優良的綜合經濟性而引起世界各國的重視。

為了成功地燃燒煤水混合物，必須把它以細滴形式噴入爐膛。通常，適于把被霧化介質制成高速霧化介質的所謂雙流體噴嘴，適于用來噴射較粘稠的流體如煤水混合物。噴成霧狀的流體的速度越高，則噴霧效能越高。霧滴越細，其可燃性也越高。因此，當這種噴嘴用于煤水混合物時，從噴嘴噴出的煤水混合物霧滴的速度，是用風力輸送煤粉的速度的5倍。此外，噴成霧狀的煤水混合物的燃燒必須要求水份在點燃以前蒸發。部分是由于噴成霧狀的燃料的高速度，部分是由于水份蒸發的必然性，著火點往往出現在噴霧狀燃料的下游區。著火點向出口處移動，反過來影響火焰的穩定性及燃燒效率。

當然，與燃燒其它燃料的情況一樣，燃燒煤水混合物也要求抑制氧化氮生成物。事實上，希望在燃燒煤水混合物時，氧化氮生成物的程度在最大時，與燃燒煤粉時一樣小。這同樣也要求在火焰中形成一個穩定的還原區。在燃燒空氣不足的情況下燃燒，也就是在所謂低空氣比燃燒狀態下，煤生成還原媒介如氫、一氧化碳等等。因此，為了實現與還原的氧化氮生成物一起燃燒，必須使低空氣比下的燃燒區保持穩定。

為解決這個要求，人們已經提出使用一種低氧化氮的煤粉燃燒器，在該燃燒器內，先把燃燒空氣與煤完全隔開，然后逐漸地與煤混合，以便穩定地形成一個還原區。

然而，在煤水混合物情況下，點火延遲了一段水份蒸發所需的時間。并且，煤水混合物霧化時以高速度噴入。因此，如前面說過的，火焰往往在距離燃燒器出口很遠的地方形成。

換言之，燃燒發生在下游區，在這個區里，煤水混合物與燃燒空氣快速混合。因此，不像燒煤粉那樣容易形成穩定的還原區。這意味著在煤水混合物情況下實現減少氧化氮生成物是相當困難的。而且，煤水混合物的低可燃性直接引起燃燒效率降低。此外，在遠離燃燒器處形成的火焰引起不穩定的燃燒，有點不著火的危險，從而導致燃燒系統可靠性低。

生成的火焰離燃燒器距離遠而使燃燒特性變差。因而，設計使火焰盡可能靠近燃燒器就成為研制優良燃燒器的關鍵。

已經知道，采用旋流形式燃燒空氣在燃燒器出口附近區域形成火焰是可能的。例如，日本專利公開NO.208305/1984描述了一種煤粉燃燒器。其中，三次空氣采用強旋流形式從三次空氣噴嘴噴出，該空氣噴嘴設在遠離燃料噴嘴處。燃燒空氣的強旋流在燒煤粉的情況下是有效的，因為在這種燃燒中，煤粉以與燃燒空氣同樣的速度噴射。然而，在燃燒煤水混合物情況下，燃料從噴嘴中以3至5倍于燃燒空氣的速度成霧狀噴射，只用旋流的動量來保持火焰穩定是非常困難的。換句話說，為了用旋流來保持穩定的火焰，旋流的強度必須控制在非常窄的范圍內，這只能通過對燃燒器進行高度復雜和困難的控制來實現。

日本專利公開NO.145405/1984描述了一種為燃燒油類燃料，特別是為了縮短火焰而設計的燃燒器裝置。該燃燒器對具有像油類燃料那樣高可燃性的燃料能產生明顯的作用。但是對象煤水混合物那樣的低可燃性燃料，則不能產生任何顯著的作用。進一步說，該燃燒器有一個包圍著燃料噴嘴的主空氣噴嘴。并且，主燃燒器的金屬件包圍著主空氣噴嘴。當燃料在主燃燒器金屬件中燃燒時，由燃料高速流動而形成的真空區被主空氣消除。因此，二次空氣進入由主燃燒器金屬件所限定的燃燒區，從而避免了可燃性的降低。換句話說，火焰的點燃和維持要求在燃料噴流周圍形成一個穩定的環流。送入主空氣與這個要求完全背道而弛。因此，日本專利公開NO.145405/1984所表示的燃燒裝置，不適用于燃燒煤水混合物。

如上所述，為了實現煤水混合物良好的燃燒，在它的可燃性方面實現明顯的改進，是一個重要的技術問題。

本發明的目的之一是改進燃料-特別是煤水混合燃料的可燃性，以便在降低氧化氮生成物的同時，實現穩定火焰和提高燃燒效率。