物质的燃烧方法及其系统技术方案

本发明专利技术涉及一种物质的燃烧方法，包括下列步骤：将物质在低于其理论需氧量下加入第一反应气体，以产生底灰与第一产物，第一产物包括第一气态物质与飞灰；将第一产物在低于其理论需氧量下加入第二反应气体，以将第一产物的温度提高至飞灰的熔点以上，以产生熔渣以及第二产物，第二产物包括第二气态物质；将第二产物至少进行一次热回收，以及将第二产物至少进行一次氧化燃烧，以实现第二产物实质上的充分燃烧。其中，在最后一步骤的过程中不会大量产生氮氧化物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种物质的燃烧方法及其系统，尤其涉及一种将可燃物质经 气化后转换成气态可燃气的燃烧方法及其系统。
技术介绍
当今人类取得能源的方式之一为通过燃烧可燃物产生热能，其所追求的 目标在于在燃烧过程中提高热能的利用效率并降低因燃烧所产生的污染物。理论上，如果要求高的热效率，那么过剩反应气体(excess oxidant,如 纯氧、空气等)的量越低越好，以降低过剩反应气体所衍生的排气热损。但 过低的过剩反应气体量易导致燃料燃烧不完全，不仅造成燃料的损失，也会 导致产生如碳氢化合物(HC)、 一氧化碳(CO)等的污染物。另外，理论 绝热温度随过剩反应气体量的增加而降低，高热值的燃料在过低的过剩反应 气体量下燃烧，极易因高温而产生出大量的氮氧化物(NOx)。举例来说，当燃料(如天然气、燃油、粉煤等)极易与反应气体混合时， 为降低排气热损，往往给予较低的过剩助燃空气，但燃烧产物的温度较高， 导致产生氮氧化物污染物。当燃料(例如块煤或废弃物等)不易与反应气体混合时，为使燃料充分 燃烧，往往供给大量的过剩气体，因此增加了排气热损并降低了热效率。例 如焚化炉为使废弃物能充分地燃烧， 一般反应气体量至少达到理论需氧量的 两倍。另外，燃烧过程所产生的飞灰往往含有一些有害物质，如果要降低污染 性与提高材料再利用的可行性，必须要使飞灰熔融形成融渣，燃烧温度需提 高至灰份熔点以上(一般约达1300 150(TC)。在此高温下，若同时存在氧 气与氮气将会产生氮氧化物(N0X)污染物。以废弃物焚化炉为例，为使废弃物充分燃烧，必须供给大量的助燃空气， 因此无法使燃烧排气的温度(约S00 100(TC)达到使飞灰熔融的温度。如200610143692.0说明书第2/8页果要使飞灰熔融，必须在焚化炉后设置熔融炉，加入额外的辅助燃料，以提 高燃烧产物的温度。这种方式需要额外的外来能源，同时也因在存在过剩空 气的情况下进行操作，而衍生出大量的氮氧化物污染。公知技术的燃烧模式在热效率与降低污染物之间往往无法兼顾。因此， 有必要提供一种物质的燃烧方法及其系统，以改善现有技术所存在的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种物质的燃烧方法，可在极低的过剩反应气体 量下达到高燃烧效率与高热效率。本专利技术的另 一 目的在于使可燃物的飞灰得以高温熔融，且不会因高温产 生氮氧化物污染物。本专利技术的又一目的在于提供一种物质的燃烧系统，可在极低的过剩反应 气体量下达到高燃烧效率与高热效率。为实现上述目的，本专利技术的物质的燃烧方法包括下列步骤将物质在低 于其理论需氧量下加入第一反应气体，以产生底灰与第一产物，该第一产物包括第一气态物质与飞灰；将第一产物在低于其理论需氧量下加入第二反应气体，以将第一产物的温度提高至飞灰的熔点以上，以产生熔渣以及第二产物，该第二产物包括第二气态物质；将该第二产物至少进行一次热回收，以 及将该第二产物至少进行一次氧化燃烧，以实现该第二产物实质上的充分燃 烧。其中，在最后一步骤的过程中不会大量产生氮氧化物。为实现上述的目的，本专利技术的物质燃烧系统包括气化炉、熔融炉、至少 一个热回收装置、以及至少一个反应气体供应装置。其中，气化炉将物质在 低于其理论需氧量下加入第一反应气体，以产生底灰与第一产物，该第一产 物包括第一气态物质与飞灰。该熔融炉将第一产物在低于其理论需氧量下加 入第二反应气体，以将该第一产物的温度提高至飞灰的熔点以上，以产生熔 渣以及第二产物，该第二产物包括第二气态物质。至少一个热回收装置用以 进行热回收。至少一个反应气体供应装置用以实现第二产物实质上的充分燃 烧，且不会大量产生氮氧化物。本专利技术的有益技术效果在于，不仅可使物质有效地完全燃烧，而且当产 生过剩反应气体时，其燃烧产物的温度也可降低至生成氮氧化物的溘度以 下，由此达到高的热效率，并能有效控制污染物的产生。 附图说明图1为某物质的燃烧产物温度与反应气体当量比的关系图； 图2为本专利技术的物质的燃烧系统的第一实施例的示意图；以及 图3为本专利技术的物质的燃烧系统的第二实施例的示意图。其中，附图标记说明如下1 物质的燃烧热利用系统 10 气化炉20熔融炉 31、 32 热回收装置41、 42、 43、 44、 45 反应气体供应装置50装置 81 燃料进料器82震动筛选机 83 磁选机84、 85储存槽 86 熔渣出口87 冷却水槽具体实施例方式为能更好地理解本专利技术的
技术实现思路
，特以优选的具体实施例为例对本发 明说明如下。以下请一并参考图1至图2，其示出了本专利技术的第一实施例。图1为某 物质(热值LHV约3,300 kcal/kg)的燃烧产物温度与反应气体当量比的关系 图。图2为本专利技术的物质的燃烧系统1的示意图。请先参考图1。在图1的关系图中，横轴表示反应气体当量比，反应气 体当量比为实际反应气体量与理论需氧量的比值(ER)。纵轴表示燃烧产物 的温度，以摄氏温度表示。当ER-1时表示实际反应气体量等于理论需氧量， 燃烧产物的温度可达到最高的理论燃烧温度。当EIK1时表示供给的反应气 体量小于理论需氧量，此时燃料无法完全燃烧，燃烧产物的温度随ER的增 加而增加。当ER〉1时表示实际反应气体量大于理论需氧量，此时过剩的反 应气体会使燃烧产物的温度降低，燃烧产物的温度随ER增加而降低。图1共有三条曲线，表示在不同状态下某可燃物质的燃烧产物与ER的 关系图，其中最上方的曲线代表该可燃物在绝热状态下的温度曲线，第二条曲线代表第一条曲线经热回收装置降低燃烧产物温度后的温度曲线，第三条 曲线代表第二条曲线再次经热回收装置降低燃烧产物温度后的曲线。图中Ql、 Q2、 Q3、 Q4与Q5分别表示A点之前、A点至B点之间、B点至C点 之间、D点至E点之间，以及F点至G点之间所获得的反应气体量。图中所 示的斜线区域表示氮氧化物生成区，该区域形成于高温有氧的环境下。接着，请一并参考图1与图2，其中图1的A点至G点与图2的A点至 G点为完全对应的关系。本专利技术可处理各类可燃物质，包括固态、液态及气 态可燃物。不同性质的物质经由适当的燃料进料器S1输送进入气化炉10。 举例来说，输送固体燃料的燃料进料器81可为螺旋输送器，输送液体及气 态燃料的燃料进料器81可为喷嘴。气化炉10位于图2中A点至B点之间的 相对应的位置处，该气化炉可为各种形式的炉床，举例来说，气化炉10可 为流体化床。当固态或液态的可燃物在ER<1的情况下，通过反应气体供应装置41 加入反应气体量为Ql的反应气体(如氧气、空气、水蒸气等)后，达到图 1与图2中的A点。其反应的过程为物质的其中一部分氧化并释放出化学 能，同时因高温将无法氧化的物质裂解转换成气态物质。如图1所示，当所 给予的反应气体的反应气体量Ql越高时，产物的温度也会越高，可视可燃 物的性质调整反应气体量Q1以控制进入气化炉IO的反应温度。 一般来说， 进入气化炉IO (进入A点)的温度介于500。C至90(TC之间。物质经气化炉 IO作用后产生底灰与第一产物，第一产物包括第一气态物质与飞灰。物质经 气化后大部分转换成低分子量的气体，如CO、 C02、 H2、 H20、 CH4、 N2等， 以及小部分的焦油(Tar)、未燃碳及灰份等。这些物质会随气流的方向流出 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种物质的燃烧方法，包括下列步骤：步骤（Ａ）：将一物质在低于其理论需氧量下加入第一反应气体，以产生底灰与第一产物，该第一产物包括第一气态物质与飞灰；步骤（Ｂ）：将该第一产物在低于其理论需氧量下加入第二反应气体，以将该第一产物的温度提高至该飞灰的熔点以上，以产生熔渣以及第二产物，该第二产物包括第二气态物质；步骤（Ｃ）：将该第二产物至少进行一次热回收，以及将该第二产物至少进行一次氧化燃烧，以实现该第二产物实质上的充分燃烧；其中，该步骤（Ｃ）的过程中不大量产生氮氧化物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：葛家贤，
申请(专利权)人：台湾洁净能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]