高溫氣化低氮分級(jí)燃燒原理Principle of Staged Combustion

高溫氣化燃燒設(shè)備分為兩部分，一部分是氣化室，一部分是燃燒室(也可稱為還原室)。氣化室利用燃料燃燒產(chǎn)生800℃左右的溫度場(chǎng)后，然后逐漸把燃料送入氣化室，燃料會(huì)在合適的溫度場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行裂解氣化。

此時(shí)產(chǎn)生的可燃?xì)怏w，隨著部分燃料完全燃燒產(chǎn)生的火焰進(jìn)入燃燒室，燃燒室為絕熱燃燒室，有足夠的保溫性，減少散熱損失。當(dāng)部分燃料充分燃燒產(chǎn)生的高溫火焰，隨可燃?xì)怏w進(jìn)入燃燒室，可燃?xì)怏w借助高溫火焰，在燃燒室混合燃燒，溫度會(huì)逐漸增加到900-1100℃，這時(shí)高溫氣化分級(jí)燃燒開始發(fā)生。

逐步開啟鼓引風(fēng)，來保證氣化燃燒的持續(xù)進(jìn)行，輸出熱能進(jìn)行做功。

可燃?xì)怏w在燃燒室內(nèi)燃燒，此時(shí)的溫度場(chǎng)為900-1100℃，當(dāng)溫度場(chǎng)≥800℃，大大超過了可燃?xì)怏w的著火點(diǎn)，只要遇到氧氣，就會(huì)發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，著火、燃燒的穩(wěn)定性極好。當(dāng)溫度場(chǎng)≥900℃，即使含氧量在5%，仍可獲得穩(wěn)定的燃燒火焰。

此時(shí)，由于可燃?xì)怏w與氧的燃燒反應(yīng)活化能，遠(yuǎn)低于氧原子與氮?dú)獾姆磻?yīng)活化能，所以可燃?xì)怏w首先與氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，當(dāng)氧有剩余時(shí)，才能與氮原子發(fā)生反應(yīng)，生成NOx。足夠的溫度和燃燒空間擴(kuò)展了火焰燃燒區(qū)域，燃燒還原室(二燃室)不出現(xiàn)熾熱點(diǎn)，而且溫度分布均勻，從而大幅降低NOx的生成，實(shí)現(xiàn)低氮排放。

因爐排采用水冷爐排TFWG ( Tilt fixed water-cooled grate )，爐床溫度很低，低爐床溫度也會(huì)降低NOx的生成。

高溫氣化分級(jí)燃燒設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)Design of Equipment Structure

高溫氣化分級(jí)燃燒設(shè)備，設(shè)有氣化室和燃燒還原室(二燃室)兩部分。在氣化室內(nèi)燃料氣化后，可燃?xì)怏w伴隨著氣化室的高溫火焰，進(jìn)入燃燒還原室(二燃室)進(jìn)行充分混合燃燒，產(chǎn)生的高溫輸出用來做功。

氣化室采用傾斜固定水冷氣化床TFWG ( Tilt fixed water-cooled grate )，并設(shè)有傾斜鋼制瓦片出風(fēng)口;氣化床分N段獨(dú)立供風(fēng)。氣化床下各分段的獨(dú)立風(fēng)室內(nèi)部，都設(shè)有均布風(fēng)板，單個(gè)獨(dú)立風(fēng)室兩側(cè)各裝一臺(tái)同功率風(fēng)機(jī)，用一拖二的變頻器，同步控制兩臺(tái)風(fēng)機(jī)。調(diào)節(jié)每個(gè)變頻器用來控制氣化床各段的給風(fēng)量，這樣可根據(jù)需要，精確調(diào)節(jié)各分段段送風(fēng)量。(在燃燒三要素中，有效控制了氧氣計(jì)給量)

氣化床上部砌筑絕熱氣化室(在燃燒三要素中，有效控制了溫度場(chǎng))，用于恒定氣化室的溫度，確保氣化過程穩(wěn)定進(jìn)行。

燃料由前部液壓送料系統(tǒng)送入。啟爐，待加熱到800℃左右時(shí)，再利用液壓送料機(jī)構(gòu)，將物料慢慢送入氣化室，燃料在高溫下快速裂解氣化，并伴有部分燃燒產(chǎn)生，氣化燃燒產(chǎn)生的高溫一部分用來維持氣化室的高溫，以保證高溫?zé)峤鈿饣紵磻?yīng)的連續(xù)進(jìn)行;另一部分氣化后未完全燃燒的可燃?xì)怏w，進(jìn)入燃燒還原室(二燃室)，再次進(jìn)行充分混合燃燒。

燃燒還原室(二燃室)設(shè)計(jì)足夠的的可燃?xì)怏w燃燒反應(yīng)空間，合理設(shè)置擋火墻，用來改變煙氣流向，增加飛灰的碰壁次數(shù)，使大顆粒飛灰落入燃燒室底部，從排灰口排出，減少飛灰進(jìn)入換熱系統(tǒng);加長(zhǎng)煙氣流程，避免局部產(chǎn)生熾熱點(diǎn)，溫度分布均勻，從而大幅降低NOx的生成。

燃燒還原室(二燃室)產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)出火口進(jìn)入換熱系統(tǒng)換熱。

關(guān)于低排放的原理Principle of ultra-low emission

• NOx的低排放原理

  當(dāng)溫度場(chǎng)≥800℃，大大超過了可燃?xì)怏w的著火點(diǎn)，只要遇到氧氣，就會(huì)發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)。著火、燃燒的穩(wěn)定性極好。當(dāng)溫度場(chǎng)≥900℃，即使含氧量在5%，仍可獲得穩(wěn)定的燃燒火焰。

  在燃燒還原室(二燃室)，由于不再注入氧氣，二燃室的氧氣主要來自氣化室氣化未用盡的氧氣，氣化室的氧氣含量為11-15%。在足夠空間的燃燒還原室(二燃室)內(nèi)，借助氣化室來的高溫，讓從氣化室來的可燃?xì)怏w迅速燃燒。由于燃燒還原室(二燃室)的溫度在800-1100℃，即使氧氣含量很低(5-9%)，也可使從氣化室來的可燃?xì)怏w迅速充分燃燒。

  此時(shí)，由于可燃?xì)怏w與氧的燃燒反應(yīng)活化能，遠(yuǎn)低于氧原子與氮?dú)獾姆磻?yīng)活化能，所以可燃?xì)怏w首先與氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，當(dāng)氧有剩余時(shí)，才能與氮原子發(fā)生反應(yīng)，生成NOx。足夠的溫度和燃燒空間擴(kuò)展了火焰燃燒區(qū)域，燃燒還原室(二燃室)不出現(xiàn)熾熱點(diǎn)，而且溫度分布均勻，從而大幅降低NOx的生成，實(shí)現(xiàn)低氮排放。

  因爐排采用水冷爐排TFWG ( Tilt fixed water-cooled grate )，爐床溫度很低，低爐床溫度也會(huì)降低NOx的生成。

• SO2的低排放原理

  同上原理，燃料為含硫燃料時(shí)，可燃?xì)怏w優(yōu)先與氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，當(dāng)氧有剩余時(shí)，才能與硫發(fā)生反應(yīng)，生成SO2，同樣也會(huì)降低SO2的生成，從而實(shí)現(xiàn)原始低硫排放。

• 二噁英的低排放原理

  設(shè)備運(yùn)行時(shí)，燃燒室內(nèi)的溫度，在800-1100℃。設(shè)計(jì)足夠大的燃燒室，有效降低了煙氣的流速，并預(yù)設(shè)n段擋火墻，使煙氣在此高溫環(huán)境中，停留時(shí)間＞2S，合理設(shè)計(jì)換熱器，使排煙溫度不低于500℃，有效遏制二噁英等有害物質(zhì)的合成。

• 顆粒物的低排放原理

  顆粒物是燃料中的不可燃燒組分、燃料中有機(jī)組分的雜原子，以及未燃盡的含碳顆粒。

  燃燒過程中，顆粒物隨煙氣流向流動(dòng)，當(dāng)煙氣進(jìn)入二燃室后，在二燃室進(jìn)行切圓燃燒、擾動(dòng)燃燒，并設(shè)置多處擋灰墻，在改變煙氣流向的同時(shí)，增加顆粒物的碰壁次數(shù)，下落到預(yù)設(shè)的出灰口，防止顆粒物隨煙氣流向進(jìn)入換熱部分，大大降低了顆粒物的排放。

• 飛灰粘結(jié)的處理原理

  燃料在燃燒過程中，產(chǎn)生的燃料油滴在被充分氧化之前，與熾熱壁面接觸，發(fā)生液相裂化和高溫分解，容易出現(xiàn)結(jié)焦。飛灰和油滴的混合物與換熱管壁接觸，會(huì)降低換熱管束的換熱效率。

  當(dāng)混合氣體進(jìn)入二燃室，由于二燃室較高的溫度場(chǎng)和足夠容積的燃燒倉(cāng)，會(huì)讓燃料油滴充分氧化燃燒，使飛灰不再攜帶燃料油滴，從而避免粘附在換熱管壁。

專利技術(shù)Patent technology