[发明专利]一种旋风炉低NOx燃烧方法和旋风炉液态排渣余热回收利用系统

说明书

方法领域：

本发明属于旋风炉应用领域，涉及一种旋风炉低NO_x燃烧方法及其液态渣余热回收利用系统，同时本发明所提出的低NO_x燃烧方法也适用于其他锅炉型式，而所提出的液态排渣余热回收利用系统尤其适用于具有液态排渣的燃烧设备领域，如高炉炼铁、冶金行业等。

背景方法：

旋风炉是指采用旋风燃烧方式的动力用蒸汽锅炉。空气带动燃料颗粒在圆筒内旋转燃烧时称为旋风燃烧，旋风燃烧是人为组织的一种稳定的、可控的高速旋转火焰流，它充满在整个燃烧室空间，具有极其强烈的扰动能力，比一般室燃方式具有更高的热强度。旋风炉中主要进行燃烧的圆筒称为旋风筒，一台旋风炉可以有一只或数只旋风筒。由于旋风筒内具有很高的燃烧温度和燃烧强度，会使得燃烧形成的渣熔化并且粘附在筒壁上形成液态渣膜，液态渣排出筒外形成液态排渣。

旋风炉具有很高的燃烧温度和很强的湍流混合强度，优良的传热和传质条件，能充分保证燃料的完全燃烧，其化学不完全燃烧损失、机械不完全燃烧损失都较小。排渣中的含碳量一般均小于0.2％，飞灰中的含碳量远低于一般煤粉炉，飞灰份额也大大低于煤粉炉。在旋风炉中，燃烧与燃料的性质无关，无论难燃或易燃的燃料都可以在旋风炉中稳定而完全地燃烧，同时由于其燃料只需破碎，因而可以大大简化甚至取消庞大的制粉系统，节约制粉电耗。

与煤粉炉相比，旋风炉的优势主要体现在以下几个方面：

燃烧稳定，燃烧经济性高；

燃料只需破碎，简化制粉系统，大大节约制粉电耗；

热强度高，锅炉体积小；

旋风筒内的高扰动性能和高温度水平，是旋风炉强化燃烧的基础。采用旋风炉，可以使整个锅炉的金属消耗量大为减少，与同容量的煤粉炉相比，可以使锅炉房的面积缩小25％，锅炉房容积缩小30％，重量减少20～25％。

捕渣率高，飞灰含量大大降低，使得对流受热面磨损缓解；对于旋风炉，只有15～30％的灰分进入对流烟道，而对于煤粉锅炉通常为80％ 左右的灰分经过对流受热面，因而旋风炉对流受热面的磨损要比煤粉炉轻得多。旋风筒内高速旋转的气流具有很高的分离熔渣的能力，各种类型的旋风炉的捕渣率大体在70～85％之间。旋风炉的高捕渣率可以大大地减少烟气带走的飞灰量，其本身就相当于一台效率为70～85％的除尘器，因此与煤粉炉相比，可节约除尘器总投资的三分之一，经济效益显著。

过量空气系数低，可以降低排烟热损失；

由于旋风筒内扰动强烈，可以采用低氧燃烧，旋风筒内的过量空气系数一般为1.05～1.1，因而可以减小排烟热损失。

可以燃用多种燃料；

在旋风炉中，由于具有很高的燃烧温度(通常1649℃以上)和扰动能力，燃烧与燃料的性质无关，无论难燃或易燃的燃料都可以在旋风炉中稳定而完全燃烧。

灰渣便于综合利用。

从以上可以看出，旋风炉具有非常优越的优点，但是，它并不是“十全十美”的，也存在一些缺点和问题，其中最大的缺点和问题包括以下两个方面：

◆污染物NO_x生成高；

由于旋风筒内具有很高的燃烧温度和强烈的湍流混合强度，使得其污染物NO_x的生成量比一般煤粉炉要高出很多，而这与我国日趋严格的环境保护标准是格格不入的，如我国自2010年1月1日起新实施的《火电厂大气污染物排放标准》中对燃煤锅炉第3时段的污染物NO_x排放浓度规定为：重点地区是200mg/m³；其他地区是400mg/m³。虽然在各种降低NO_x的方法中分级送风方法是一种已经被广泛应用的非常经济有效的方法，但是，当分级送风方法被应用于旋风炉领域时，随着旋风筒内过量空气系数的降低，旋风筒内的温度水平也跟着具有较大程度的降低，而这会对维持正常的液态排渣构成威胁。因此，由于受旋风筒内液态排渣正常进行的最低过量空气系数的限制，使得旋风筒内能够达到的分级送风的程度有限，其最低过量空气系数大约在0.8左右，因而使得分级送风这一方法所具有的降低NO_x的能力得不到充分发挥。

◆液态排渣灰渣物理热损失大。