專利名稱:把固體燒成灰燼的方法和設備的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于燃燒粒狀固體的方法和設備。這類粒狀固體，在燃燒溫度或接近燃燒溫度的條件下，可能形成粘結(jié)或熔融狀灰燼。
這些固體-種子、硬殼、外果殼、谷殼、木屑和干的污泥等等，在燃燒時產(chǎn)生粘結(jié)或熔融狀灰燼。這些物料，例如谷殼，數(shù)量可觀，除了用來作為燃料外，沒有其它效用。然而，由于這些物料，在燃燒時形成粘結(jié)或熔融狀灰燼，所以，以前使用的燃燒設備復雜且價格昂貴，而仍未能克服灰燼沉結(jié)和/或粘附在設備的表面上之問題，特別是在內(nèi)表面上。
根據(jù)本發(fā)明，提出了一個粒狀固體燒成灰燼的方法該方法包括下列步驟把粒狀固體輸送到長園柱形的燃燒室;使空氣與粒狀固體相混合，并把空氣-固體混合物沿軸線噴入燃燒室;在燃燒室內(nèi)點燃并燃燒;在垂直于燃燒室軸線的橫截面上，沿切向把冷空氣噴入燃燒室，由此，在燃燒室內(nèi)，沿軸線方向產(chǎn)生螺線渦流，使在燃燒室內(nèi)由燃燒產(chǎn)生的火焰、灰燼和高溫氣態(tài)物，在冷氣體層圍繞下，朝燃燒室軸線方向運動，并受到該冷氣體層的冷卻;然后，把經(jīng)過冷卻的灰燼和氣體流從燃燒室排出。
這一方法是冷卻由燃燒產(chǎn)生的灰燼和高溫氣態(tài)物，從而使灰燼固化;然后，從燃燒室排出固化的灰燼和氣體流。
同時，本發(fā)明為固體燒成灰燼提供了設備。該設備有一長園柱形的燃燒室，用作點燃和燃燒固體。燃燒室有一個進口和一個出口，在燃燒室進口附近，至少有一個氣體切向進口接頭，以把冷空氣在垂直于軸線的橫截面上沿切向噴入燃燒室;在氣體切向進口接頭和燃燒室出口端之間，至少有一個附加的氣體進口接頭，以把附加的冷氣體噴入燃燒室。該設備有一裝置，用來使待燃固體與空氣混合及把固體一空氣混合物沿軸線送入燃燒室，該裝置連結(jié)在燃燒室的進口端。該設備有一產(chǎn)生冷氣流的機構(gòu)，該機構(gòu)與氣體切向進口接頭和附加氣體進口接頭相連。
為了更容易理解本發(fā)明，參照附圖，通過舉例，敘述如下圖1是根據(jù)本發(fā)明，一個本設備實例的示意圖解。
圖2是圖1中固體燃燒器的側(cè)視局部剖面圖。
圖3是圖2固體燃燒器的俯視剖面圖。
圖4是圖2、圖3固體燃燒器的主視圖。
圖5是圖3中沿5-5線切開的剖視圖。
圖6是圖1至圖5的固體燃燒器的圖示實例，示意了各氣流和火焰的全程流動狀態(tài)。
參照圖1，設備10有一環(huán)形進料斗12，用來傳送待燃的粒狀固體。通過導管16把空氣鼓風機14的出口接頭與環(huán)形進料斗12相連結(jié)，使粒狀固體與空氣在環(huán)形進料斗內(nèi)相混合，接著，經(jīng)過導管22，把混合物傳送到固體燃燒器20。固體燃燒室20有一長園柱形的燃燒室26，在燃燒室的前端，有一噴燃段24。在燃燒室26的前段部分，設有第一、第二切向進口接頭。在燃燒室的后段部分，設有三個切向進口接頭。燃燒室26的尾部是一園柱形混合室28，園柱形混合室的軸線與燃燒室26的軸線相垂直。
空氣-固體混合物，經(jīng)過沿軸線裝置的導管84，軸向地送入到噴燃段24的內(nèi)部。通過噴嘴86，初級燃燒空氣切向進入噴燃段24。在噴燃段24內(nèi)，所產(chǎn)生的空氣-固體混合物流經(jīng)在燃燒室前端形成的噴嘴88，沿軸線進入燃燒室26。燃燒室26所有內(nèi)表面襯有絕熱、防腐材料90。噴嘴88是由材料90制成的厚壁部分伸入噴燃段24一小距離而形成。
大約在燃燒室26內(nèi)表面的中間部位，設置了環(huán)形突臺92，內(nèi)突臺沿徑向向內(nèi)一小段距離，以形成一園形限定流動截面。所舉例的內(nèi)突臺由絕熱材料90形成。以同樣方式，另一內(nèi)突臺94可設置在臨近混合室28的位置。
在燃燒室周面上，有一組間隔排列的冷卻氣體噴口96，該噴口位于內(nèi)突臺92附近，且在它的后端，氣體從該噴口徑向噴入燃燒室。環(huán)形風管46密封地罩住噴口96，經(jīng)噴管98把空氣和循環(huán)氣體供入環(huán)風管46。
如圖3至圖5所示，切向氣體進口接頭34、36、21、23、25穿透燃燒室26的壁面，并與其軸線垂直。
第二個空氣鼓風機18的排風口接頭與管道19相接。用導管30把管道19與燃燒室20的噴嘴86相連接。導管32溝通管道19和第一個切向進口接頭34。與第二個切向進口接頭36連接的導管38，在其中間有一截流伐40。導管42連結(jié)在管道19和導管38之間，在導管42中有一截流伐44。導管48把冷卻氣體環(huán)風管46和管道19相連結(jié)。管道19中的截流伐50接在導管52前面。導管52在管道19和導管38之間，且有一截流伐54。附加切向進口21、23和25通過導管27、29和31連接到管道19。導管27、29和31各有一截流伐33、35和37。
在燃燒室26尾部的混合室28，有一灰燼排出裝置，例如出灰口60。用導管62把混合室28和熱回收器64相連。熱回收器64一般由一個以上的熱交換器組成。在熱回收器里，從燃燒器20排出的含灰熱氣流與冷卻流以間接方式進行熱交換，使熱量轉(zhuǎn)移給冷卻流。冷卻流可以是水，吸熱后轉(zhuǎn)變成蒸汽，也可以是其它工業(yè)流程的流體。
含灰的冷氣流，從熱回收器64流出，經(jīng)導管66輸送到聚塵器68。在聚塵器中，灰燼從氣流中分離出來。氣體經(jīng)過在頂端的排氣管72排給大氣?；覡a借助聚塵器68底部的導管或傳送帶70排出。通過導管74和循環(huán)氣體鼓風機76從排氣管72抽出部分氣體，經(jīng)過導管38，把循環(huán)氣體送回燃燒器20。
應該理解到切向進口接頭34、36、21、23、25，每個進口接頭可以是一個或多個切向進口，并用管道把多個切向進口連接在一起。園柱混合室28的軸線，最好設計成與燃燒室26的軸線相垂直。如果需要的話，混合室也能設計成與燃燒室軸線共軸。
在運行中，經(jīng)導管16，空氣流達進料斗。同時被送入進料斗12的粒狀固體，在該料斗里與空氣相混合。用導管22，把空氣-固體混合物輸送到固體燃燒器20?？諝?固體混合物經(jīng)過導管84，軸向地噴入燃燒室26(圖6)。要指出的是把粒狀固體送入燃燒室26，并與燃燒空氣相混合，可以用各種傳統(tǒng)的技術(shù)和設備，而不同于這里描述的技術(shù)和設備。由導管30引導的初級燃燒空氣，切向進入噴燃段24，產(chǎn)生了一螺旋運動。然后，混合物在燃燒室26點燃并燃燒。通過切向進口接頭36、27、23和25能把附加的空氣或冷循環(huán)氣體切向噴入燃燒室26，這取決于被燃燒的粒狀固體的數(shù)量和其它一些因素。如果空氣從切向進口接頭36噴入，在導管42中的截流伐44打開，在導管38中的截流伐40關(guān)閉。如果要噴入循環(huán)氣體，截流伐44和截流伐40狀態(tài)正好相反。即，截流伐44關(guān)閉，截流伐40打開。冷空氣或空氣和循環(huán)氣體，在垂直于燃燒室26的軸線的橫截面上沿切向噴入。在燃燒室26內(nèi)和沿著燃燒室軸線方向產(chǎn)生了螺旋渦流，在燃燒室內(nèi)，使由燃燒產(chǎn)生的火焰、灰燼和高溫氣態(tài)物沿燃燒室軸線方向運動，并被噴入的冷空氣所圍繞。本文使用的術(shù)語“冷”，指的是其溫度在燃燒室26內(nèi)所產(chǎn)生的灰燼的固化溫度以下。
在粘結(jié)或熔融狀態(tài)灰燼能接觸到燃燒室26內(nèi)表面之前，這冷空氣層，在燃燒室內(nèi)流動過程中，使粘結(jié)或熔融狀灰燼冷卻和固化。所以，灰燼不會沉結(jié)和粘附或堆積在內(nèi)表面上。除了空氣或循環(huán)的燃燒氣體作為冷氣流外，根據(jù)本發(fā)明，蒸氣、氮氣或其它惰性氣體等也可用作冷氣流。在燃燒室26內(nèi)，徑向內(nèi)突臺92、94構(gòu)成了限流面，有助于使火焰、灰燼、高溫氣態(tài)物保持在燃燒室26的軸心周圍。
為了使燃燒室26內(nèi)的粒狀固體、空氣進一步混合和燃燒物的進一步冷卻，通過環(huán)風管46和噴孔96，把空氣和/或循環(huán)氣體橫向噴射到火焰、灰燼和燃燒氣體的氣流中。在噴入冷卻氣體時，灰燼和熾熱燃燒氣體流經(jīng)燃燒室26的后段部分，并流達混合室28。此間，粒狀固體獲得充分燃燒，同時冷卻氣體與灰燼、燃燒氣體也發(fā)生了徹底的混合。并且，灰燼被冷卻和固化。如果，在燃燒室26內(nèi)，還需要附加空氣使固體充分地燃燒，可通過環(huán)風管46和切向進口接頭21、23、25噴入附加空氣。可起到即供給更多的燃燒空氣，又能冷卻燃燒物的雙重作用。然而，最好通過環(huán)風管46和切向進口接頭21、23、25噴入循環(huán)氣體，以降低燃燒產(chǎn)物中會引起大氣污染的二氧化氮生成量。如果通過環(huán)風管46和進口接頭21、23、25噴入空氣，那么管道19中的截流伐50打開，導管52中的截流伐54關(guān)閉。如果通過環(huán)風管46和切向進口接頭21、23、25噴入循環(huán)氣體，這時，截流伐50和截流伐54的狀態(tài)正好與前反之。如果同時噴入空氣和循環(huán)氣體，則截流伐50和截流伐54兩者均打開。在導管27、29、31中的截流伐33、35、37是用來選擇開閉各自的切向進口接頭21、23、25的。
燃燒室26產(chǎn)生的灰燼和熱氣體流進混合室28。在混合室內(nèi)，噴入燃燒室26內(nèi)的冷氣體與灰燼、熱氣體均勻混合。即當灰燼和熱氣體流入并經(jīng)過混合室28時，它們的流動方向發(fā)生了突變，這就導致了它們充分的混合，保證了所有粘結(jié)或熔融狀態(tài)灰燼的固化。由固化凝成的較大的灰燼，在重力作用下，沉積在混合室28的底部。通過出灰口60或其它排灰裝置排出。用導管62把余下的固化灰燼和氣體流從混合室28輸送到熱回收器64。在熱回收器中，灰燼-氣體流的熱量傳給冷卻流。
從熱回收器排出的灰燼-氣體的冷氣流，經(jīng)導管66送入聚塵器68。在聚塵器里，灰燼沉積，并從灰燼-氣體流中分離出來。通過導管或傳送帶70把灰燼排出。經(jīng)過分離的氣體通過排氣管72排給大氣。當固體燃燒器20需要循環(huán)氣體時，用導管74和鼓風機76，從排風管抽取部分循環(huán)氣體，再經(jīng)導管38，使循環(huán)氣體流入燃燒器20。
權(quán)利要求
1.粒狀固體燒成灰燼的方法。該方法包括把粒狀固體輸送到燃燒室，使粒狀固體與空氣相混合，并在燃燒室內(nèi)點燃和燃燒。其特征在于燃燒室(20)是一長園柱形燃燒室(26)；空氣一固體混合物沿軸線噴入燃燒室；冷氣流在垂直于燃燒室縱軸的橫截面上，沿切向噴入燃燒室，這樣在燃燒室內(nèi)，沿其軸線方向產(chǎn)生螺線渦流，迫使燃燒室內(nèi)由燃燒產(chǎn)生的火焰、灰燼與高溫氣態(tài)物，在該冷氣流層的圍繞下從燃燒室中央流過，并受到該冷氣流層的冷卻而固化，從而可基本避免粘結(jié)或熔融狀的灰燼粘附到該燃燒室內(nèi)壁上；經(jīng)過冷卻的固化灰燼和氣體的混合流從燃燒室排出。
2.根據(jù)權(quán)項1的方法，其特征在于把灰燼從經(jīng)過冷卻的灰燼-氣體流中分離出來，而該灰燼-氣體流是從燃燒室排出的。
3.根據(jù)權(quán)項1或權(quán)項2的方法，其特征在于切向噴入的冷氣流包括附加的空氣。
4.根據(jù)前述權(quán)項之一的方法，其特征在于切向噴入的冷氣流包括從燃燒室排出，并經(jīng)過冷卻的循環(huán)氣體。
5.根據(jù)前述權(quán)項之一的方法，其特征在于在燃燒室中，冷卻由燃燒產(chǎn)生的灰燼和高溫氣態(tài)物的過程，包括與更多的冷氣流相混合。
6.根據(jù)權(quán)項5的方法，其特征在于更多冷氣流中包括附加的空氣流。
7.根據(jù)權(quán)項5或權(quán)項6的方法，其特征在于更多冷氣流中包括從燃燒室排出，并經(jīng)過冷卻的循環(huán)氣體。
8.根據(jù)前述權(quán)項之一的方法，其特征在于從燃燒室排出的灰燼和氣體流與工藝流程中的流體，以間接方式進行熱交換，這樣，把灰燼和氣體的熱量轉(zhuǎn)移給該工藝流程中的流體。
9.根據(jù)前述權(quán)項之一的方法，其特征在于在空氣-粒狀固體混合物噴入燃燒室之前，先使空氣與粒狀固體混合。
10.根據(jù)前述權(quán)項之一的方法，其特征在于燃成灰燼的粒狀固體是粒狀谷殼。
11.把固體燒成灰燼的設備，該設備有一燃燒室(20)，用來點燃并焚燒產(chǎn)生灰燼的固體物料，其特征在于該燃燒室是-長園柱形燃燒室(26)，具有一入口端(24)，和一出口端(28)，在該入口端附近，至少設有一個氣體切向進口接頭(35、36)，以把較冷氣體在垂直于燃燒室軸線的橫截面上，沿切向噴入燃燒室;在該氣體切向入口接頭和燃燒室出口端之間，至少有一個附加氣體進口接頭(21、23、25)與該燃燒室相連，以把附加的較冷氣流噴入燃燒室;在該燃燒室進口端(24)設有裝置(12、22、84)，用來把待燃的固體與空氣相混合，并把新得的固體-空氣混合流沿軸向送入燃燒室;在上述氣體切向進口接頭與附加氣體接頭上，連接有產(chǎn)生冷氣流的裝置(18、76)，用來提供一層環(huán)繞燃燒室中央的冷氣流，因此，使粘結(jié)或熔融狀的灰燼與氣態(tài)燃燒產(chǎn)物在燃燒室內(nèi)便得到充分的冷卻與固化，從而可基本上防止這些燃燒產(chǎn)物粘附到燃燒室內(nèi)壁上。
12.根據(jù)權(quán)項11的設備，其特征在于產(chǎn)生冷氣體流的機構(gòu)有一空氣鼓風機(18)，空氣輸送管道(19)把該鼓風機與氣體切向進口接頭相連。
13.根據(jù)權(quán)項11或權(quán)項12的設備，其特征在于為回收熱量而設置的熱回收裝置(64)，該裝置回收從燃燒室出口排出的灰燼和高溫氣態(tài)物的熱量。
14.根據(jù)權(quán)項13的設備，其特征在于設備有一裝置(68)，該裝置可以從熱回收裝置排出的氣體流中分離出灰燼，并把該氣體排入大氣。
15.根據(jù)權(quán)項14的設備，其特征在于燃燒室有兩個或更多個氣體切向進口接頭;設備還包括為循環(huán)氣體流而設的裝置(74、76、38)，用來把該循環(huán)氣體流從分離、排出氣體的裝置(68)引入到一個或多個氣體切向進口接頭。
專利摘要
粒狀固體，例如谷殼，燒成灰燼的方法和設備。把粒狀固體送入長圓柱形燃燒室，使空氣與粒狀固體相混合，而形成空氣一固體混合物；然后，把該混合物沿軸線噴入燃燒室，在燃燒室內(nèi)點燃并燃燒。一股或多股較冷氣體流在垂直于燃燒室軸線的橫截面上，沿切向噴入燃燒室，這樣，在燃燒室內(nèi)，沿軸線方向產(chǎn)生了螺線渦流，使在燃燒室內(nèi)，由燃燒產(chǎn)生的火焰、灰燼和高溫氣態(tài)物，在冷氣體層的圍繞下，朝燃燒室軸線方向運動；并使灰燼和高溫氣態(tài)物受到冷卻；然后，把經(jīng)過冷卻的灰燼和氣體流從燃燒室排出。
文檔編號F23G5/44GK85101264SQ85101264
公開日1987年1月24日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者約翰·塞吉爾斯基, 杰拉爾德·坎貝爾, 克萊德·肖布 申請人:約翰·津克公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan