用于操作多氣體燃燒器的方法和多氣體燃燒器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于操作多氣體燃燒器的方法和用低發(fā)熱和高發(fā)熱燃燒氣體來(lái)操作的多氣體燃燒器。
【背景技術(shù)】
[0002]大多數(shù)情況下，一般的多氣體燃燒器具有燃燒室和至少一個(gè)燃燒器噴槍。該燃燒器噴槍設(shè)計(jì)為帶有第一噴嘴、第二噴嘴和第三噴嘴。此外，還提供分別與相應(yīng)的噴嘴流體式連通的第一進(jìn)料室、第二進(jìn)料室和第三進(jìn)料室，以便將氣體輸送到燃燒室中。所述至少一個(gè)燃燒器噴槍的噴嘴在一側(cè)結(jié)束于燃燒室中，而在另一側(cè)結(jié)束于相應(yīng)的進(jìn)料室中。此外，燃燒器消聲器設(shè)置在燃燒室中噴嘴的末端區(qū)域中。帶有多個(gè)燃燒器噴槍的燃燒器稱為多噴槍燃燒器。
[0003]例如，從DE 196 27 203 C2和DE 42 08 951 C2中可得知一般的燃燒器。
[0004]這樣的氣體燃燒器用在熱氣生成器中，其用于加熱工藝氣體，例如在鐵礦石冶煉的范圍內(nèi)。熱工藝氣體對(duì)于煤炭的研磨-干燥工藝是必需的。研磨并干燥過(guò)的煤炭進(jìn)一步用于鐵礦石的冶煉。作為用于熱氣生成器的燃燒氣體，通常低發(fā)熱氣體(也稱作貧氣)與用于燃燒的載氧體、尤其是空氣一起輸送通過(guò)噴嘴而進(jìn)入燃燒室中，它們?cè)谌紵抑信c載氧體混合、點(diǎn)火并燃燒。
[0005]為了增加熱氣生成器的靈活性和可用性，希望能夠備選地用諸如高發(fā)熱燃燒氣體的其他燃燒氣體來(lái)操作熱氣生成器的燃燒器。
[0006]由于高發(fā)熱燃燒氣體的發(fā)熱值較高，因此與低發(fā)熱氣體相比，它們以較高的火焰溫度燃燒。據(jù)此認(rèn)為，在高于約1300°C的燃燒溫度的作用下，通過(guò)用于燃燒的載氧體、特別是正常空氣的凡的熱轉(zhuǎn)換而形成NO x。當(dāng)使用高發(fā)熱燃燒氣體時(shí)，燃燒溫度通常在該臨界溫度范圍之上。然而，按照環(huán)境保護(hù)法，必須廣泛地避免形成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明的目的是提供用于操作多氣體燃燒器的方法和這樣的多氣體燃燒器，采用該方法，尤其是與煤炭研磨裝置結(jié)合，在遵守適用的環(huán)境保護(hù)法的同時(shí)，可以對(duì)高發(fā)熱燃燒氣體進(jìn)行燃燒。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，該目的是通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的用于操作多氣體燃燒器的方法和具有權(quán)利要求10的特征的多氣體燃燒器而實(shí)現(xiàn)的。
[0009]進(jìn)一步有利的實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求、說(shuō)明書和附圖中顯示。
[0010]根據(jù)權(quán)利要求1，其提出了以如下方式來(lái)操作多氣體燃燒器，所述多氣體燃燒器具有至少一個(gè)帶有第一噴嘴、第二噴嘴和第三噴嘴的燃燒器噴槍，具有分別與相應(yīng)的噴嘴流體式連通的第一進(jìn)料室、第二進(jìn)料室和第三進(jìn)料室，以及具有燃燒室，至少一個(gè)燃燒器噴槍伸入到所述燃燒室中:在高發(fā)熱操作中，空氣通過(guò)第一噴嘴被引入到燃燒室中，同時(shí)貧氧氣體通過(guò)第二噴嘴、高發(fā)熱燃燒氣體通過(guò)第三噴嘴被引入到燃燒室中，它們?cè)谄渲蟹磻?yīng)、尤其是燃燒，空氣和所述貧氧氣體用作用于燃燒的供氧體或載氧體。
[0011]本發(fā)明基于以下認(rèn)識(shí):為了避免NOx的形成，有必要以如下方式來(lái)降低火焰溫度，即使火焰溫度低于一個(gè)范圍，在該范圍內(nèi)可產(chǎn)生最大量的N0X。該溫度范圍低于約1300°C。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，這可以通過(guò)以與低發(fā)熱操作(即低發(fā)熱燃燒氣體的燃燒)相比增加的λ值來(lái)進(jìn)行燃燒而實(shí)現(xiàn)。λ值也稱為燃燒比或空氣比，其定義是為燃燒所供應(yīng)的供氧體(特別是空氣)與用于燃燒氣體的燃燒在化學(xué)計(jì)量上所需的最低空氣量的比值。
[0013]如果當(dāng)燃燒高發(fā)熱氣體時(shí)，用更多的燃燒空氣來(lái)進(jìn)行所述燃燒，這樣用于燃燒的供氧體的量更大，則λ值增加。在燃燒氣體完全燃燒的情況下，額外引入更多的燃燒空氣會(huì)使產(chǎn)生的氣體被冷卻。由此實(shí)現(xiàn)整個(gè)燃燒過(guò)程在低于生成NOx的臨界溫度范圍的溫度下進(jìn)行。
[0014]氧氣含量約21%的正常的環(huán)境空氣通常用作用于燃燒的供氧體。由于用于燃燒的供氧體的量較大，因此熱工藝氣體中的氧氣含量增大。這是有問(wèn)題的，特別是當(dāng)將氣體燃燒器用在用于為煤炭研磨裝置產(chǎn)生工藝氣體的熱氣生成器中時(shí)。這樣的煤炭研磨裝置例如用于處理諸如硬煤的碳載體、用于利用粉煤注入(PCI)方法來(lái)將其吹入高爐中，或用在煤炭氣化裝置的范圍內(nèi)。在這樣的裝置中，為了防止爆炸，所述工藝氣體的氧氣含量必須低于10%。因此，通過(guò)提高λ值來(lái)促進(jìn)高發(fā)熱燃燒氣體的使用是不可能的。同樣的問(wèn)題也存在于在有爆炸風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)境中使用的許多工藝氣體。因此，當(dāng)使用高發(fā)熱燃燒氣體時(shí)，不僅要避免Ν0Χ，而且還必須強(qiáng)制性地確保所產(chǎn)生的熱工藝氣體的氧氣含量低于根據(jù)工藝所決定的百分比含量。
[0015]因此，可以看到本發(fā)明的另一個(gè)核心理念是并不排他性地使用正?？諝庾鳛橛糜谌紵墓┭躞w，而是相反地，將正常空氣和貧氧氣體混合來(lái)得出用于燃燒的供氧體。這導(dǎo)致用于燃燒的供氧體比正常空氣具有總體較低的氧氣含量。據(jù)此，所述燃燒器可以較高的λ值來(lái)操作，從而促進(jìn)之前所述的火焰溫度的必要降低。然而，通過(guò)用于燃燒的供氧體的較低的氧氣含量，仍然可以保證所產(chǎn)生的工藝氣體具有降低的氧氣含量，尤其是低于10%的氧氣含量，以便所述工藝氣體可以用在例如煤炭研磨裝置中。
[0016]根據(jù)所述方法的優(yōu)選的實(shí)施方式，其提供了，在低發(fā)熱操作的過(guò)程中，空氣作為用于燃燒的供氧體而通過(guò)所述第一噴嘴被輸送到所述燃燒室中，同時(shí)低發(fā)熱燃燒氣體通過(guò)所述第二噴嘴被輸送到所述燃燒室中，它們?cè)谄渲蟹磻?yīng)、尤其是燃燒。憑此，既可以用低發(fā)熱燃燒氣體，也可以用高發(fā)熱燃燒氣體來(lái)操作多氣體燃燒器，并且不需要為這些操作模式中的每一個(gè)提供單獨(dú)的燃燒器。
[0017]該構(gòu)造基于如下認(rèn)識(shí):在低發(fā)熱操作中用于低發(fā)熱燃燒氣體的噴嘴不在高發(fā)熱操作中使用。因此，該噴嘴可用于將貧氧氣體摻入到來(lái)自第一噴嘴的空氣中，以獲得供氧體以用于燃燒。相比于為貧氧氣體提供另外的噴嘴，該方案的優(yōu)勢(shì)是所用的燃燒器噴槍例如只需要具有三個(gè)而不是四個(gè)噴嘴。這尤其縮小了包括一個(gè)或多個(gè)這樣的燃燒器噴槍的多氣體燃燒器的結(jié)構(gòu)深度和結(jié)構(gòu)尺寸。
[0018]優(yōu)選地，燃燒器噴槍的外部噴嘴選作第一噴嘴，中心噴嘴選作第二噴嘴，內(nèi)部噴嘴選作第三噴嘴。通過(guò)外部噴嘴，空氣可以因此總是被吹入所述燃燒室中，而無(wú)關(guān)低發(fā)熱操作還是高發(fā)熱操作。燃燒氣體在低發(fā)熱操作期間通過(guò)中心噴嘴吹進(jìn)，以便所述燃燒氣體在吹出噴嘴后被吹進(jìn)的空氣所環(huán)繞，有效地與其混合并且可以與其反應(yīng)。類似地，在高發(fā)熱操作時(shí)也是這種情況，其中所述內(nèi)部噴嘴用于吹進(jìn)高發(fā)熱燃燒氣體。此處通過(guò)使用用于貧氧氣體的中心噴嘴，通過(guò)內(nèi)部噴嘴吹進(jìn)的高發(fā)熱燃燒氣體還有可能與用于燃燒的、由空氣和貧氧氣體組成的供氧體高效地混合。
[0019]低發(fā)熱氣體的燃燒優(yōu)選以位于從約1.05至約1.2的范圍內(nèi)的λ值來(lái)進(jìn)行。由于位于2000kJ/mN3至4000kJ/mN3之間的低發(fā)熱值，燃燒溫度低于1300°C。如上所述，在高發(fā)熱操作期間，多氣體燃燒器必須以較高的λ值來(lái)操作，以實(shí)現(xiàn)必要的火焰溫度的降低。根據(jù)所使用的高發(fā)熱氣體的發(fā)熱值，λ值位于約1.5至約2.0的范圍內(nèi)。當(dāng)燃燒焦?fàn)t氣體時(shí)，例如λ值優(yōu)選位于1.6附近，由此，在貧氧氣體中用于燃燒的供氧體位于15%至30%之間。
[0020]為了促進(jìn)煤炭研磨裝置或其他爆炸臨界工藝所產(chǎn)生的工藝氣體的使用，低發(fā)熱操作中的λ值以及高發(fā)熱操作中的λ值和貧氧氣體的混入以如下方式設(shè)置，即