[发明专利]用于操作炉子的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于操作炉子内的燃烧工艺的方法，并且涉及用于这种方法的装置和炉子。本发明尤其涉及主燃料和辅助燃料两者与主氧化剂和辅助氧化剂一起在其中燃烧的那些方法和炉子。

背景技术

燃烧炉被广泛地使用。在所述炉子中，通过燃烧一种或多种燃料与适合的氧化剂来生成热量。

这样的燃烧炉通常使用空气作为氧化剂来操作。还已知在燃烧炉内使用富氧空气或氧作为氧化剂。

US-A-5587283描述了一种使用氧作为氧化剂的燃烧工艺。根据所述工艺，藉由燃烧器喷射单一的可燃气体（诸如天然气）和氧，其中全部氧的15-35%作为连贯的射流以液态喷射。所述工艺据说适合用于在金属熔炼炉、搪瓷炉和玻璃炉中使用。通过将已液化的氧作为连贯的射流以高速喷射，所述氧穿过高温区域用于剩余气态燃料的下游燃烧。获得了延长的火焰，所述火焰能够根据被喷射的已液化气体的份额进行调节。

在EP-A-0866295中描述了使用液态氧的另一燃烧工艺。EP-A-0866295更具体地公开了一种方法，在该方法中，预先加热过的矿物进给物料被送到旋转窑中并且通过火焰被进行热处理，其中该火焰是通过燃烧单一的不明燃料和含氧气体而生成的，并且其中，至少一股液态氧射流尤其是在火焰下方被喷射到窑内，使得氧以液态形式冲击所述矿物进给物料。随着液态氧在旋转窑内部朝向火焰翻卷，该液态氧因而与熔料掺杂。

燃烧炉通常优选地使用高度易燃的燃料（诸如天然气和燃油）来操作，但是一些工艺使用或要求低级燃料或不易燃的可燃物（包括废品）的燃烧。

例如，为了在管状的旋转窑中生产水泥，已知使用常规的高热值燃料来生成火焰。可以通过在来自熟料冷却器的热的冷却剂空气的上方供应额外的氧化剂（例如富氧空气）来增加所述火焰的温度。

为了保持燃料的低成本，将便宜的辅助燃料添加至主燃料已经成为了惯例。辅助燃料的热值低于主燃料的热值，并且辅助燃料在主燃料的火焰中燃烧。尤其有时使用塑料废料作为辅助燃料。这种塑料废料作为碎颗粒被喷射到管状的旋转窑中，使得其在主燃料的火焰中尽可能完全燃烧。辅助燃料因此包括并非全部都具有相同的几何构型的成分。

已经发现，并非辅助燃料的所有成分都完全燃烧。相反，不完全燃烧的辅助燃料成分生成碳黑颗粒/烟尘颗粒并且损害待生产的水泥的品质。另外，不完全燃烧会导致尽可能地不应该进入环境中的一氧化碳的形成。

EP-B-1065461公开了一种适于实现这种低热值的辅助燃料的燃烧的煅烧工艺。在所述工艺中，借助包括主燃烧区和下游的辅助燃烧区的火焰来加热待煅烧的矿物材料。主燃烧区通过主燃料和第一氧化剂的燃烧而形成，并且位于靠近第一氧化剂和主燃料的喷射点的位置上。火焰还包括位于主区的下游、且通过辅助燃料和辅助氧化剂的燃烧而形成的辅助燃烧区，辅助燃料在进入辅助燃烧区之前通过流经火焰主区而被预先加热。辅助燃料通常具有15×10⁶J/kg或更小的低热值。第一氧化剂具有大于21%且最高基本可达100%的氧含量。主氧化剂可以具有约100℃的温度。辅助氧化剂优选是空气、且尤其是来自熟料冷却器的空气，并且具有介于500℃和1000℃之间的温度。两种氧化剂因而以气态形式被使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于操作使用主燃料和辅助燃料的燃烧炉的优化的方法，其中所述辅助燃料可以是低级燃料。

本发明的另一目的是减少从用于加热这样的燃烧炉、尤其是管状的旋转窑的现有技术中已知的至少一些缺点。特别地，本发明的目的是提供一种能够使辅助燃料完全燃烧的改进的方法。

这些目的通过根据权利要求1所述的方法和根据权利要求11所述的炉子来实现。此外，在权利要求8中限定了适合将液态氧喷射到炉子中的装置、以尤其用于执行根据本发明的方法。所述方法、装置和炉子的其它有利的方案在从属权利要求中加以说明。在权利要求中单独给出的特征能够以任何希望的、技术上有意义的方式彼此结合，并且能够由来自说明书和附图的解释性信息加以补充，以呈现出本发明的其它实施例。

本发明涉及用于操作在炉子内的燃烧工艺的方法，其中主燃料和辅助燃料在该炉子内燃烧。本发明的所述方法包括至少下述步骤：

-将主燃料和主氧化剂喷射到炉子中以形成主燃烧区，在该主燃烧区内，主燃料和主氧化剂一起燃烧，和

-将液态氧作为辅助氧化剂喷射，使得辅助燃料同辅助氧化剂的共同燃烧形成不同于主燃烧区的辅助燃烧区。

在本发明中，当两个燃烧区不占据炉子内的同一空间时，认为这两个燃烧区是不同的。