[发明专利]粘性液体燃料的燃烧方法及其设备

说明书

本发明与热能工程有关，更确切地说，与粘性液体燃料的燃烧方法及其设备有关。

本发明最适用于燃烧热解石油和油页岩生成的重质粘性残料。

此外，根据本发明的液体燃料燃烧方法及燃烧设备还可用来燃烧水煤浆、重油煤浆、煤泥浆及含有下列成份的工业废水的悬浮液：有机固体、有机液体、有机生成毒物、城市公用生活事业废液、农业生产废液等。

已知的燃烧粘性液体燃料的方法（例如1967年公布的联邦德国1233082号专利，国际发明分类F2SD），是将燃料与压力高于燃料压力的气体混合，从而得到雾化燃料。

与氧化剂混合，雾化燃料然后成为可燃混合物，再将可燃混合物加热到燃点。

已知方法中均用空气作为燃料雾化的气体和氧化剂。

已知方法可以有效地用来燃烧重油型重质石油燃料。

然而目前由于缺乏燃料资源，特别是缺乏重油和其他石油燃料，便出现了推广利用生产残料作燃料的必要性，如热解石油、油页岩、煤和其他有机能源的重质残料等。这样的重质残料使用已知的燃烧粘性液体燃料的方法不可能有效地燃烧，因为它们的粘度高，超过重油的粘度，它们的燃烧热低，燃料流中有机成份含量不稳定，以及液体燃料中含有固体成份。固体成份阻碍着粘性液体燃料有效雾化。

经验证明，用已知的方法燃烧时，前述的重质粘性液体燃料不能稳定地点燃和有效地燃烧，因为它们的粘度高，火焰的温度非常低，燃料中的有机固体成份不能完全燃烧，其中一部份不燃烧，而是随燃烧产物一起被带走。

这种情况可作这样的解释：液体燃料烧掉了，固体燃料粒子燃烧不完全。因为在燃烧粘性液体燃料油滴时，实际上消耗掉了氧化剂中的大部分氧气，液体燃料的可燃性能比燃料中的固体成份要活泼。

用已知燃烧方法燃烧高粘度液体燃料，由于没有旋转氧化剂流。点火效率是不够高的。

这样火焰就不能充分散开。所以需要有效点火，尤其需要可靠地燃烧各种高粘度燃料（其中包括双相燃料混合物），以及在燃料流不同参数情况下，都必须使火焰充分散开。

实现已知的燃烧粘性液体燃料的方法所用的设备是知道的（例如1967年公布的西德专利1233082号，国际发明分类F23D）。它有一个壳体，壳体中同轴安装一燃料供给管。

燃烧设备上有供气管和为燃料雾化供气的组件，还有氧化剂供给管，以便氧化剂与燃料形成可燃混合物。

供气组件是一个喷管，和燃料供给管组装在一起，比燃料供给管粗，装在供给管出口端的后面并与它同轴。喷管侧壁上有许多通气孔。气体从供气管来，进入喷管腔。喷管腔的横截面直径比燃料供给管的大。喷管是个混合室。它的作用是使来自燃料供给管的扩展的燃料流与气体混合，以便得到雾化燃料。

经燃料供给管外表面和与之相距一定距离的喷管环形壁内表面的环形通道，经前述的各通气孔，供气管与供气组件喷管腔相通。通气孔分布在与燃料供给管衔接的那部份喷管壁上。

喷管外表面与壳体内表面之间有一环形通道，它也与供气管相通，并沿雾化燃料和气体的混合物流方向过渡到轴向通道-收缩道。收缩道实际上是燃料供给管道的延续部份，出口处有第一个扩散形喷嘴，接着收缩道沿燃料流方向与燃烧室相通。

氧化剂供给管相对燃料供给管纵向几何轴径向布置。

第二收缩道使氧化剂供给管与第二扩散形喷嘴相通。第二扩散形喷嘴位于壳体的出口处，对着燃烧室，第一扩散形喷嘴从燃料供给管一侧与它相通。

燃烧重质高粘度液体燃料，燃烧液体中悬浮有大量固体粒子的双相燃料，以及燃烧热低于重油燃烧热的燃料，或燃烧热明显地向减少方向变化的燃料，已知设备的效果是较差的。

因为供气孔分布在燃料供给管出口的喷管上，混合是在喷管扩大部份进行的，燃料流分裂成细滴，所以燃料与氧化剂就不能充分精细地混合。

在供给的燃料成份、粘度和数量有变化，以及在不同的燃料流供给状态下，喷管壁上通气孔的上述分布情况即不能保证燃料精细地雾化。

氧化剂供给管的径向布置，从该管通往第二扩散形喷嘴的环形空间的同轴布置，不能保证燃料可靠地点火。

本发明的主要任务是提供燃烧粘性液体燃料的方法及其设备，这种方法和设备要保证高粘度液体燃料与氧化剂充分精细地混合和可靠的点火，并使之有效地燃烧。

这项任务的解决方法如下：燃烧粘性液体燃料的方法，是使燃料与比燃料压力高的气体混合，以得到雾化燃料，然后燃料与氧化剂流混合，成为可燃混合物，再将可燃混合物加热到燃点。本发明所用的气体为蒸汽空气混合气。混合气由过热水蒸汽与空气混合而成，直接送入燃料流中，在燃料流内形成气泡。而氧化剂流则预先形成旋流。并沿着有气泡的燃料流外围送入。