简易根治火电水泥业及其他燃煤温室排放的方法和相应炉的制作方法
【专利说明】
所属技术领域
[0001]本发明涉及煤致温室根治的一种新方法和应用，尤其是可简易倍降投巨兼得对火电水泥业及其他因燃煤而致温室排放、进行混成体氧碳巨强循环燃烧碳扑集、即进行‘CCS’ (Carbon Captureand Storage)的碳扑集根治法和炉具,该新方法及所创新的炉具，除火电和水泥业的环保超大立卧炉，另包括其他燃煤同样环保的立卧大中小锅炉和家用炉，即---既可独立或联合液气进行‘CCS’碳扑集的温室根治，亦可常规进气大幅节煤减排及获水泥高兼得的应用。
【背景技术】
[0002]1.迄今的固态精煤燃烧，国外仅有特定煤粉炉富氧燃烧碳扑集试验的个例，国内燃前燃后的扑集尝试，其中现精煤燃烧方式的燃后烟道气0)2扑集全流程试验，其高成本几达电业1/3的产出，目前‘CCS’碳扑集封存所存在的技术硬伤已是不争的事实，致所翘首的治理难成规模和主流。
[0003]2.全球CO2已增量30%，有研究说，全球CO 2总排已达2万亿吨，如超3.2万亿吨，地球或升温超2摄氏度，计入全球万千倍现排放碳源的毁灭性，有断言说，20年内如无进入主流的解困技术，环境将不乐观。
[0004]3.我国煤耗和一次能耗各占世界48.2%和第一，013年继攀升的CO2排放，位居前两位的水泥和火电，已达占总量一半的40多亿吨。
[0005]4.现行松散精煤燃烧借助的强动力风和必剩余气，既是上述0)2分离巨成本的原因，亦是其‘CCS’应用的正压氧泄露、和可燃微粒与明火必氧爆的根本忌讳，现行精煤燃烧方式存在‘CCS’治理的禁忌，亦是现实的存在。
[0006]5.现水泥立、旋炉窑方式的生产，分别因压力鼓风及炉料长距运动，亦是其碳扑集的用氧限制、至今亦无‘CCS’应用之例证，而我国水泥业的013年CO2排放，按其产出24亿吨水泥所排放的22.6亿吨CO2,已超火电按10亿吨电煤的19亿吨的排放。
[0007]6.由上，以传统精煤炉演变至今、包括强风紧凑至臻进化的优势，如以此而继排斥对之恰针对、尤其是本发明混成体非燃添加及超大扩容等似乎倒退的变革，显然是落伍的观念，正是恰针对的本发明，除可对火电水泥及所有燃煤炉具的温排予以一概的根治，另可对所有燃用单一松散精煤、包括超大发电炉及其他各炉另存在的如下弊端、均可予以根本性的改观，所述另存在的弊端是；
[0008]①层燃炉应用强劲动力风，室燃炉索性让煤粉粒为风力所裹胁，上述强劲和过量空气的供风、尽管多方换热、在排烟二百度左右混合了温室CO2、杂质氧化物和部分挥发分燃素的巨量余气(文载挥发份约22% )被外排，此为环境被‘温室’和污染的原因之一。
[0009]②上述精煤方式下的高耗升温，但若不升，则工质降温，此对相对多数间断工作的工民炉，必使相当煤燃，实被用于重复加温的无功消耗，
[0010]③全炉料靠手扒完成循环时的焦沫块随排(手烧炉)、夹生及漏排(机烧炉)和飞耗(室燃炉)，致文载煤的燃烧率仅80%左右，这使有效热值占总煤热的比重，即煤的上述被燃烧率80% X设计的锅炉热效率(即热的被吸收率；设计的中小炉仅> 70% )，两者实际之积，多有不足50 %乃至倍折以下。
[0011]④民炉方面，具有节煤口碑的蜂窝民炉，因不燃烟煤和火力小等沉疴，致精块煤民炉大行其道，后者数倍煤耗外，在无预干馏烧烟下，多改烧低价烟块，致多有整城区院常为烟罩毒呛。
【发明内容】
[0012]本发明要解决的技术问题是；
[0013]对精煤法碳扑集高排、氧安全疑难和巨成本，借恰针对因而并非倒退之本发明，使上述的巨难疑点可获一概的突破，该所获突破的巨难疑点是；
[0014]1.解决迄今碳扑集高成本及技术硬伤的问题，使包括火电水泥及所有燃煤炉具的温排根治，可获简易巨兼得倍降投的、乃至速成规模或主流的治理，以煤的固态纯氧‘CCS’碳扑集的唯一，或获国家自主产权之前景。
[0015]2.解决无需强劲供风、进而消除巨量热排及倍降‘CCS’成本的问题。
[0016]3.解决混成体氧碳巨强循燃法的‘CCS’应用及进而、可联合液气进行更高强‘CCS’循燃及常规双重应用的技术难题、从而获得媲美并超越精煤热能的细节技术和设置。
[0017]4.以混成体的组分解决燃煤的固硫去硝添加。
[0018]5.以混成体的组分，解决几无成本兼产出燃无废物水泥熟料渣的方法。
[0019]6.解决所有炉“单炉膛”预干馏烧烟、兼大幅节煤降排最简结构的突破。
[0020]7.解决多数间断使用炉相应煤燃、实被用于重复无功消耗的方法。
[0021]8.解决作为自动运行和扩容前提的系列尽简排渣技术瓶颈的突破；
[0022]9.解决暂无市供时，各型炉对超大混体成简易手持机动制煤机的需要。
[0023]本发明解决其技术问题采用的技术方案是；
[0024]简易根治火电水泥业及其他燃煤温室排放的方法和相应炉，特别是对包括火电及水泥业的超大型炉及所有燃煤的大中小锅炉的温排、进行简易低成本巨兼得的氧碳巨强循燃碳扑集根治的方法和由此而创新的涉及炉，其技术方案是；
[0025]①作为本发明燃体的混成体组成，对于以获取热能为主的火电及现行燃煤锅炉，由主体煤与研细石灰石粉和粘土组成，对于以煅烧获取高标号水泥为主的炉，则以细研的主体石灰石与煤及研细的粘土和鉄矿石粉所组成。
[0026](上述组分的量、其固硫去硝兼产出纯硅酸盐粉煤灰水泥熟料渣的功能和必要量，详见于第一实施例。)
[0027]②上述组分经与更易得水的混合后模压成型，又经涉及炉余热的烘干，由此构成具有以下几何形体的混成体；其中的具有可码放端面的形体，其横截面与炉膛内腔横截面或该截面的等分一致、两端面作与端面垂直的均布孔，通过每孔中心作交叉的端面凹槽或凸筋从而连通各孔口，对于模压成具有连续表面球体或类球的混成体，其体表亦作凹槽或凸筋、过槽筋中心作入体同向或指向形体中心方向的非贯通的孔。
[0028]③本发明涉及的火电及水泥业的超大型炉及超大以下的大中小各型锅炉和家用炉，均预设计为既可进行下述氧碳循环巨强燃烧碳扑集、即‘CCS’碳扑集的应用，亦可进行常规空气助燃的应用，其炉膛或为竖或横向独立的炉膛，或应增强火力或产出的需要，将上述竖或横向独立炉膛串连成列，更进一步对炉膛的扩容则是，将并行的多列合并，从而构成串并集团性组合的、相应倍超大扩容或强火力的炉膛，该独立或串并组合炉膛，均由顶部封闭的上或前炉膛和无箅相隔而直连通的下、或后炉膛组成，下或后膛壁作与燃烬室连通烟道的开口，串列成行的炉膛间互通，并列的行间，由水冷管壁和对流管束间隔，专应用于水泥业的炉，该水冷管壁和对流管束的间隔可相对稀疏或不设，所述的上述各涉及炉，以各自实施例的尽简排渣结构、及示于火电超大立卧锅炉(权利要求2)的自动供料铺料、及防氧泄密封炉门的机构，令其直接获得自动步进的运行，该自动运行又是对炉膛进行上述成倍增强火力的扩容或应用于水泥业单纯增容的前提，而对于暂无市供的特形混成体，可以用权利要求8所示的简易机动手提制煤机进行自制取。
[0029]④本发明涉及炉以固态煤的燃烧、唯之可引入氧碳循燃的机理和相应结构是；因混成体本身孔筋槽结构的通透自抽引旺燃，加之其石灰石及粘土非燃组分的忌讳过量风，故而本方法炉无需设置并取消了引致正压运行的鼓风机，借上述自抽引燃烧形成的炉内微负压、加之下述将燃尽室所扑集0)2烟气抽向回收管道的引风设置，同时令连通燃尽室的炉膛亦获可调的负压保证，由此而确保了氧引入的负压无氧泄隐忧，因无鼓风所吹起的可燃微飞粒，由此排除了氧与超浓度微燃粒被明火触发的氧爆隐忧，又因另设的引风设置由燃尽室高端，将所扑集0)2烟气和该高端所富集的较轻残氧余碳(CO)、经换热后、抽向为进行返炉循环燃烧而向炉膛输送的管道、因而既获残氧余碳的再入炉循环扑集，同时又兼得氧安保的CO2还原氛围，以上的无爆忧加之炉内的保护氛围，致本发明涉及炉是迄今在固体燃料燃烧条件下，唯之可简易安全引入‘CCS’的巨强氧循燃进行富或纯氧‘CCS’温室根治的创新，同理的无燃粒无爆忧和保护氛围，则又可引入其他高热值可燃液气进行更增加炉内热能的、常规联合燃烧或氧循燃的‘CCS’的双重碳扑集。
[0030]⑤对于上述碳扑集的相应设置是----兼确立炉内氧安保还原气氛的、将混有提纯CO2与残氧的尾烟返炉、以便对残留碳进行循环扑集的返烟管，设于箅下或箅上炉墙的下方，设于箅下时，并列通道的其一连接返烟管，入炉氧与另管连接，为免箅氧蚀，氧嘴设于箅上方炉墙时，炉墙可作或不作相应的炉外突出，但正对该喷嘴的各串连炉膛列间的水冷壁和对流管束，应让出令氧流通过的相应间断，对于又叠加液气进行联合双重燃烧的常规或‘CCS’多重碳扑集的方式，在立卧炉两侧中部膛壁的烟道开口以上、以外炉墙突出部所围成的与炉膛连通的空间，构成联合液气的常规或‘CCS’方式的燃烧室，该炉墙的火孔，设燃气与氧或加压返循尾烟混合的喷燃器、或加压返循尾烟与燃液的雾化喷嘴、包括分设的氧嘴均以其射流的交叉而射向炉膛的全方位，正对该燃室的串连炉膛各列间的水冷壁和对流管束，亦让出可令所喷燃火烟通过的间断，经此燃烧的烟气则逆向接受碳扑集下行，由烟道开口归入燃尽室，上述就近弥散加之相应氧控的燃烧，亦符合该液气即刻充分燃尽的安全要求，该联合燃烧的残氧余碳，随其汇入前述的返炉循燃而被尽扑尽燃，对于火电业现用的煤粉炉或沸腾炉，如因此而面对弃用，为发挥效益计，也可将之就简就小改造为上述联合液气的常规、或‘CCS’双重碳扑集超大炉的一部分，该联合液气的燃烧，兼可用于炉的升火启动或火电超大炉随负荷变化对出力的调整，所述各型涉及炉以相应规模的工业或商品设置，进行供氧和CO2的液固回收，联合燃烧所用液气亦然，燃尽室燃尽部位的尾烟，对于火电水泥超大炉，经供混成体烘干的热输出，再经进一步凉水池降温脱水的节能处理后，与通向CO2回收设施的管道相连接。
[0031]⑥对迄今‘CCS’受困成本关的突破之一机理及所涉结构是借本发明的取消鼓风、借混成体孔筋槽结构对烟气自抽引的微负压，借引风对该负压的调节和稳定，致混成体燃烧时，仅以自抽引的适配量，接受所需空气或供氧，即；对空气进气的燃烧，因在先排除了 7?8成的动力进风，故而可免去将所扑集CO2由上述相应尾气的78%氮和残氧中分离所需的能耗，此亦表明，在氧循燃碳扑集时，本发明的氧耗，仅为混成体被燃尽、即自身扑集全部CO2所需适配量的耗氧，前者的排除巨能耗，后者的适配量耗氧，从而令本发明碳扑集成本，远不及精煤巨气常规燃烧烟道气碳扑集成本的1/2。
[0032](所涉及的核算详见于第一实施例。)
[0033]⑦对火电水泥业和其他燃煤炉‘CCS’治理受困于成本关突破之二的机理及所涉结构是，各涉及炉基于尽简排渣的自步进运行、及由此可串并多倍扩容强火力、再加之前述炉结构支持的巨强氧循燃和联合液气的多热能，使上述两种应用的混成体组分，终获可满足粘合、固硫去硝及分别兼产出纯硅酸盐粉煤灰水泥熟料渣(对火电和其他燃煤炉)、或高标号水泥(对水泥业)的必要添加量的值，按此组分的混成体，经涉及炉类水泥煅烧所分获的两种燃渣，尤其是该硅酸盐粉煤灰水泥熟料之对于火电和其他燃煤炉，无疑是唯本发明才可几无成本兼获的回报，加之水泥业因巨热能的高效产出和电兼得，从而构成对于两业治理成本的弥补。
[0034](涉及的兼产出纯硅酸盐粉煤灰水泥熟料渣的机理，详见于第一实施例。)
[0035]⑧本发明涉及炉，在非‘CCS’及联合液气燃烧应用时，无论安装或不安装相应管道附件均可进行常规的使用，其中以获取热能为主的火电及燃煤炉，因仍具全渣向水泥熟料转化及大幅节能减排的优势，因而可替代精煤相应炉以换代，以水泥为主获取的炉，则以高效产出和电兼得而具可同比的优势。
[0036](所述大幅节能减排及其他优势和机理，详见于第一及其后各实施例。)
[0037]本发明的有益效果是
[0038]1.借本发明的取消鼓风、借混成体孔筋槽结构本身对烟气自抽引的微负压，借引风对该负压的调节和稳定，致混成体燃烧时，仅以自抽引的适配量，接受所需空气或供氧，此表明，对空气进气的燃烧，因在先排除了比较动力供风少7?8成的进风和热排(此沿用的工业型煤公认数据，应可为本发明混成体所超越)，此表明，唯本发明混成体方式的燃烧，可以免去将所扑集CO2由多出近八成热空气之中的、巨量氮和余氧中分离提取所需的巨能耗，此亦表明，在氧循燃碳扑集时，本发明方法的氧耗，仅为混成体被燃尽、即自身扑集全部CO2所需适配量的耗氧，前者的排除巨能耗，后者的适配量耗氧，从而令本发明方法‘CCS’的碳扑集成本，远不及精煤巨气、常规燃烧烟道气碳扑集成本的1/2 (计算见于第一实施例)。
[0039]2.对于最多用煤因而最具本‘CCS’示范意义的火电业，其所兼获的巨量回报之一是，借本发明的混成体方法、炉结构和应用，唯其巨强燃烧的全部燃渣、可整体转化为纯硅酸盐粉煤灰水泥的熟料洛(见技术方案和第一实施例)、按年10亿吨电煤的30%煤灰和两位数添加计算的、燃后四亿吨水泥熟料渣，经电业淘汰煤粉后闲置球磨机的添加研磨，其所获由高标号到可供砌筑、墙面和砖板等的专用水泥，无疑是唯本发明可兼获的巨额回报之一，该回报又是部分分担水泥生产温排的双重碳扑集回报，亦是产业整体燃无废物的超大封闭。
[0040]3.借唯之可简易倍降投巨兼得的应用‘CCS’方式的治理、借同理的可联合液气进行更高强多重燃烧的碳扑集治理，此对于走出温室困局和巨兼得的全新火电业，又可兼获超巨强火力令电力产出再跃升的新局面，同理，此对走出温室并以全新方法生产的新水泥业，除巨余热所转换电能及更巨量CO2的兼得，上述超强火力，无疑是令该业可获更高效率产出水泥的新发展。
[0041]4.由上，对具有强风氧爆疑难及高‘CCS’治理成本的、现精煤方式火电及其他燃煤炉、对于类同疑难和高治理成本的现立、旋炉窑方式的水泥业生产一进行本发明混成体方法的变革，或是在试的燃前、燃中和燃后‘CCS’碳扑集方法中最简易低投高收、因而应可获广用的方法，借唯其的多兼得加之广用CO2本身及增油气等经常巨利(提纯的0)2广用于多业，仅回收3亿吨CO2,即可年增产石油1/3)，借该尽少付出和尽多兼得的双重驱动，致因巨成本、疑难繁复工艺等而鋳躇的‘CCS’碳扑集，或获举世期待的速成规模或为主流的前旦
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[0042]5.作为固态燃煤方式至今缺如的纯氧‘CCS’碳扑集法，本发明以其简易低投巨兼得优势、或可成为所翘首的国家自主知识产权的期待。
[0043]6.位居CO2排放前两位的火电水泥业、其占我国总排放一半总40多亿吨CO2排放