二甲醚规模化工业燃烧的方法
技术领域
本发明涉及新型清洁燃料燃烧技术领域，具体地说是一种二甲醚应用于工业炉窑规模化工业燃烧的方法，特别是利用烟气余热梯级回收供给二甲醚规模化工业燃烧前液态二甲醚气化及助燃空气提温等所需热量，以提高热利用效率。
技术背景
由于能源需求的日益增长和环保意识的不断增强，二甲醚作为一种清洁燃料，其高效、节能、环保燃烧技术日益受到人们的重视。二甲醚是一种无色、具有轻微醚香味的气体，具有惰性、无腐蚀性、易压缩、冷凝、气化等特性。从二甲醚的燃烧机理分析，同等热量条件下，与天然气、液化石油气等其它燃气相比，二甲醚燃烧效率可提高5％左右。二甲醚在汽车燃油和民用燃料方面已得到广泛的应用，同时也是一种潜在的新型的具有广泛应用前景的工业燃料。
二甲醚规模化工业燃烧目前还处在研究和开发阶段，主要问题是现有技术条件不能满足二甲醚大规模气化要求，导致二甲醚工业燃烧的燃气量供应不足，燃烧效果不好。解决二甲醚规模化工业燃烧的气化问题，对二甲醚替代石油和天然气成为工业炉窑燃烧的主要能源，对缓解能源紧缺和保护环境具有重要意义。
随着工业企业节能工作的开展，工业炉窑烟气余热回收越来越得到人们的重视。部分烟气余热返回炉内重新利用能减少燃料消耗，达到了节能增效的目的。利用工业炉窑烟气余热气化液体燃料和预热燃烧所需要的空气可以回收大部分余热。烟气余热可以提供液体燃料气化过程需要吸收的热量，确保二甲醚可以大规模气化，实现二甲醚规模化工业燃烧。烟气余热预热燃烧所需要的空气，一方面减少了供给炉窑的燃料量，可直接节约燃料；另一方面，增加物理热，并不增加排烟体积，可减少排烟热损失。
发明内容
本发明的目的是通过二甲醚工业燃烧炉窑烟气余热合理的回收利用，减少排烟的热量损失，提高二甲醚工业燃烧效率与热利用率，开发二甲醚大规模气化技术。本发明提供了一种二甲醚规模化工业燃烧方法，可以广泛地应用于工业生产。
本发明二甲醚规模化工业燃烧方法的技术方案为：其特征在于：该方法采用工业炉窑烟气余热梯级回收供给二甲醚规模化工业燃烧前液态二甲醚气化及助燃空气提温所需热量，此方法中烟气余热回收共分三级利用：第一级是高温余热回收利用，第二级是中温余热用于预热助燃空气，第三级是低温余热用于液态二甲醚气化所需热量的供应，具体工艺步骤如下：
在烟道上安装烟气余热梯级回收装置：余热锅炉、空气预热器、换热器；将液态二甲醚储存在储液罐中，液态二甲醚通过高压泵进入气化装置，低温余热由换热器将热量传递给换热介质，换热介质将热量传递给气化装置，最后回到换热器进行下一次循环，气化液态二甲醚，气化后的气态二甲醚通过燃气管进入储气柜储存；燃烧时，气态二甲醚经过稳压器稳压，通过燃气管送至高压喷射式烧嘴进行燃烧，空气预热器出来的热空气通过热空气管送至高压喷射式烧嘴，进行助燃，余热锅炉对高温余热进行回收。
低温余热气化液态二甲醚是一个封闭循环系统，换热器的换热介质可以是气体，如空气、氮气等或液体，如导热油、水，换热介质换热后的温度可以达到200～300℃。
利用烟气中温余热预热助燃空气，中温烟气温度范围为400～900℃，空气预热器可以预热空气到200～600℃。
利用工业生产中排出的低温低压蒸汽气化液态二甲醚，将低温低压蒸汽储存在蒸汽罐中，通过输气管进入气化装置，最后回到蒸汽罐，实现循环利用。
通常，工业炉窑烟气余热根据温度来分类，一般可分为三类：高温余热、中温余热、低温余热。二甲醚工业燃烧炉窑烟气余热梯级回收共分为三级：第一级是高温余热回收，第二级是中温余热预热助燃空气，第三级是低温余热气化液态二甲醚。中温余热可以提供助燃空气提温所需热量，低温余热可以提供二甲醚气化所需热量。烟气余热梯级回收可以合理地利用烟气余热，满足二甲醚规模化工业燃烧前液态二甲醚气化及助燃空气提温等所需热量。
在烟道上安装烟气余热梯级回收装置：余热锅炉、空气预热器、换热器。将液态二甲醚储存在储液罐中，液态二甲醚通过高压泵进入气化装置，换热器通过换热介质把热量传递给气化装置，气化液态二甲醚，气化后的气态二甲醚通过燃气管进入储气柜储存。燃烧时，气态二甲醚经过稳压器稳压，通过燃气管送至高压喷射式烧嘴进行燃烧。空气预热器出来的热空气通过热空气管送至高压喷射式烧嘴，进行助燃。余热锅炉对高温余热进行回收。
空气预热器可以预热空气到200～600℃，换热介质通过换热器换热可以使温度达到200～300℃。预热助燃空气可以提高炉膛内的燃烧温度，从而提高工业炉窑的生产能力。助燃空气预热温度越高，带入炉内的物理热越多，二甲醚的理论燃烧温度越高，燃烧效果越好。特别是高温工业炉窑，使用低热值的二甲醚燃料，则必须将助燃空气预热。换热介质的温度越高，可以提供给气化装置的热量越多，有利于液态二甲醚气化过程的进行。
本发明与现有技术比较具有的优点：
1、二甲醚工业燃烧炉窑烟气余热梯级利用，减少了排烟的热量损失，提高了工业炉窑的热效率。
2、二甲醚工业燃烧炉窑烟气余热预热助燃空气，提高了二甲醚的燃烧效率和工业炉窑的炉温，降低了CO2、NOx的排放量。
3、二甲醚工业燃烧炉窑烟气余热气化液态二甲醚，开发了二甲醚大规模气化技术，实现了二甲醚规模化工业燃烧。
附图说明
图1为本发明的燃烧方法中各装置设备示意图。
图2为本发明的燃烧方法另一个实施例中各装置设备示意图。
图中：1、工业燃烧炉；2、燃气管；3、高压喷射式烧嘴；4、热空气管；5、空气预热器；6、换热器；7、烟道；8、换热介质导管；9、气化装置；10、储液罐；11、高压泵；12、风机；13、储气柜；14、余热锅炉；15、稳压器；16、蒸汽罐；17、输气管。
具体实施方式
工业炉窑烟气余热根据温度来分类，一般可分为三类：高温余热、中温余热、低温余热。二甲醚工业燃烧炉窑烟气余热梯级回收共分为三级：第一级是高温余热回收，第二级是中温余热预热助燃空气，第三级是低温余热气化液态二甲醚。中温余热可以提供助燃空气提温所需热量，低温余热可以提供二甲醚气化所需热量。烟气余热梯级回收可以合理地利用烟气余热，满足二甲醚规模化工业燃烧前液态二甲醚气化及助燃空气提温等所需热量。
在烟道上安装烟气余热梯级回收装置：余热锅炉、空气预热器、换热器。将液态二甲醚储存在储液罐中，液态二甲醚通过高压泵进入气化装置，换热器通过换热介质把热量传递给气化装置，气化液态二甲醚，气化后的气态二甲醚通过燃气管进入储气柜储存。燃烧时，气态二甲醚经过稳压器稳压，通过燃气管送至高压喷射式烧嘴进行燃烧。空气预热器出来的热空气通过热空气管送至高压喷射式烧嘴，进行助燃。余热锅炉对高温余热进行回收。
空气预热器可以预热空气到200～600℃，换热介质通过换热器换热可以使温度达到200～300℃。预热助燃空气可以提高炉膛内的燃烧温度，从而提高工业炉窑的生产能力。助燃空气预热温度越高，带入炉内的物理热越多，二甲醚的理论燃烧温度越高，燃烧效果越好。特别是高温工业炉窑，使用低热值的二甲醚燃料，则必须将助燃空气预热。换热介质的温度越高，可以提供给气化装置的热量越多，有利于液态二甲醚气化过程的进行。
实施例1
某陶瓷加工厂燃烧二甲醚的梭式窑炉膛温度可以达到1200～1300℃，热效率81％，燃烬率为90％，排烟热损失率为10％，烟囱出口烟气温度为160℃，烟气中NOx浓度为46mg/m3。
采用本发明的燃烧方法，经过测试，该陶瓷厂燃烧二甲醚的梭式窑炉膛温度可以达到1300～1400℃，燃烧效率提高了10％，热效率为91％，燃烬率为99％以上，排烟热损失率为5％，烟囱出口烟气温度为50℃，烟气中NOx浓度为23mg/m3。
实施例2
某冶炼厂燃烧二甲醚的反射炉炉膛温度可以达到1300～1400℃，热效率87％，燃烬率为92％，排烟热损失率为16％，烟囱出口烟气温度为280℃，烟气中NOx浓度为67mg/m3。
采用本发明的燃烧方法，经过测试，该冶炼厂燃烧二甲醚的反射炉炉膛温度可以达到1400～1500℃，燃烧效率提高了15％，热效率为95％，燃烬率为99％以上，排烟热损失率为7％，烟囱出口烟气温度为110℃，烟气中NOx浓度为49mg/m3。