CN1033096A - 使未燃尽物质燃烧的装置 - Google Patents

Abstract

一种使包含在燃料(例如木材等)燃烧产生的废 气中的未燃尽物燃烧的装置，它包括：在一端有废气 入口的管子(I)，管子(I)至少包含一种催化剂放在所 说的废气入口的下游。一个助燃物供应管道装在所 说的管道(I)的外边。这样安排就可以使供应管道 (4)喷出的助燃物和废气形成混合物。该混合物全部 通过上述催化剂到管道(I)的另一端，而且在那儿，至 少还有一个附加的助燃物供应管。

Description

本发明是关于一种使未燃尽物质燃烧的装置，这种物质包含在燃料（例如木材等）燃烧排出的废气中，所说的装置包括一个管道;在这个管道的一端包括一个废气入口。

关于这方面公知的是，由木材燃烧产生的废气包含有杂酚，即气态的木焦油。

同样公知的是杂酚构成了木材燃烧时排出的全部热量的不可忽视的一部分。

还进一步知道，包含在废气中的杂酚和水蒸汽以及其他气体化合物混合一块儿离开锅炉以便继续进入烟囱而且本身作为焦油沉淀在那里或离开烟囱，对环境产生污染。

为了解决杂酚的有害的影响，众所周知的是使用一种公知的方法，一种催化法。它在某种程度上允许杂酚燃烧，这样依靠催化剂对与之接触的废气的燃烧的催化作用来减少有害影响，那种方法的缺点是仅仅在由催化剂特性所决定的一个温度范围内，才能获得即在平稳燃烧火焰尤其是木柴火焰的较低温度范围内满意的结果。然而，即使在可产生满意结果的良好的温度条件下，用催化剂使杂酚燃烧仍是不完全的，这也自然意味着，在排出的废气中的热量并没有完全释放。

本发明的目的是消除所说的催化法的缺点，对杂酚的不完全燃烧所产生的问题提供一个完全满意的解决方案。主要是依靠包括在燃烧后气体中的可燃物促使废气燃烧。

为了实现本发明的这个目的，催化作用和后燃这两种现象以一种令人惊异的方式结合起来，这种方式将在后面描述。按照本发明的装置其特点在于：所说的管道至少包括一个催化剂层，它位于所说的废气进口的下游。以及一个助燃物供应管道位于所说的管道的外面。并使之能使从所说供应管道喷出的助燃物和所说的废气形成混合物，所说的混合物全部通过所说的催化剂层到达所说的管道的另一端。而且还至少提供一个附加的助燃物供应管道。

按照本发明的一个优选的实施例，所说的助燃物是用空气，特别是氧气构成的。

按照本发明的一个重要的实施例中，所说的管道至少包括一个偏转板，在所说的催化装置的下游，此板用来作隔热板，它位于靠近附加空气供应处，在所说的偏转板和附加空气装置之间为可燃物和从催化剂中出来的废气的混合物留下了一个通道。

按照本发明的一个优选的实施例，所说的偏转板是由一块表面积几乎占据所说管道横截面一半的平板组成。这块平板位于和附加空气供应管相对的一边。

按照本发明的另一个实施例，所说的偏转板的下游有一个冷却装置，用来冷却所说的废气管，所说的冷气装置可以使所说的废气冷凝，而且还提供收集装置用来收集被冷却装置冷凝的废气。所说的收集装置包括由它们控制的提取装置。

本发明的其它细节和优点从以后对使未燃尽物质的燃烧的装置的描述中可以清楚知道，这种未燃尽物是包含在由燃料燃烧产生的废气之中的。

现在对照以下附图以举例的方式详述本发明，这并不是对本发明的限定。

图1是按照本发明的装置局部剖开的透视图。

图2是一个图表，表示做为催化和后燃温度的函数的效果曲线。

在图1中所表示装置只通过例子表示出来，该装置包括一个管道1，在本例中它具有一个垂直的横断面，其中有一个进口2，用来输入在锅炉中燃料，特别是木材燃烧产生的废气，锅炉在图1并没有画出。进口2也可以输进助燃物，在本例中，是输进二次空气，第一次输进的空气已被用来使木材在未表示出来的锅炉中燃烧。二次空气的提供是靠对沤?的供应管4来完成的，这样安排可以使空气喷进进口2。

在正式提出权利要求的一个实施例中，空气的供给是使用几个喷嘴5来实现的，喷嘴全部和主空气供应管4相连。喷嘴沿管道（4）等距离设置，这样有利于废气和空气一进入进口2就获得一个尽可能均匀的预混合。

在进口2的下游，还设置了一个催化剂层3，在这里的“下游”是考虑相对于废气和空气混合物流动方向而言的。按照本发明的一个特别有利的实施例，催化剂层3是由一个格栅，特别是一种格子状组成的。在图1中只表示了它的上表面，厚度用″h表示。

构成格栅的物质很方便地由挤压成型的陶瓷材料做成的。这种材料有一层带有不活泼材料的中间层并复盖有催化剂材料，例如，钯或锌铜合金。

在催化剂层3下方，可以受到一个由一种高熔点材料做成的偏转板6，按照本发明的优选的实施例，在和偏转板大致同样高度并且位于管道1外部还有一个供应管7用来提供二次空气。该供应管最好具有和管道4相似的喷咀，箭头表示空气进气方向。偏转板6在铺设着空气供应管7一侧的相对侧。

按照图1，废气进口2位于管1的侧面，这样就可以避免因木材燃烧的残余物在催化剂层形成格栅上产生积炭。

图2清楚地显示出催化作用和二次燃烧的互相补充的关系。每一个过程在相互补充的温度范围里都产生一个最佳效果。在图2里，和三个栏目A、B和C的区域对应的温度范围分别表示平稳，中等和猛烈的燃烧。上行的曲线表示催化温度和效果之间存在的对应关系。它说明催化效果随温度增加而减小，在火焰微弱时达到最大的效果。另一方面，下行的效果曲线表示在后燃的条件下，后燃的效果随温度增加而增加，最大效果在强烈燃烧时获得。

还可以观察到，两条效果曲线相对于它们的一定的温度共同点而对称。从上述情况中可以产生这样的结果：在那个一定的温度共同点催化作用的效果等于后燃的效果。这样就可以获得较高的温度，较高的温度对最大限度消除仍存在于废气中的未燃烧物质所必须的。

在锅炉中排出的由木材燃烧所产生的废气在和从管道4喷出的二次空气预混合之后进入侧向进口2。这样形成的预混合物进入管道1，横穿催化剂层3而且在那儿经受催化效应。催化作用从260℃开始发生。在锅炉中这种低温度是可取的，而且相应的，为了获得最大的催化效果，在锅炉中的燃烧将是平稳的。

在这些条件下，穿过催化剂层3而出来的气体混合物在960℃的温度（平稳燃烧和最大效果）和最终600℃（猛烈燃烧和最小效果）之间变化。在一个（催化剂层的下游）输出地带，气体混合物和由管道4喷进气体混合物的热的二次空气相接触。气体混合物部份是从木馏油中释放出来的，当达到一定量时，在进口2的气体温度的作用下可以再燃烧起来。燃烧开始的最小的必要的温度是600℃。按照本发明，在催化剂层下游和在偏转板的高度上喷入二次空气的情况下，来达到这个温度。在二次空气入口管7的下游发生后燃，这样由于温度的增加，就可以几乎全部消除最后的木焦油残余或仍存在于经处理后的废气中的可燃物。该温度可达到1200～1400℃范围。事实上，当燃烧量剧烈时，如图2所示，后燃产生最大效果，结果是在管1的出口处，所有的焦油被烧掉，结果所有能从被处理的废气中提取的热量都被提取出来，甚至可以全部再生利用，这一点肯定构成了本发明的主要目的。

必须提到的是，如果燃烧非常弱，处于无燃烧而消耗，那么就存在催化剂层熄火的危险，这一点是依靠提供来自管道4的二次空气来避免，管道4穿过催化剂3下方的区域。更具体来说，利用例如双金属片（它并没有在图中表示出来）来控制，当废气低于250℃时供应二次空气，这样就能利用提供过热的二次空气使催化剂层3活化。当锅炉和废气温度再次超过260℃，过热空气流可以停下来，由提供新鲜空气来代替，这是因为如前所述，催化作用在一个足够低的温度下发生，才能得到良好的效果。

关于后燃，它的发生将不依赖于在进口2进来的废气温度，因为产生后燃烧的废气至少可达600℃，这就是后燃的正常起始温度。结果，只要存在催化作用，不管锅炉的燃烧状态怎样，只要存在燃烧并有废气放出，位于本发明的装置的输出口的包含废气的气体温度，经催化和后燃现象的作用，总是保持在1200℃和1400℃之间。

这样就得到了本发明的一个重要优点，按照这一点，总可以获得最佳的效果，因为总是能从废气中提取最大热量，这也就意味着减少木材的消耗。

实施例：

使用干木材作燃料。本例中的管道的垂直横剖面有一个8cm长的侧边，催化剂层厚度为5cm。

矩形截面的偏转板的尺寸是8cm×4cm将催化剂层下游端面和偏转板分开的距离是10cm。

使用干木材时，废气输出量是1～3m³/小时，产生最大热量3500～4500千卡/小时，废气输出量相对于空气输出量的比例是3∶1。空气部份包括由两个供应管供应的全部空气。

如上所述，通过实施例给出的描述并不能限制本发明。因此，不超出目前应用范围可以考虑几个修改方案。

管道的横切面可以是圆的，这在某些使用场合更为实用。

二次空气可以用纯氧来代替，以促进燃烧。

废气的输入可以在前面，而不是侧面。在不使用木材作燃料时，例如烤炉中需要这种改进。这种改进也适用于本发明装置用做排气管的情况。

Claims (7)

1、使燃料(例如木材等)燃烧时排出的废气中的未燃尽物燃烧的装置。所说的装置包括：在一端有废气进口的管道，其特征在于：所说的管道(1)包含至少一个催化剂层(3)，它位于所说的废气进口(2)的下游以及一个位于所说管道(1)外边的助燃物供应管道(4)，它的安排使由供应管道(4)喷出的助燃物和所说的废气可以形成混合气，所说的混合气完全通过所说的催化剂层(3)到所说管道(1)的另一端，而且，至少还设有一个附加助燃物供应管(7)。

2、如权利要求1所述的装置，其特征在于：所说的管道（1）在所说的催化剂层（3）的下游至少包括有一个偏转板（6）作为隔热板，它位于附加空气供应管（7）附近，其位置使所说的偏转板（6）和所说的附加空气供应管（7）之间为助燃物和从所说的催化剂层（3）流出的废气的混合气流留下一个通道（9）。

3、如权利要求2所述的装装，其特征在于：所说的偏转板（6）是由一块表面积几乎占所说管道（1）的横剖面一半的平板做成的，该板位于附加空气供应管（7）对面。

4、如权利要求1～3之一所述的装置，其特征在于：催化剂层（3）是由一个用挤压成型的陶瓷材料组成的格栅，它具有一个复有一层不活泼材料的中间层和一个复有催化剂材料的表面层。

5、如权利要求1～4之一所述的装置，其特征在于：助燃物供应管道（4、7）装有喷嘴（5、8），相互之间最好近似等距排列，所说的喷嘴（5、8）指向所说的管道（1），其安排使助燃物的供应接近均匀分布。

6、如权利要求1～5之一所述的装置，其特征在于：所说的助燃物是由空气组成的，特别是氧气。

7、如权利要求2～6之一所述的装置，其特征在于：所说的偏转板（6）的下方备有冷却装置用来冷却所说的废气管道（1），所说的冷却装置可使所说的废气冷凝，收集装置用来收集被所说的冷却装置冷凝的废气，所说的收集装置具有由废气控制的提取装置。