CN104930513A - 燃气催化无焰近红外直接加热多孔介质燃烧器 - Google Patents

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Abstract

一种燃气催化无焰近红外直接加热多孔介质燃烧器，涉及一种燃烧器，包括燃烧器本体、保温层、耐火砖层，耐火砖层内由底部至顶部依次设置有预混气体扩散室、穿孔板、预混气体均压室、阻焰屏障板、泡沫陶瓷板，预混气体扩散室的底部与预混气体供气管连通，预混气体扩散室周边与耐火砖层之间设有保温棉，阻焰屏障板与泡沫陶瓷板之间通过粘接板A粘接在一起；燃烧器本体的上、下端面分别设有上、下压紧板，该上、下压紧板通过紧固件压紧连接在一起。本发明在燃烧时无烟无焰，加热效率高，加热均匀，可降低NOX的排放，燃烧时表面温度稳定，辐射强度高，可防止回火，具有安装方便，使用寿命长，节能环保，应用范围广等特点，易于推广使用。

Description

燃气催化无焰近红外直接加热多孔介质燃烧器
技术领域
本发明涉及一种燃烧器，特别是一种燃气催化无焰近红外直接加热多孔介质燃烧器。
背景技术
目前，我国工业生产中气体燃料的燃烧主要是以自由火焰为特征的空间燃烧，这种燃烧方式的火焰面附近温度梯度陡而且温度分布不均，局部高温区的存在造成了大量的NOX生成，同时，还存在着燃烧不完全、热效率低、燃烧稳定性较差等问题，燃烧污染物排放较高，授权公号为CN101929676B的专利即公开了一种催化多孔介质燃烧器，该燃烧器可有效降低燃烧污染物排放，但由于其预混气体从预混室经多孔板直接进入催化金属纤维毡和陶瓷泡沫燃烧，预混气体的分布仍不够均匀，从而使加热温度分布也不够均匀，其加热效率仍较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种燃气催化无焰近红外直接加热多孔介质燃烧器，以提高加热效率，同时提高加热的均匀性，降低NOX的排放。
解决上述技术问题的技术方案是：一种燃气催化无焰近红外直接加热多孔介质燃烧器，包括燃烧器本体、保温层、耐火砖层，所述的耐火砖层位于燃烧器本体内，保温层位于耐火砖层与燃烧器本体之间，所述的耐火砖层内由底部至顶部依次设置有预混气体扩散室、穿孔板、预混气体均压室、阻焰屏障板、泡沫陶瓷板，所述的预混气体扩散室的底部与预混气体供气管连通，预混气体扩散室的周边与耐火砖层之间设置有保温棉；所述的燃烧器本体的上端面还设置有上压紧板，燃烧器本体的下端面设置有下压紧板，该上、下压紧板通过连接紧固件压紧连接在一起。
 本发明的进一步技术方案是：所述的阻焰屏障板与泡沫陶瓷板之间通过粘接板A粘接在一起；所述的泡沫陶瓷板包括大孔泡沫陶瓷板和小孔泡沫陶瓷板，小孔泡沫陶瓷板位于大孔泡沫陶瓷板的底部，小孔泡沫陶瓷板与大孔泡沫陶瓷板之间通过粘接板B粘接在一起。
本发明的再进一步技术方案是：所述的大孔泡沫陶瓷板的孔隙率为80～90％，孔径为10～20PPI，板厚为10～50mm；大孔泡沫陶瓷板上还负载有经高温烧结的具有耐高温抗氧化的稀有金属催化燃烧剂；所述的小孔泡沫陶瓷板的孔隙率为80～90％，孔径为50～65PPI，板厚为5～50mm。
本发明的再进一步技术方案是：所述的大孔泡沫陶瓷板的材质为：碳化硅泡沫陶瓷或硅碳化硅泡沫陶瓷，或由碳化硅和三氧化二铝两种材料混合的泡沫陶瓷，或由碳化硅和三氧化二铝和氧化硅三种材料混合的泡沫陶瓷，或由碳化硅和三氧化二铝和氧化锆三种材料混合的泡沫陶瓷；所述的小孔泡沫陶瓷板的材质为三氧化二铝泡沫陶瓷，或由三氧化二铝和氧化锆两种材料混合的泡沫陶瓷。
本发明的进一步技术方案是：所述的阻焰屏障板的厚度为5～50mm, 阻焰屏障板上均匀布置有直径为0.5～3mm的孔,孔间距为3～20mm。
本发明的进一步技术方案是：所述的阻焰屏障板材质为：三氧化二铝多孔陶瓷材料，或氧化锆多孔陶瓷材料，或由三氧化二铝和氧化锆两种材料混合的多孔陶瓷材料。
本发明的进一步技术方案是：所述的穿孔板的板厚度为1～4mm , 穿孔板上均匀布置有直径为0.5～3mm的孔,孔间距为3～20mm。
本发明的进一步技术方案是：所述的耐火砖层的耐火砖为耐高温耐火浇铸砖，该耐火砖的材质为钢玉或氧化锆。
本发明的进一步技术方案是：所述的保温层为高密度氧化铝耐高温纤维垫，所述的耐火砖层、保温层的上端面与上压紧板之间还设置有软性高密度耐高温氧化铝纤维毡，所述的保温棉为氧化铝纤维保温棉。
本发明的再进一步技术方案是：所述的阻焰屏障板、泡沫陶瓷板与耐火砖层之间均通过柔性耐高温密封粘接胶泥粘结在一起。
由于采用上述结构，本发明之燃气催化无焰近红外直接加热多孔介质燃烧器与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.    加热效率高：
本发明包括燃烧器本体、保温层、耐火砖层，耐火砖层内由底部至顶部依次设置有预混气体扩散室、穿孔板、预混气体均压室、阻焰屏障板、泡沫陶瓷板，其中预混气体扩散室的底部与预混气体供气管连通，预混气体扩散室的周边与耐火砖层之间设置有保温棉。预混气体经预混气体供气管进口进入到燃烧器本体中，由预混气体扩散室经穿孔板、预混气体均压室后经阻焰屏障板使预混气体分布均匀，然后再进入泡沫陶瓷板中燃烧，燃烧时为无焰燃烧,火焰仅在泡沫陶瓷板内燃烧。由于阻焰屏障板的作用，可使预混气体分布更加均匀，从而使泡沫陶瓷板最高表面燃烧温度可在1350～1400 °C，并产生高強度的近红外辐射线。因此，本发明的加热效率非常高。
2. 燃烧充分：
由于本发明的泡沫陶瓷板还包括大孔泡沫陶瓷板和小孔泡沫陶瓷板，其中小孔泡沫陶瓷板可起到先预热的作用，因此，经阻焰屏障板分布均匀后的预混气体再进入小孔泡沫陶瓷板中，可预先对预混气体起到预热作用，最后预混气体进入到大孔泡沫陶瓷板内燃烧，从而使预混气体燃烧得更加充分，燃烧产物仅为水及二氧化碳。
3. 能同时提高加热的均匀性，降低NOX的排放：
由于本发明可使泡沫陶瓷板产生更加均匀的高温，因此，可在提高加热效率的同时，可提高加热的均匀性，大大降低NOX的排放，而且燃烧充分，燃烧产物仅为水及二氧化碳，同时燃烧噪音低。
4.可防止回火，可保证燃烧器的安全可靠性：
由于本发明在穿孔板与泡沫陶瓷板之间安装了阻焰屏障板，该阻焰屏障板除了可保证将预混气体均流送至泡沫陶瓷板外，还可阻止回火，可保证燃烧器的结构安全可靠。
5．燃烧时表面温度稳定，辐射效率高：
本发明燃烧时排气量非常少，燃烧时表面温度稳定，大孔泡沫陶瓷板最高表面燃烧温度可在1350～1400 ℃，并可在800～1400℃调节；燃烧时辐射效率高达46%，并且辐射效率可调，燃烧时功率调节比可达1:20，燃烧时功率密度达2500kw/m2。
6.安装方便、灵活：
本发明可根据外部的形状进行任意布置，方形、圆形、水平、垂直布置均可，其安装方便、灵活，而且运行成本低 使用安全、维护方便。
7.控制精确，噪音小，使用寿命长，节能环保。
8．应用范围广：
本发明可广泛应用于以下方面：
（1）工件表面处理: 热水槽, 预脱脂槽, 脱脂槽, 磷化槽等； （2）各种工业锅炉；
（3）各种黑色钢铁工业的加热炉，热处理炉,退火炉；
（4）各种工业有色金属工业的加热炉,热处理炉,退火炉，化铝炉；
（5）锻造炉，精铸模模壳焙烧炉；
（6）玻璃加工；
（7）纺织品，玻璃纤维；
（8）塑料袋制品热成型，橡胶硫化。
下面，结合附图和实施例对本发明之燃气催化无焰近红外直接加热多孔介质燃烧器的技术特征作进一步的说明。
附图说明
图1：实施例一所述本发明之燃气催化无焰近红外直接加热多孔介质燃烧器的主视剖示图，
图2：实施例一所述本发明之燃气催化无焰近红外直接加热多孔介质燃烧器的立体图，
图中，各标号说明如下：
1-预混气体供气管，  2-预混气体扩散室，  3-下压紧板，  4-耐火砖层，
5-保温层，   6-连接紧固件，7-燃烧器本体， 8-软性高密度耐高温氧化铝纤维毡，
9-上压紧板， 10-大孔泡沫陶瓷板，11-小孔泡沫陶瓷板，12-粘接板B，
13-粘接板A， 14-阻焰屏障板，   15-预混气体均压室， 16-穿孔板，
17-柔性耐高温密封粘接胶泥，     18-保温棉。
图中的箭头a为气体流动的方向，箭头b为红外线辐射的方向。
具体实施方式
实施例一：
一种燃气催化无焰近红外直接加热多孔介质燃烧器（参见图1），包括燃烧器本体7、保温层5、耐火砖层4，所述的耐火砖层4位于燃烧器本体7内，保温层5位于耐火砖层4与燃烧器本体7之间，所述的耐火砖层4内由底部至顶部依次设置有预混气体扩散室2、穿孔板16、预混气体均压室15、阻焰屏障板14、泡沫陶瓷板，所述的预混气体扩散室2的底部与预混气体供气管1连通，预混气体扩散室2的周边与耐火砖层4之间设置有保温棉18，阻焰屏障板14与泡沫陶瓷板之间通过粘接板A13粘接在一起；所述的燃烧器本体7的上端面还设置有上压紧板9，燃烧器本体7的下端面设置有下压紧板3，该上、下压紧板通过连接紧固件6—螺钉套件压紧连接在一起。
上述的泡沫陶瓷板包括大孔泡沫陶瓷板10和小孔泡沫陶瓷板11，小孔泡沫陶瓷板11位于大孔泡沫陶瓷板10的底部，小孔泡沫陶瓷板11与大孔泡沫陶瓷板10之间通过粘接板B12粘接在一起；其中大孔泡沫陶瓷板10的孔隙率为80％，孔径为10PPI，板厚为10mm；大孔泡沫陶瓷板10上还负载有经高温烧结的具有耐高温抗氧化的稀有金属催化燃烧剂；所述的大孔泡沫陶瓷板10的材质为：碳化硅泡沫陶瓷或硅碳化硅泡沫陶瓷，或由碳化硅和三氧化二铝两种材料混合的泡沫陶瓷，或由碳化硅和三氧化二铝和氧化硅三种材料混合的泡沫陶瓷，或由碳化硅和三氧化二铝和氧化锆三种材料混合的泡沫陶瓷。该大孔泡沫陶瓷板能长期耐1550℃的高温，导热系统高，抗热震性优良。
所述的小孔泡沫陶瓷板11的孔隙率为80％，孔径为50PPI，板厚为5mm；该小孔泡沫陶瓷板11的材质为三氧化二铝泡沫陶瓷，或由三氧化二铝和氧化锆两种材料混合的泡沫陶瓷。该小孔泡沫陶瓷板能长期耐1750℃的高温，其导热系统低，抗热震性优良。
所述的阻焰屏障板14的厚度为5mm, 阻焰屏障板上均匀布置有直径为0.5mm的孔,孔间距为3mm；该阻焰屏障板14材质为：三氧化二铝多孔陶瓷材料，或氧化锆多孔陶瓷材料，或由三氧化二铝和氧化锆两种材料混合的多孔陶瓷材料。该阻焰屏障板能长期耐1850 ℃的高温，导热系统低，抗热震性优良。
在阻焰屏障板14、泡沫陶瓷板与耐火砖层4之间均通过柔性耐高温密封粘接胶泥17粘结在一起，该柔性耐高温密封粘接胶泥17能长期耐1550℃以上的高温，导热系数低。
所述的穿孔板16的板厚度为1mm , 穿孔板16上均匀布置有直径为0.5mm的孔,孔间距为3mm，该穿孔板为耐高温不锈钢板，能长期耐1150℃以上的高温，抗氧化性优良。
所述的上压紧板9、燃烧器本体7的材质均为耐高温不锈钢板，板厚度均为3mm , 能长期耐1250℃以上的高温，抗氧化性优良。
所述的耐火砖层4的耐火砖为耐高温耐火浇铸砖，该耐火砖的材质为钢玉或氧化锆，能长期耐1750℃以上的高温，导热系数低，硬度高，抗热震性优良。
所述的保温层5为高密度氧化铝耐高温纤维垫，所述的耐火砖层4、保温层5的上端面与上压紧板9之间还设置有软性高密度耐高温氧化铝纤维毡8；而且位于预混气体扩散室2的周边与耐火砖层4之间的保温棉18为氧化铝纤维保温棉。该高密度氧化铝耐高温纤维垫、软性高密度耐高温氧化铝纤维毡、能氧化铝纤维保温棉均能长期耐1550 ℃以上的高温，导热系数低。
本发明在工作时，预混气体经预混气体供气管进口进入到燃烧器本体中，由预混气体扩散室经穿孔板、预混气体均压室后经阻焰屏障板使预混气体分布均匀，然后再进入泡沫陶瓷板中燃烧，燃烧时为无焰燃烧,火焰仅在泡沫陶瓷板内燃烧。由于阻焰屏障板的作用，可使预混气体分布更加均匀，从而使泡沫陶瓷板产生更加均匀的高温，大孔泡沫陶瓷板最高表面燃烧温度可在1350～1400 °C，并产生更高強度的近红外辐射线。
本发明在燃烧时无烟无焰，高效节能、环保, 功率调节比达1:20，并可调节辐射功率，燃烧气体为：全预混气体、天然气、液化气、丙烷、煤气、沼气等。
实施例二：
一种燃气催化无焰近红外直接加热多孔介质燃烧器，该燃烧器的基本结构同实施例一，所不同之处在于：所述的大孔泡沫陶瓷板10的孔隙率为90％，孔径为20PPI，板厚为50mm；小孔泡沫陶瓷板11的孔隙率为90％，孔径为65PPI，板厚为50mm；阻焰屏障板14的厚度为50mm, 阻焰屏障板上均匀布置有直径为3mm的孔,孔间距为20mm；穿孔板16的板厚度为4mm , 穿孔板16上均匀布置有直径为3mm的孔,孔间距为20mm；上压紧板9、燃烧器本体7的板厚度均为8mm。
实施例三：
一种燃气催化无焰近红外直接加热多孔介质燃烧器，该燃烧器的基本结构同实施例一，所不同之处在于：所述的大孔泡沫陶瓷板10的孔隙率为85％，孔径为15PPI，板厚为30mm；小孔泡沫陶瓷板11的孔隙率为85％，孔径为60PPI，板厚为20mm；阻焰屏障板14的厚度为20mm, 阻焰屏障板上均匀布置有直径为1.5mm的孔,孔间距为10mm；穿孔板16的板厚度为2mm , 穿孔板16上均匀布置有直径为2mm的孔,孔间距为10mm；上压紧板9、燃烧器本体7的板厚度均为5mm。
作为上述实施例一至三的一种变换，所述的大孔泡沫陶瓷板10的孔隙率为80～90％，孔径为10～20PPI，板厚为10～50mm；小孔泡沫陶瓷板11的孔隙率为80～90％，孔径为50～65PPI，板厚为5～50mm；阻焰屏障板14的厚度为5～50mm, 阻焰屏障板上均匀布置有直径为0.5～3mm的孔,孔间距为3～20mm；穿孔板16的板厚度为1～4mm , 穿孔板16上均匀布置有直径为0.5～3mm的孔,孔间距为3～20mm；上压紧板9、燃烧器本体7的板厚度均为3～8mm。

Claims (10)

1.一种燃气催化无焰近红外直接加热多孔介质燃烧器，包括燃烧器本体（7）、保温层（5）、耐火砖层（4），所述的耐火砖层（4）位于燃烧器本体（7）内，保温层（5）位于耐火砖层（4）与燃烧器本体（7）之间，其特征在于：所述的耐火砖层（4）内由底部至顶部依次设置有预混气体扩散室（2）、穿孔板（16）、预混气体均压室（15）、阻焰屏障板（14）、泡沫陶瓷板，所述的预混气体扩散室（2）的底部与预混气体供气管（1）连通，预混气体扩散室（2）的周边与耐火砖层（4）之间设置有保温棉（18）；所述的燃烧器本体（7）的上端面还设置有上压紧板（9），燃烧器本体（7）的下端面设置有下压紧板（3），该上、下压紧板通过连接紧固件（6）压紧连接在一起。
2.根据权利要求1所述的燃气催化无焰近红外直接加热多孔介质燃烧器，其特征在于：所述的阻焰屏障板（14）与泡沫陶瓷板之间通过粘接板A（13）粘接在一起；所述的泡沫陶瓷板包括大孔泡沫陶瓷板（10）和小孔泡沫陶瓷板（11），小孔泡沫陶瓷板（11）位于大孔泡沫陶瓷板（10）的底部，小孔泡沫陶瓷板（11）与大孔泡沫陶瓷板（10）之间通过粘接板B（12）粘接在一起。
3.根据权利要求2所述的燃气催化无焰近红外直接加热多孔介质燃烧器，其特征在于：所述的大孔泡沫陶瓷板（10）的孔隙率为80～90％，孔径为10～20PPI，板厚为10～50mm；大孔泡沫陶瓷板（10）上还负载有经高温烧结的具有耐高温抗氧化的稀有金属催化燃烧剂；所述的小孔泡沫陶瓷板（11）的孔隙率为80～90％，孔径为50～65PPI，板厚为5～50mm。
4.根据权利要求2所述的燃气催化无焰近红外直接加热多孔介质燃烧器，其特征在于：所述的大孔泡沫陶瓷板（10）的材质为：碳化硅泡沫陶瓷或硅碳化硅泡沫陶瓷，或由碳化硅和三氧化二铝两种材料混合的泡沫陶瓷，或由碳化硅和三氧化二铝和氧化硅三种材料混合的泡沫陶瓷，或由碳化硅和三氧化二铝和氧化锆三种材料混合的泡沫陶瓷；所述的小孔泡沫陶瓷板（11）的材质为三氧化二铝泡沫陶瓷，或由三氧化二铝和氧化锆两种材料混合的泡沫陶瓷。
5.根据权利要求1所述的燃气催化无焰近红外直接加热多孔介质燃烧器，其特征在于：所述的阻焰屏障板（14）的厚度为5～50mm, 阻焰屏障板上均匀布置有直径为0.5～3mm的孔,孔间距为3～20mm。
6.根据权利要求1所述的燃气催化无焰近红外直接加热多孔介质燃烧器，其特征在于：所述的阻焰屏障板（14）材质为：三氧化二铝多孔陶瓷材料，或氧化锆多孔陶瓷材料，或由三氧化二铝和氧化锆两种材料混合的多孔陶瓷材料。
7.根据权利要求1所述的燃气催化无焰近红外直接加热多孔介质燃烧器，其特征在于：所述的穿孔板（16）的板厚度为1～4mm , 穿孔板（16）上均匀布置有直径为0.5～3mm的孔,孔间距为3～20mm。
8.根据权利要求1所述的燃气催化无焰近红外直接加热多孔介质燃烧器，其特征在于：所述的耐火砖层（4）的耐火砖为耐高温耐火浇铸砖，该耐火砖的材质为钢玉或氧化锆。
9.根据权利要求1所述的燃气催化无焰近红外直接加热多孔介质燃烧器，其特征在于：所述的保温层（5）为高密度氧化铝耐高温纤维垫，所述的耐火砖层（4）、保温层（5）的上端面与上压紧板（9）之间还设置有软性高密度耐高温氧化铝纤维毡（8），所述的保温棉（18）为氧化铝纤维保温棉。
10.根据权利要求1至9任一权利要求所述的燃气催化无焰近红外直接加热多孔介质燃烧器，其特征在于：所述的阻焰屏障板（14）、泡沫陶瓷板与耐火砖层（4）之间均通过柔性耐高温密封粘接胶泥（17）粘结在一起。
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