CN203687032U - 一种多级抽气回热型超低热值煤层气燃烧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多级抽气回热型超低热值煤层气燃烧装置。包括燃烧室、蜂窝陶瓷蓄热体、抽气室、保温层、抽气泵、回热器、进气管和排气管，所述回热器设置若干级，通过进气管相连，所述最后一级回热器通过进气管连接燃烧室一端，所述燃烧室另一端连接排气管，所述燃烧室内设置若干级抽气室，所述抽气室通过抽气管连接对应级的回热器，所述抽气室和回热器之间的抽气管上连接抽气泵。本实用新型的装置风流无需改变方向，节省了控制风流反向的管道、阀门及控制元件，整个装置结构较简单，同时装置内气压稳定，装置运行稳定。

Description

一种多级抽气回热型超低热值煤层气燃烧装置

技术领域

本实用新型涉及一种多级抽气回热型超低热值煤层气燃烧装置，属于低热值煤层气燃烧技术领域。

背景技术

超低热值煤层气是指煤层气中甲烷的体积分数低于5%的煤层气，通常条件下，它不能被点燃或者维持燃烧。超低热值煤层气中的甲烷是仅次于二氧化碳的重要温室气体，其温室效应为二氧化碳的21倍。同时，甲烷又是一种优质洁净的气体能源。超低热值煤层气中甲烷浓度非常低，浓度波动范围大，这些特点决定了超低热值煤层气很难利用传统燃烧器在没有辅助燃料的情况下直接进行燃烧。目前，几乎所有的煤矿没有尝试回收和处理超低热值煤层气中的甲烷，而直接将其排放到大气之中，这不仅造成资源的巨大浪费，而且对大气环境造成严重的污染。据统计，我国每年约有200亿m³的甲烷以超低热值煤层气的形式排空，如将其回收利用，相当于节省4000万吨标准煤，减排3.0亿吨当量CO₂。

现有技术中，有关超低热值煤层气的利用装置有加拿大CANMET能源技术研制的CFRR催化燃烧器及美国Sequa公司在MEGTEC系统中公布的可用于处理煤矿乏风的热力TFRR燃烧器。其工作原理是采用可再生热交换器实现气固之间的能量传输和转移，催化剂用于降低反应的活化能，从而降低超低热值煤层气氧化反应温度，使反应更易进行。装置启动时，由电加热元件将床层预热，使中央温度达到点火温度（1000℃），超低热值煤层气以一个方向流入和通过反应器，气体被蓄热陶瓷加热，温度不断提高，直至甲烷氧化。然后，氧化的热气体继续向反应器的另一边移动，把热量传递给催化剂层和热交换介质而逐渐降温。随着气体的不断进入，反应器入口一侧温度逐渐降低，出口侧温度逐渐升高。在入口侧没有足够的热量将气体加热到氧化温度以前，开始换向，气体流动发生反转。该反应器的关键是将送入反应器中的气体不断变换流动方向，使气体在蓄热体中吸热升温，以保证氧化过程的自维持。TFRR燃烧器工作原理和构造大体相同，主要区别是催化逆流反应器使用了氧化催化剂，降低了瓦斯氧化所需要的温度。现有的技术存在以下缺点：（1）超低热值煤层气在装置中需进行周期性换向，才能维持系统的自运行。完成换向功能所需的管道、阀门及控制系统增加了系统的复杂性，而且维护困难。（2）换向瞬间，装置内压强发生强烈变化，装置需一段时间才能恢复稳定，影响装置稳定运行。（3）换向还会导致在换向时残存在管道及反应器中的超低热值煤层气未经氧化而直接排出。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、无需改变气流方向以及运行稳定的多级抽气回热型超低热值煤层气燃烧装置。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案为：一种多级抽气回热型超低热值煤层气燃烧装置，包括燃烧室、蜂窝陶瓷蓄热体、抽气室、保温层、抽气泵、回热器、进气管和排气管，所述回热器设置若干级，通过进气管相连，所述最后一级回热器通过进气管连接燃烧室一端，所述燃烧室另一端连接排气管，所述燃烧室内设置若干级抽气室，所述抽气室通过抽气管连接对应级的回热器，所述抽气室和回热器之间的抽气管上连接抽气泵。

进一步，还包括抽气调节阀，所述抽气调节阀设于所述抽气室和回热器的连接抽气管上。

进一步，所述的燃烧室包括填充的蜂窝陶瓷蓄热体和其外设置的保温层。

进一步，更优选的，所述的抽气室为两级，对应的回热器也为两级。

由于采用上述技术方案，本实用新型的有益效果在于：

1）本实用新型采用多级抽气回热预热进气措施实现超低热值煤层气持续稳定燃烧，超低热值煤层气由装置一端送入，减少了气流换向系统，装置结构更加简单，而且容易维护。

2）本实用新型的装置运行时，无需改变气流方向，装置内压强稳定，改善了原燃烧装置换向时带来的装置内部压强剧变，从而提高了装置运行的稳定性。

3）本实用新型的装置减少了由于换向导致的未经氧化而直接排出的甲烷量。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明，但本实用新型并不限于此。

如图1所示，本实用新型包括燃烧室1、一级抽气室2、二级抽气室3、一级回热器4、二级回热器5、一级抽气泵6、二级抽气泵7、一级抽气调节阀8、二级抽气调节阀9、进气管11、排气管12、一级抽气管13、二级抽气管14。一级回热器4和二级回热器5通过进气管连接，二级回热器5通过进气管连接燃烧室1的一端，燃烧室1的另一端连接排气管12，燃烧室1由若干蜂窝陶瓷蓄热体15填充组成，其外设有保温层10，超低热值煤层气从燃烧室1连接的进气管11进入，在燃烧室1内燃烧。燃烧室1的下游部分设有一级抽气室2和二级抽气室3，燃烧产生的高温烟气依次流经二级抽气室3和一级抽气室2。由一级抽气泵6和二级抽气泵7分别从一级抽气室2和二级抽气室3抽出部分高温烟气，经一级抽气管13和二级抽气管14分别送入一级回热器4和二级回热器5对新鲜进气进行分级预热，以逐步提高其温度，多余烟气从燃烧室连接的排气管12排出。各级回热器所需抽气量可由一级抽气调节阀8和二级抽气调节阀9进行调节，以满足不同预热温度的需要。本实用新型利用超低热值煤层气燃烧所超生的高温烟气对新鲜进气进行分级预热，确保了超低热值煤层气的持续燃烧，从而实现燃烧装置的持续稳定运行。为了加强效果，本实施方式中的两级可以任意改造成更多级。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干等价变形和改进，这些也应该视为落在本实用新型的权利保护范围之内。

Claims (4)

1.一种多级抽气回热型超低热值煤层气燃烧装置，其特征在于：包括燃烧室、蜂窝陶瓷蓄热体、抽气室、保温层、抽气泵、回热器、进气管和排气管，所述回热器设置若干级，通过进气管相连，所述最后一级回热器通过进气管连接燃烧室一端，所述燃烧室另一端连接排气管，所述燃烧室内设置若干级抽气室，所述抽气室通过抽气管连接对应级的回热器，所述抽气室和回热器之间的抽气管上连接抽气泵。

2.根据权利要求1所述的多级抽气回热型超低热值煤层气燃烧装置，其特征在于：还包括抽气调节阀，所述抽气调节阀设于所述抽气室和回热器之间的抽气管上。

3.根据权利要求1或2所述的多级抽气回热型超低热值煤层气燃烧装置，其特征在于：所述的燃烧室包括填充的蜂窝陶瓷蓄热体和其外设置的保温层。

4.根据权利要求1或2所述的多级抽气回热型超低热值煤层气燃烧装置，其特征在于：所述的抽气室为两级；对应的回热器也为两级。

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