CN204962761U

CN204962761U - 燃气催化无焰近红外间接加热多孔介质燃烧器

Info

Publication number: CN204962761U
Application number: CN201520469083.9U
Authority: CN
Inventors: 周海波
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-07-02
Filing date: 2015-07-02
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2025-07-02

Abstract

一种燃气催化无焰近红外间接加热多孔介质燃烧器，涉及一种燃烧器，包括燃烧器本体和内、外耐火砖层，外耐火砖层中分别设有进气通道和出气通道；内耐火砖层内设有预混气体扩散室、穿孔板、预混气体均压室、阻焰屏障板、泡沫陶瓷板，预混气体扩散室与预混气体供气管连通；泡沫陶瓷板上方的外耐火砖层上安装有一块挡住燃烧口的耐高温红外石英玻璃；该玻璃上方设有上压紧板，燃烧器本体的下面设置有下压紧板，上、下压紧板通过紧固件连接在一起。本实用新型在燃烧时无烟无焰，加热效率高，加热均匀，可降低NO_X的排放，可用于需要保证炉内气氛的退火工艺，燃烧时辐射强度高，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间接加热多孔介质燃烧器

技术领域

本实用新型涉及一种燃烧器，特别是一种燃气催化无焰近红外间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NO_X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。此外，一些退火炉的加热装置如不锈钢带光亮退火炉的加热装置，要求其燃烧时产生的废气不得直接排入炉内，以保证退火炉内的气氛不受外界的影响，防止不锈钢带在高温加热时氧化，达到光亮的效果。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种燃气催化无焰近红外间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NO_X的排放，还可用于需要保证炉内气氛的退火工艺。

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间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，所述的耐火砖层包括由外至内依次设置的外耐火砖层、内耐火砖层，该外耐火砖层和内耐火砖层之间设置有所述的保温层，外耐火砖层中分别设有进气通道和出气通道；所述的内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内耐火砖层之间设置有保温棉；泡沫陶瓷板上方的外耐火砖层中部设有燃烧口，该外耐火砖层的顶面安装有一块挡住燃烧口的耐高温红外石英玻璃；耐高温红外石英玻璃的上方还设有上压紧板，燃烧器本体的下端面设置有下压紧板，该下压紧板与上压紧板通过连接紧固件压紧连接在一起。

本实用新型的进一步技术方案是：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。

本实用新型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。

本实用新型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。

本实用新型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。

本实用新型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。

本实用新型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；所述的耐高温红外石英玻璃的红外线透过率大于85%，板厚为5～10mm。

本实用新型的再进一步技术方案是：所述的内、外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。

本实用新型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，所述的外耐火砖层与耐高温红外石英玻璃之间还设置有高密度耐高温氧化铝纤维垫，在耐高温红外石英玻璃与上压紧板之间设置有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。

本实用新型的再进一步技术方案是：所述的阻焰屏障板、泡沫陶瓷板与内耐火砖层内壁之间、耐高温红外石英玻璃与燃烧器本体内壁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，本实用新型之燃气催化无焰近红外间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：

本实用新型包括燃烧器本体、外耐火砖层、内耐火砖层，外耐火砖层和内耐火砖层之间设置保温层，外耐火砖层的外壁与燃烧器本体的内壁紧密配合，外耐火砖层中分别设有进气通道和出气通道；内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，泡沫陶瓷板上方的外耐火砖层中部设有燃烧口，该外耐火砖层上安装有一块挡住燃烧口的耐高温红外石英玻璃。使用时，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，本实用新型的加热效率非常高。

2.燃烧充分：

由于本实用新型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.同时提高加热的均匀性，降低NO_X的排放：

由于本实用新型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NO_X的排放，使燃烧产物仅为水及二氧化碳，同时燃烧噪音低，还可用于有危险气体及气氛炉的加热工艺。

4.可用于需要保证炉内气氛的退火工艺：

由于不锈钢带光亮退火等工艺需要保证退火炉内的气氛不受外界的影响，以防止不锈钢带在高温加热时氧化，从而达到光亮的效果。而本实用新型由于在外耐火砖层中分别设有进气通道和出气通道，而且在外耐火砖层上还安装有一块具有85%以上高穿透性的耐高温红外石英玻璃。燃烧时可在进气通道口用送风机送微风，再在出气通道口用高温抽风机抽微风，送排微风的风压风量保持平衡，从而可使燃烧产生的水蒸气及二氧化碳废气，经外耐火砖层的出气通道排出。因此，本实用新型可用于如不锈钢带光亮退火等需要保证炉内气氛的退火工艺。

5.可防止回火，可保证燃烧器的安全可靠性：

由于本实用新型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。

6．燃烧时表面温度稳定，辐射效率高：

本实用新型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。

7.安装方便、灵活：

本实用新型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。

8.控制精确，噪音小，使用寿命长，节能环保。

9．应用范围广：

本实用新型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实用新型之燃气催化无焰近红外间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：实施例一所述本实用新型之燃气催化无焰近红外间接加热多孔介质燃烧器的结构示意图，

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-内耐火砖层，

5-保温层，6-进气通道，7-耐火砖层，8-燃烧器本体，9-连接紧固件，

10-高密度耐高温氧化铝纤维垫，11-上压紧板，12-高密度耐高温氧化铝纤维毡，

13-耐高温红外石英玻璃，14-大孔泡沫陶瓷板，15-小孔泡沫陶瓷板，16-粘接板B，

17-粘接板A，18-阻焰屏障板，19-柔性耐高温密封粘接胶泥，20-预混气体均压室，21-穿孔板，22-出气通道，23-保温棉。

图中的箭头a为预混气体流动的方向，箭头b为空气流动的方向，

箭头c为燃烧废气流动的方向，箭头d为燃烧废气及空气混合流动的方向，

箭头e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间接加热多孔介质燃烧器（参见图1），包括燃烧器本体8、耐火砖层，所述的耐火砖层位于燃烧器本体8内，所述的耐火砖层包括由外至内依次设置的外耐火砖层7、内耐火砖层4，该外耐火砖层7和内耐火砖层4之间设置有保温层5，外耐火砖层7的外壁与燃烧器本体8的内壁紧密配合，外耐火砖层7中分别设有进气通道6和出气通道22；所述的内耐火砖层4内由底部至顶部依次设置有预混气体扩散室2、穿孔板21、预混气体均压室20、阻焰屏障板18、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的周边与内耐火砖层4之间设置有保温棉23，阻焰屏障板18与泡沫陶瓷板之间通过粘接板A17粘接在一起；泡沫陶瓷板上方的外耐火砖层7中部设有燃烧口，该外耐火砖层7的顶面安装有一块挡住燃烧口的耐高温红外石英玻璃13；耐高温红外石英玻璃13的上方还设有上压紧板11，燃烧器本体8的下端面设置有下压紧板3，该下压紧板3与上压紧板11通过连接紧固件9—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14和小孔泡沫陶瓷板15，小孔泡沫陶瓷板15位于大孔泡沫陶瓷板14的底部，小孔泡沫陶瓷板15与大孔泡沫陶瓷板14之间通过粘接板B16粘接在一起；其中大孔泡沫陶瓷板14的孔隙率为80％，孔径为10PPI，板厚为10mm；大孔泡沫陶瓷板15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15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15的孔隙率为80％，孔径为50PPI，板厚为5mm；该小孔泡沫陶瓷板15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18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18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18、泡沫陶瓷板与内耐火砖层4内壁之间、耐高温红外石英玻璃13与燃烧器本体8内壁之间均通过柔性耐高温密封粘接胶泥19粘结在一起，该柔性耐高温密封粘接胶泥19能长期耐1550℃以上的高温，导热系数低。

所述的穿孔板21的板厚度为1mm,穿孔板21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11、燃烧器本体8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。

所述的内、外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，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，所述的外耐火砖层7与耐高温红外石英玻璃13之间还设置有高密度耐高温氧化铝纤维垫10，在耐高温红外石英玻璃13与上压紧板11之间设置有高密度耐高温氧化铝纤维毡12，所述的保温棉23为氧化铝纤维保温棉。该高密度氧化铝耐高温纤维垫、高密度耐高温氧化铝纤维毡、氧化铝纤维保温棉均能长期耐1550℃以上的高温，导热系数低。

本实用新型在燃烧时，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℃，并产生更高強度的近红外辐射线。同时由于在外耐火砖层上安装有一块具有85%以上高穿透性的耐高温红外石英玻璃，通过在进气通道口用送风机送微风，再在出气通道口用高温抽风机抽微风，送排微风的风压风量保持平衡，从而可使燃烧产生的水蒸气及二氧化碳废气，经外耐火砖层的出气通道排出。

本实用新型在燃烧时无烟无焰，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间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14的孔隙率为90％，孔径为20PPI，板厚为50mm；小孔泡沫陶瓷板15的孔隙率为90％，孔径为65PPI，板厚为50mm；阻焰屏障板18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21的板厚度为4mm,穿孔板21上均匀布置有直径为3mm的孔,孔间距为20mm；上压紧板11、燃烧器本体8的板厚度均为8mm。

实施例三：

一种燃气催化无焰近红外间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14的孔隙率为85％，孔径为15PPI，板厚为30mm；小孔泡沫陶瓷板15的孔隙率为85％，孔径为60PPI，板厚为20mm；阻焰屏障板18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21的板厚度为2mm,穿孔板21上均匀布置有直径为2mm的孔,孔间距为10mm；上压紧板11、燃烧器本体8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14的孔隙率为80～90％，孔径为10～20PPI，板厚为10～50mm；小孔泡沫陶瓷板15的孔隙率为80～90％，孔径为50～65PPI，板厚为5～50mm；阻焰屏障板18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21的板厚度为1～4mm,穿孔板21上均匀布置有直径为0.5～3mm的孔,孔间距为3～20mm；上压紧板11、燃烧器本体8的板厚度均为3～8mm。

Claims

1.一种燃气催化无焰近红外间接加热多孔介质燃烧器，包括燃烧器本体（8）、保温层（5）、耐火砖层，所述的耐火砖层位于燃烧器本体（8）内，其特征在于：所述的耐火砖层包括由外至内依次设置的外耐火砖层（7）、内耐火砖层（4），该外耐火砖层（7）和内耐火砖层（4）之间设置有所述的保温层（5），外耐火砖层（7）中分别设有进气通道（6）和出气通道（22）；所述的内耐火砖层（4）内由底部至顶部依次设置有预混气体扩散室（2）、穿孔板（21）、预混气体均压室（20）、阻焰屏障板（18）、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）的周边与内耐火砖层（4）之间设置有保温棉（23）；泡沫陶瓷板上方的外耐火砖层（7）中部设有燃烧口，该外耐火砖层（7）的顶面安装有一块挡住燃烧口的耐高温红外石英玻璃（13）；耐高温红外石英玻璃（13）的上方还设有上压紧板（11），燃烧器本体（8）的下端面设置有下压紧板（3），该下压紧板（3）与上压紧板（11）通过连接紧固件（9）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间接加热多孔介质燃烧器，其特征在于：阻焰屏障板（18）与泡沫陶瓷板之间通过粘接板A（17）粘接在一起；所述的泡沫陶瓷板包括大孔泡沫陶瓷板（14）和小孔泡沫陶瓷板（15），小孔泡沫陶瓷板（15）位于大孔泡沫陶瓷板（14）的底部，小孔泡沫陶瓷板（15）与大孔泡沫陶瓷板（14）之间通过粘接板B（16）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间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（14）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（15）的孔隙率为80～90％，孔径为50～65PPI，板厚为5～50mm。

4.根据权利要求1所述的燃气催化无焰近红外间接加热多孔介质燃烧器，其特征在于：所述的阻焰屏障板（18）的厚度为5～50mm,阻焰屏障板（18）上均匀布置有直径为0.5～3mm的孔,孔间距为3～20mm。

5.根据权利要求1所述的燃气催化无焰近红外间接加热多孔介质燃烧器，其特征在于：所述的穿孔板（21）的板厚度为1～4mm,穿孔板（21）上均匀布置有直径为0.5～3mm的孔,孔间距为3～20mm；所述的耐高温红外石英玻璃（13）的红外线透过率大于85%，板厚为5～10mm。

6.根据权利要求1所述的燃气催化无焰近红外间接加热多孔介质燃烧器，其特征在于：所述的内、外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。

7.根据权利要求1所述的燃气催化无焰近红外间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，所述的外耐火砖层（7）与耐高温红外石英玻璃（13）之间还设置有高密度耐高温氧化铝纤维垫（10），在耐高温红外石英玻璃（13）与上压紧板（11）之间设置有高密度耐高温氧化铝纤维毡（12），所述的保温棉（23）为氧化铝纤维保温棉。

8.根据权利要求1至7任一权利要求所述的燃气催化无焰近红外间接加热多孔介质燃烧器，其特征在于：所述的阻焰屏障板（18）、泡沫陶瓷板与内耐火砖层（4）内壁之间、耐高温红外石英玻璃（13）与燃烧器本体（8）内壁之间均通过柔性耐高温密封粘接胶泥（19）粘结在一起。