CN206280954U - 一种多功能燃烧装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于燃烧设备领域，尤其涉及一种多功能燃烧装置，包括：左侧燃烧器、炉体、右侧燃烧器、三通换向阀、燃气和空气混合气体供给管路和烟气排出管路，其中，所述左侧燃烧器的一端设有燃气和空气混合气体入口以及位于所述燃气和空气混合气体入口下方的烟气出口，在所述左侧燃烧器的内部依次设有蓄热体、脱硝催化剂区和多孔介质区；所述三通换向阀包括：燃气和空气混合气体三通换向阀和烟气三通换向阀。该装置集烟气脱硝催化处理方式和多孔介质燃烧方式一体化，解决了目前蓄热式多孔介质燃烧装置所排放烟气中氮氧化物含量高等问题。
Description
技术领域
本实用新型属于燃烧设备领域，尤其涉及一种多功能燃烧装置。
背景技术
蓄热式燃烧技术能将排烟温度降到180℃以下，将空气（或空气和煤气）预热到只比炉温低50~100℃，极大限度地回收高温烟气中的余热，大幅度提升燃料燃烧热的利用率，节能30%至70%，同时由于蓄热式燃烧技术的燃烧换向方式，能很好的改善炉内流场，使炉内温度均匀性得到提升，提高加热质量，同时减少因局部高温而产生的污染物，但是在使用温度要求低于800~900℃时，就不适合使用蓄热式燃烧技术了。多孔介质燃烧技术，燃烧反应在多孔介质的空隙中完成，燃烧温度均匀性、完全燃烧度好，外部没有明火焰，NO和CO等污染物的生成显著降低(可达70%以上)。由于整体温度的显著提高和辐射传热的增加，燃烧热利用效率大大提高。由于多孔介质的热容量大，在燃烧过程中，在煤气热值波度时，可以维持温度的稳定性，使得在使用超低热值(劣质)燃料(低浓度瓦斯气、有机废气等)时，能稳定燃烧，但是在降低排烟温度上的能力存在不足。因此如何设计一种能够降低排放烟气中氮氧化物含量的燃烧装置成为本领域亟需解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种多功能燃烧装置，该装置集烟气脱硝催化处理方式和多孔介质燃烧方式一体化，解决了目前蓄热式多孔介质燃烧装置所排放烟气中氮氧化物含量高等问题。
为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案为：
本实用新型提出了一种多功能燃烧装置，根据本实用新型的实施例，包括：左侧燃烧器、炉体、右侧燃烧器、三通换向阀、燃气和空气混合气体供给管路和烟气排出管路，其中，所述左侧燃烧器的一端设有燃气和空气混合气体入口以及位于所述燃气和空气混合气体入口下方的烟气出口，在所述左侧燃烧器的内部依次设有蓄热体、脱硝催化剂区和多孔介质区，所述多孔介质区的两端为圆台通道，在一端圆台通道内设有高能点火器和还原剂入口，其小孔径一端与所述脱硝催化剂区相连，所述多孔介质区的另一端圆台通道形成高温烟气出口，其小孔径一端伸入所述炉体，用于使烟气进入炉膛，所述右侧燃烧器的结构与所述左侧燃烧器相同且二者以所述炉体为对称轴、左右对称设置在所述炉体的两侧；所述三通换向阀包括：燃气和空气混合气体三通换向阀和烟气三通换向阀，所述燃气和空气混合气体三通换向阀分别与所述燃气和空气混合气体供给管路、左侧燃气和空气混合气体入口和右侧燃气和空气混合气体入口相连，所述烟气三通换向阀分别与所述烟气排出管路、左侧烟气出口和右侧烟气出口相连，用于使所述左侧燃烧器和右侧燃烧器交替换向燃烧-排烟。
发明人发现，根据本实用新型所述多功能燃烧装置，集烟气脱硝催化处理方式和多孔介质燃烧方式一体化，解决了目前蓄热式多孔介质燃烧装置所排放烟气中氮氧化物含量高等问题，将多孔介质填充燃烧器，以适应多工况，大调节比，无极连续可调，同时实现无明火加热，提高炉膛温度均匀性。
根据本实用新型的实施例，所述高能点火器位于所述多孔介质区一端圆台通道的上方且其一端伸入所述圆台通道，另一端位于所述燃烧器的外部，用于将所述燃气和空气混合气体进行点燃燃烧，所述还原剂入口位于所述高能点火器所在的圆台通道的下方且其一端伸入所述圆台通道，另一端位于所述燃烧器的外部，用于当所述燃烧器为排烟侧时通入还原剂流经所述脱硝催化剂区，进行脱硝反应，降低氮氧化物的排放。
根据本实用新型的实施例，所述多功能燃烧装置还包括：燃气和空气混合气体管线和烟气管线，所述燃气和空气混合气体管线与所述燃气和空气混合气体三通换向阀以及所述左、右侧燃气和空气混合气体入口相连，所述烟气管线与烟气三通换向阀和所述左、右侧烟气出口相连。
根据本实用新型的实施例，所述燃气和空气混合气体入口和烟气出口均为DN250的管道。
根据本实用新型的实施例，所述蓄热体是比表面积为800m2/ m3的蜂窝体，体积为0.128 m3，所述脱硝催化剂区域为0.15 m3，所述多孔介质为孔径为2-4mm的泡沫陶瓷，所述多孔介质区域为0.084 m3。
本实用新型至少包括以下有益效果：本实用新型所述多功能燃烧器装置，首先可以使用低热值燃料实现稳定燃烧，热负荷调节比大，可以达到普通蓄热式烧嘴的2倍,同时不需要使用长明火装置，其次能够有效降低排烟温度，提高烟气余热回收利用率，节能效果明显，同时将烟气脱硝处理措施应用于蓄热式多孔介质燃烧装置，集脱硝与节能一体化，有效地降低了烟气中氮氧化物排放，系统更加简洁，综合投资成本降低，本实用新型采取的多孔介质具有良好的蓄热性能，高温烟气先经过多孔介质层，使多孔介质可以维持在较高温度（混合气的着火温度以上），经过初步降温的高温烟气，在喷入还原剂条件下，再经过脱硝催化剂，最后排出的烟气中氮氧化物含量低于80 mg/m3，温度能降到180℃以下，实现烟气余热的“极限”利用，省略了换热器等附属预热回收设备，烟气余热利用效率得到明显提高，从而获得较高的能源利用率和环保效率，同时降低综合投资成本、提高系统稳定与安全性能；此外本实用新型所述装置采用间断换向式燃烧，可以促进两侧多孔介质内的温度均匀性，实现对超低热值燃料燃烧的稳定性和安全性，又可以实现对烟气余热的极限回收利用和炉膛内温度场的高度均匀性。
附图说明
图1为本实用新型的多功能燃烧装置结构示意图。
其中，左侧燃烧器1，燃气和空气混合气体入口101，烟气出口102，蓄热体103，脱硝催化剂区104，多孔介质区105，高能点火器106，还原剂入口107，高温烟气出口108，炉体2，右侧燃烧器3，燃气和空气混合气体供给管路4，燃气和空气混合气体三通换向阀401，燃气和空气混合气体管线402，烟气排出管路5，烟气三通换向阀501，烟气管线502。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
本实用新型提出了一种多功能燃烧装置，图1为本实用新型的多功能燃烧装置结构示意图，根据本实用新型的实施例，参照图1所示，本实用新型所述装置包括：左侧燃烧器1、炉体2、右侧燃烧器3、三通换向阀、燃气和空气混合气体供给管路4、烟气排出管路5、燃气和空气混合气体管线402和烟气管线502。
根据本实用新型的实施例，参照图1所示，本实用新型所述左侧燃烧器的一端设有燃气和空气混合气体入口101以及位于所述燃气和空气混合气体入口下方的烟气出口102，在所述左侧燃烧器的内部依次设有蓄热体103、脱硝催化剂区104和多孔介质区105，所述多孔介质区的两端为圆台通道，在一端圆台通道内设有高能点火器106和还原剂入口107，所述圆台通道的小孔径一端与所述脱硝催化剂区相连，所述高能点火器位于所述多孔介质区一端圆台通道的上方且其一端伸入所述圆台通道，另一端位于所述燃烧器的外部，用于将所述燃气和空气混合气体进行点燃燃烧，所述还原剂入口位于所述高能点火器所在的圆台通道的下方且其一端伸入所述圆台通道，另一端位于所述燃烧器的外部，用于当所述燃烧器为排烟侧时通入还原剂流经所述脱硝催化剂区，进行脱硝反应，降低氮氧化物的排放；所述多孔介质区的另一端圆台通道形成高温烟气出口108，所述圆台通道的小孔径一端伸入所述炉体，用于使烟气进入炉膛；根据本实用新型的一些实施例，本实用新型所述多孔介质区的两端均为圆台通道，且两端圆台通道均为小孔径向外，大孔径朝内对接形成大内部空间，用于当燃烧器为燃烧侧时使烟气在所述多孔介质区充分稳定燃烧提供热源，且提高烟气进入炉体的流速，当燃烧器为排烟侧时使烟气在所述多孔介质区充分加热提供热源，且使烟气与还原剂充分混合，降低排放烟气中的氮氧化物含量；所述右侧燃烧器的结构与所述左侧燃烧器相同且二者以所述炉体为对称轴、左右对称设置在所述炉体的两侧。
根据本实用新型的实施例，所述燃气和空气混合气体入口和烟气出口均为DN250的管道，所述蓄热体是比表面积为800m2/ m3的蜂窝体，体积为0.128 m3，所述脱硝催化剂区域为0.15 m3，所述多孔介质为孔径为2-4mm的泡沫陶瓷，所述多孔介质区域为0.084 m3。
根据本实用新型的实施例，参照图1所示，所述三通换向阀包括：燃气和空气混合气体三通换向阀401和烟气三通换向阀501，所述燃气和空气混合气体三通换向阀分别与所述燃气和空气混合气体供给管路、左侧燃气和空气混合气体入口和右侧燃气和空气混合气体入口相连，所述烟气三通换向阀分别与所述烟气排出管路、左侧烟气出口和右侧烟气出口相连，用于使所述左侧燃烧器和右侧燃烧器交替换向燃烧-排烟。
根据本实用新型的实施例，参照图1所示，所述燃气和空气混合气体管线与所述燃气和空气混合气体三通换向阀以及所述左、右侧燃气和空气混合气体入口相连，所述烟气管线与烟气三通换向阀和所述左、右侧烟气出口相连，当左侧为燃烧侧，右侧燃烧器为排烟侧时，切换所述燃气和空气混合气体三通换向阀，连通所述左侧空气和燃气管线，切换烟气三通换向阀连通右侧烟气管线，连通右侧烟气管线。
在本实用新型的另一方面，提供了一种利用前面所述多功能燃烧装置进行燃烧的方法，根据本实用新型的实施例，包括以下步骤：第一步：当所述左侧燃烧器为燃烧侧，右侧燃烧器为排烟侧，切换所述燃气和空气混合气体三通换向阀，连通所述左侧空气和燃气管线，经所述左侧燃气和空气混合气体入口向所述左侧燃烧器通入所述空气和燃气混合气体，所述空气和燃气混合气体依次经过左侧所述蓄热体、脱硝催化剂区和多孔介质区。
根据本实用新型的实施例，所述左侧和右侧燃烧器的热负荷范围均为50×104kcal/h-150×104kcal/h，所述高温烟气和炉膛的温度均为500-1000℃，所述低温烟气的温度为小于180℃；所述燃气是热值为750 kcal/Nm3的高炉煤气，额定煤气流量为175Nm3/h，所述空气过剩系数为1，助燃空气量为935 Nm3/h。
根据本实用新型的实施例，第二步：所述空气和燃气混合气体到达左侧所述多孔介质区一端的圆台通道后，启动所述高能点火器，点燃所述空气和燃气混合气体，在左侧所述多孔介质区进行燃烧产生高温烟气，经左侧所述高温烟气出口进入且加热所述炉膛，提供热源，再进入右侧燃烧器，所述高温烟气经过右侧所述多孔介质区并将其加热，此时高温烟气温度下降。
根据本实用新型的实施例，第三步：当烟气到达右侧多孔介质区一端的圆台通道时，通过所述右侧还原剂入口喷入还原剂，所述还原剂与所述烟气一起进入所述右侧脱硝催化剂区，进行脱硝反应，经过反应后的烟气流经所述蓄热体进一步降低烟气自身温度，最后烟气以低温的状态经过右侧所述烟气出口进入右侧烟气管线，此时切换烟气三通换向阀连通右侧烟气管线，经所述烟气排出管路排出。
根据本实用新型的实施例，第四步：经过一段时间进行换向，所述右侧燃烧器为燃烧侧，左侧燃烧器为排烟侧，工作方式与所述左侧燃烧器为燃烧侧时相同，并且两侧燃烧器每经过半个燃烧周期进行交替换向燃烧-排烟。
根据本实用新型的实施例，所述燃烧周期为：左侧燃烧器燃烧-右侧燃烧器排烟-右侧燃烧器燃烧-左侧燃烧器排烟。
发明人发现，根据本实用新型所述多功能燃烧装置，集烟气脱硝催化处理方式和多孔介质燃烧方式一体化，解决了目前蓄热式多孔介质燃烧装置所排放烟气中氮氧化物含量高等问题，将多孔介质填充燃烧器，以适应多工况，大调节比，无极连续可调，同时实现无明火加热，提高炉膛温度均匀性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是点连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。
Claims (5)
1.一种多功能燃烧装置，其特征在于，包括：左侧燃烧器、炉体、右侧燃烧器、三通换向阀、燃气和空气混合气体供给管路和烟气排出管路，其中，
所述左侧燃烧器的一端设有燃气和空气混合气体入口以及位于所述燃气和空气混合气体入口下方的烟气出口，在所述左侧燃烧器的内部依次设有蓄热体、脱硝催化剂区和多孔介质区，所述多孔介质区的两端为圆台通道，在一端圆台通道内设有高能点火器和还原剂入口，其小孔径一端与所述脱硝催化剂区相连，所述多孔介质区的另一端圆台通道形成高温烟气出口，其小孔径一端伸入所述炉体，用于使烟气进入炉膛，所述右侧燃烧器的结构与所述左侧燃烧器相同且二者以所述炉体为对称轴、左右对称设置在所述炉体的两侧；
所述三通换向阀包括：燃气和空气混合气体三通换向阀和烟气三通换向阀，所述燃气和空气混合气体三通换向阀分别与所述燃气和空气混合气体供给管路、左侧燃气和空气混合气体入口和右侧燃气和空气混合气体入口相连，所述烟气三通换向阀分别与所述烟气排出管路、左侧烟气出口和右侧烟气出口相连，用于使所述左侧燃烧器和右侧燃烧器交替换向燃烧-排烟。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高能点火器位于所述多孔介质区一端圆台通道的上方且其一端伸入所述圆台通道，另一端位于所述燃烧器的外部，用于将所述燃气和空气混合气体进行点燃燃烧，所述还原剂入口位于所述高能点火器所在的圆台通道的下方且其一端伸入所述圆台通道，另一端位于所述燃烧器的外部，用于当所述燃烧器为排烟侧时通入还原剂流经所述脱硝催化剂区，进行脱硝反应，降低氮氧化物的排放。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：燃气和空气混合气体管线和烟气管线，所述燃气和空气混合气体管线与所述燃气和空气混合气体三通换向阀以及所述左、右侧燃气和空气混合气体入口相连，所述烟气管线与烟气三通换向阀和所述左、右侧烟气出口相连。
4.根据权利要求1或3所述的装置，其特征在于，所述燃气和空气混合气体入口和烟气出口均为DN250的管道。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述蓄热体是比表面积为800m2/ m3的蜂窝体，体积为0.128 m3，所述脱硝催化剂区域为0.15 m3，所述多孔介质为孔径为2-4mm的泡沫陶瓷，所述多孔介质区域为0.084 m3。
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