CN206280958U - 一种多功能辐射管燃烧装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于燃烧设备领域，具体涉及一种多功能辐射管燃烧装置，包括：A侧燃烧辐射管、B侧燃烧辐射管以及过渡辐射管，其中，所述过渡辐射管的两端分别与所述A侧燃烧辐射管和B侧燃烧辐射管的一端进行连接，位于所述A侧燃烧辐射管的另一端处依次设有空气和燃气混合气体入口/排烟出口、低温蓄热体、脱硝催化剂区和多孔介质层区。该装置能有效降低排烟温度，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辐射管燃烧装置，集脱硝与节能一体化，有效地降低了烟气中氮氧化物排放，系统更加环保，综合投资成本降低。
Description
技术领域
本实用新型属于燃烧设备领域，具体涉及一种多功能辐射管燃烧装置。
背景技术
目前的辐射管种类有电辐射管、常规燃气辐射管、自身预热式辐射管、蓄热式辐射管，以及由这些基本形式演变出来的各种类型的辐射管。以上各种类别的辐射管技术，已经相对成熟，但是也各自都有一定的局限性和不足。对于电辐射管，负荷控制自由，但是消耗高品位能源，成本高，不适合工业化；常规燃气辐射管，负荷控制自由，燃烧稳定，但是消耗高热值燃料，同时排烟温度高（排烟温度即为燃烧烟气温度），热效率低，同时易产生局部高温，辐射管表面温度不均匀性高，以及氮氧化物超标；自身预热式烧嘴，辐射管内结构复杂，容易发生故障，制造成本高，空气预热温度有限，排烟温度依然不低于500℃；蓄热式辐射管，解决了排烟温度高的问题、以及辐射管表面不均匀性高的问题，但是在使用低热值煤气如高炉煤气时，加热温度范围受到限制，在低于650℃以下时，使用的安全性受到威胁，必须使用高热值煤气作为长明火，从而增加了系统的不稳定性，单纯的多孔介质辐射管燃烧装置排放烟气中氮氧化物距离超低排放还有一定的差距。因此如何设计一种高效环保的辐射管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，提出了一种多功能辐射管燃烧装置，该装置能有效降低排烟温度，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辐射管燃烧装置，集脱硝与节能一体化，有效地降低了烟气中氮氧化物排放，系统更加环保，综合投资成本降低。
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辐射管燃烧装置，根据本实用新型的实施例，包括：A侧燃烧辐射管、B侧燃烧辐射管以及将所述A侧燃烧辐射管和B侧燃烧辐射管进行连接的过渡辐射管，其中，所述过渡辐射管的两端分别与所述A侧燃烧辐射管和B侧燃烧辐射管的一端进行连接，位于所述A侧燃烧辐射管的另一端处依次设有空气和燃气混合气体入口/排烟出口、低温蓄热体、脱硝催化剂区和多孔介质层区，其中，所述低温蓄热体、脱硝催化剂区和多孔介质层区位于所述A侧燃烧辐射管的内部，所述多孔介质层区的一端设有电子点火装置和还原剂入口，所述电子点火装置位于所述多孔介质层区的上方且其一端伸入所述多孔介质层区，另一端位于所述A侧燃烧辐射管的外部，用于将所述空气和燃气混合气体进行点燃燃烧，所述还原剂入口位于所述多孔介质层区的下方且其一端伸入所述多孔介质层区，另一端位于所述A侧燃烧辐射管的外部，用于当A侧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B侧燃烧辐射管的结构与所述A侧燃烧辐射管相同。
发明人发现，根据本实用新型所述的多功能辐射管燃烧装置，采用多孔介质填充辐射管，以适应多工况，大调节比，无极连续可调，提高现辐射管表面温度的均匀性，同时烟气脱硝与多孔介质辐射管集成，具有脱硝节能环保的特点。
根据本实用新型的实施例，所述A侧燃烧辐射管和B侧燃烧辐射管均为直管，过渡辐射管为半圆形，所述A侧燃烧辐射管、B侧燃烧辐射管和过渡辐射管的内径均为300mm；所述A侧燃烧辐射管和B侧燃烧辐射管沿所述半圆圆心轴向对称设置。
根据本实用新型的实施例，所述空气和燃气混合气体入口/排烟出口为DN100的管道；所述脱硝催化剂区域长度和宽度均为300mm，用于填充脱硝催化剂，与所述还原剂发生脱硝反应；所述多孔介质层区域长度为1500mm，宽度为300mm，其为孔径为2-4mm的泡沫陶瓷。
本实用新型至少包括以下有益效果：本实用新型所述的装置，可以适应低热值燃料的稳定燃烧，且热负荷调节比大，可实现各工况下，无极连续可调；在多孔介质结构布置下，由于其热量以辐射和热传导的方式向多孔介质上游区域回流，预热预混可燃气体，使得燃烧器能稳定工作，当热负荷有较大波动时也不至于灭火，可以实现最大调节比1:6；并且能有效降低排烟温度，提高烟气余热回收利用率，节能效果明显，同时首创将烟气脱硝处理措施应用于辐射管燃烧装置，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；同时本实用新型采用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60 mg/m3，温度能降到150℃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，本实用新型的间断换向式燃烧，可以促进两侧多孔介质内的温度均匀性，而高温的多孔介质与辐射管之间是固体之间的导热和辐射传热，由于黑度大，辐射传热效率高，可以实现辐射管温度与多孔介质之间的极小温差（小于50℃），极大的提高了能量利用效率，同时降低了辐射管表面的温度均匀性，延长了辐射管的使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型的一种多功能辐射管燃烧装置结构示意图。
其中，A侧燃烧辐射管1，B侧燃烧辐射管2，过渡辐射管3，空气和燃气混合气体入口/排烟出口4，低温蓄热体5，脱硝催化剂区6，多孔介质层区7，电子点火装置8，还原剂入口9。
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辐射管燃烧装置，图1为本实用新型的一种多功能辐射管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：A侧燃烧辐射管1、B侧燃烧辐射管2以及将所述A侧燃烧辐射管和B侧燃烧辐射管进行连接的过渡辐射管3。根据本实用新型的一些实施例，本实用新型所述辐射管的具体形状不受限制，本实用新型所述A侧燃烧辐射管和B侧燃烧辐射管均为直管，过渡辐射管为半圆形，所述A侧燃烧辐射管、B侧燃烧辐射管和过渡辐射管的内径均为300mm。
根据本实用新型的实施例，参照图1所示，所述过渡辐射管的两端分别与所述A侧燃烧辐射管和B侧燃烧辐射管的一端进行连接，位于所述A侧燃烧辐射管的另一端处依次设有空气和燃气混合气体入口/排烟出口4、低温蓄热体5、脱硝催化剂区6和多孔介质层区7，其中，所述低温蓄热体、脱硝催化剂区和多孔介质层区位于所述A侧燃烧辐射管的内部，所述多孔介质层区的一端设有电子点火装置8和还原剂入口9，所述电子点火装置位于所述多孔介质层区的上方且其一端伸入所述多孔介质层区，另一端位于所述A侧燃烧辐射管的外部，用于将所述空气和燃气混合气体进行点燃燃烧，所述还原剂入口位于所述多孔介质层区的下方且其一端伸入所述多孔介质层区，另一端位于所述A侧燃烧辐射管的外部，用于当A侧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B侧燃烧辐射管的结构与所述A侧燃烧辐射管相同，且二者沿所述过渡辐射管的圆心轴向对称设置。
根据本实用新型的实施例，本实用新型所述空气和燃气混合气体入口/排烟出口为DN100的管道；所述脱硝催化剂区域长度和宽度均为300mm，用于填充脱硝催化剂，与所述还原剂发生脱硝反应；根据本实用新型的一些实施例，本实用新型所述多孔介质层的具体材质不受限制，本实用新型优选为孔径为2-4mm的泡沫陶瓷，其区域长度为1500mm，宽度为300mm。
根据本实用新型的实施例，将脱硝催化剂布置在多孔介质层区与低温蓄热体之间，经多孔介质层区流出的烟气，速度均匀，有利于与所述还原剂入口喷入还原剂的充分混合，同时取消了常规脱硝方式所需的格栅、均布器之类的装置，由于脱硝催化剂的布置，在保证稳定燃烧工况的前提下，较常规多孔介质辐射管燃烧装置，降低氮氧化物排放的同时减少了多孔介质的用量。
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辐射管燃烧装置进行燃烧的方法，根据本本实用新型的实施例，包括以下步骤：第一步：当所述A侧燃烧辐射管为燃烧侧，B侧燃烧辐射管为排烟侧，经所述空气和燃气混合气体入口向所述A侧燃烧辐射管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A侧所述低温蓄热体、脱硝催化剂区和多孔介质层区。
根据本实用新型的实施例，所述A侧燃烧辐射管和B侧燃烧辐射管的功率为50-250kw，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125 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A侧所述多孔介质层区后，启动所述电子点火装置，点燃所述空气和燃气混合气体,在所述多孔介质层区进行燃烧产生温度为500-1100℃的高温烟气，高温烟气再进入所述过渡辐射管并将其加热，再流经并加热所述B侧的多孔介质层区，所述高温烟气在加热B侧多孔介质层区和过渡辐射管时自身温度降低。
根据本实用新型的实施例，第三步：当烟气到达B侧多孔介质层区时，通过所述B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B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低温蓄热体进一步降低烟气自身温度，最后烟气以温度为小于150℃的低温状态经过B侧所述排烟出口排出。
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B侧燃烧辐射管为燃烧侧，A侧燃烧辐射管为排烟侧，工作方式与所述A侧燃烧辐射管为燃烧侧时相同，两侧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：A侧燃烧辐射管燃烧-B侧燃烧辐射管排烟- B侧燃烧辐射管燃烧-A侧燃烧辐射管排烟。
发明人发现，根据本实用新型所述的多功能辐射管燃烧装置，采用多孔介质填充辐射管，以适应多工况，大调节比，无极连续可调，提高现辐射管表面温度的均匀性，同时烟气脱硝与多孔介质辐射管集成，具有脱硝节能环保的特点。
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 (3)
1.一种多功能辐射管燃烧装置，其特征在于，包括：A侧燃烧辐射管、B侧燃烧辐射管以及将所述A侧燃烧辐射管和B侧燃烧辐射管进行连接的过渡辐射管，其中，
所述过渡辐射管的两端分别与所述A侧燃烧辐射管和B侧燃烧辐射管的一端进行连接，位于所述A侧燃烧辐射管的另一端处依次设有空气和燃气混合气体入口/排烟出口、低温蓄热体、脱硝催化剂区和多孔介质层区，其中，所述低温蓄热体、脱硝催化剂区和多孔介质层区位于所述A侧燃烧辐射管的内部，所述多孔介质层区的一端设有电子点火装置和还原剂入口，所述电子点火装置位于所述多孔介质层区的上方且其一端伸入所述多孔介质层区，另一端位于所述A侧燃烧辐射管的外部，用于将所述空气和燃气混合气体进行点燃燃烧，所述还原剂入口位于所述多孔介质层区的下方且其一端伸入所述多孔介质层区，另一端位于所述A侧燃烧辐射管的外部，用于当A侧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B侧燃烧辐射管的结构与所述A侧燃烧辐射管相同。
2.根据权利要求1所述的多功能辐射管燃烧装置，其特征在于，所述A侧燃烧辐射管和B侧燃烧辐射管均为直管，过渡辐射管为半圆形，所述A侧燃烧辐射管、B侧燃烧辐射管和过渡辐射管的内径均为300mm；所述A侧燃烧辐射管和B侧燃烧辐射管沿所述半圆圆心轴向对称设置。
3.根据权利要求1所述的多功能辐射管燃烧装置，其特征在于，所述空气和燃气混合气体入口/排烟出口为DN100的管道；所述脱硝催化剂区域长度和宽度均为300mm，用于填充脱硝催化剂，与所述还原剂发生脱硝反应；所述多孔介质层区域长度为1500mm，宽度为300mm，其为孔径为2-4mm的泡沫陶瓷。
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