CN218763382U - 燃烧炉结构和天然气燃烧尾气净化设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及天然气尾气处理技术领域，涉及一种燃烧炉结构和天然气燃烧尾气净化设备。燃烧炉结构包括一个第一炉体、至少一个第二炉体、一个第三炉体；沿尾气的流动方向，多个第二炉体依次连接，第一炉体的出口与位于首端的第二炉体的进口连接，第三炉体的进口与位于尾端的第二炉体的出口连接；且第一炉体、第二炉体、第三炉体的直径均布相同；多个通气流量控制阀、多个氨气流量传感器分别设置在第一炉体、第二炉体和第三炉体的通气管上。如此能够高效快捷地对天然气尾气的处理，且能够使得尾气能够得到充分燃烧，从而提高处理后尾气的品质，保障尾气处理的效果。

Description

燃烧炉结构和天然气燃烧尾气净化设备

技术领域

本实用新型涉及天然气尾气处理技术领域，具体而言，涉及一种燃烧炉结构和天然气燃烧尾气净化设备。

背景技术

天然气一般指地球上发现的稀薄的或气态的烃。天然气主要由甲烷(85％)和少量乙烷(9％)、丙烷(3％)、氮(2％)和丁烷(1％)组成。在钢铁锻造行业，以往的天然气燃烧炉烟气直接排放。这样的处理方式会对环境造成明显的污染，影响人类和动植物的生存环境。因此需要对天然气燃烧后的烟气进行脱除氮氧化物的作业。

现有专利(CN201120176197.6一种尾气燃烧炉)公开了一种尾气燃烧炉，其筒状炉体从尾气入口至燃烧后气体出口由依次连通的一级炉体、二级炉体和三级炉体构成。燃烧炉的炉体为三级，每级的直径、长度都有所不同，便于尾气的充分燃烧，提高了尾气燃烧的转化率。

然而这样的燃烧炉仅通过改变燃烧室的容积，并没有考虑燃烧过程中各组分比例不同，依然会出现燃烧不充分的情况，从而影响尾气处理的效率和尾气排放的品质。

实用新型内容

本实用新型的目的包括，例如，提供了一种燃烧炉结构和天然气燃烧尾气净化设备，其能够高效快捷地对天然气尾气的处理，且能够使得尾气能够得到充分燃烧，从而提高处理后尾气的品质，保障尾气处理的效果。

本实用新型的实施例可以这样实现：

第一方面，本实用新型提供一种燃烧炉结构，用于对天然气尾气进行净化，包括：

一个第一炉体、至少一个第二炉体、一个第三炉体；沿尾气的流动方向，多个所述第二炉体依次连接，所述第一炉体的出口与位于首端的所述第二炉体的进口连接，所述第三炉体的进口与位于尾端的所述第二炉体的出口连接；且所述第一炉体、所述第二炉体、所述第三炉体的直径均布相同；

多个通气流量控制阀，所述第一炉体、所述第二炉体、所述第三炉体上均设置有通气管，所述通气流量控制阀分别设置在所述第一炉体、所述第二炉体和所述第三炉体的通气管上；

以及多个氨气流量传感器，所述氨气流量传感器分别设置在所述第一炉体、所述第二炉体和所述第三炉体的进口端上。

这里的燃烧炉结构通过一个第一炉体、至少一个第二炉体、一个第三炉体的配置，能够使得尾气经过多个不同直径的炉体进行充分地尾气处理。且因为每个炉体的直径不同，因此能够相应匹配不同的燃烧阶段，从而保障尾气处理的高效性和使得尾气充分燃烧。且因为第二炉体的直径最大，且第二炉体的数量最多，因此为尾气燃烧处理提供了更大的燃烧空间；相较于单个大型炉体单次散热的方式，这样的分炉体燃烧的方式，使得尾气能够分阶段、分层次地充分燃烧，同时还能够提高燃烧效率、提高尾气处理的速率。同时，因为天燃气的尾气处理是通过催化剂的作用下，以NH3作为还原剂，有选择性的与烟气中的NOx反应并生成无毒无污染的N2和H2O。如此通过设置氨气流量传感器能够调整还原反应中的氨气的比例，从而使得尾气能够得到充分燃烧，改善因燃烧不充分导致处理后尾气品质不佳的技术问题。而将通气流量控制阀则能够调节进入炉体中的氧气的含量，从而使得氧化还原反应中的氧气与氨气能够按照预设方式充分反应，以保障燃烧的充分性，从而保障尾气处理的效果。综上，燃烧炉结构具有结构简单、燃烧效率高、燃烧效果充分，且节约能源的特点。

在可选的实施方式中，所述第二炉体的直径均大于所述第一炉体、所述第三炉体的直径。

在可选的实施方式中，所述第一炉体、二所述第二炉体和所述第三炉体的直径比为1∶1.5～2.5∶1～1.5。

在可选的实施方式中，所述第二炉体的轴向长度均大于所述第一炉体、所述第三炉体的轴向长度。

在可选的实施方式中，所述第一炉体、二所述第二炉体和所述第三炉体的轴向长度比为1∶1～3∶1～2。

在可选的实施方式中，还包括预热机构和温度传感器；

所述预热机构分别设置在所述设置在所述第一炉体、所述第二炉体和所述第三炉体的进口端；

所述温度传感器分别设置在所述设置在所述第一炉体、所述第二炉体和所述第三炉体内。

在可选的实施方式中，还包括调温机构；

所述调温机构分别设置在所述设置在所述第一炉体、所述第二炉体和所述第三炉体上，所述调温机构用于降低和/或维持炉体内的温度。

在可选的实施方式中，还包括过渡罐和甲烷检测机构；

所述甲烷检测机构设置在所述过渡罐中；

所述过渡罐的进口设置在所述第三炉体的出口处，所述过渡罐的出口可选择地与所述第一炉体、所述第二炉体和所述第三炉体连接。

在可选的实施方式中，还包括出水管，所述出水管分别与所述第一炉体、所述第二炉体和所述第三炉体的底部连接。

第二方面，本实用新型提供一种天然气燃烧尾气净化设备，所述天然气燃烧尾气净化设备包括净化单元和前述实施方式中任一项所述的燃烧炉结构；

所述净化单元与所述燃烧炉结构的出口连接。

本实用新型实施例的有益效果包括，例如：

本方案的燃烧炉结构包括依次连接的一个第一炉体、至少一个第二炉体、一个第三炉体；第一炉体、第二炉体、第三炉体的直径均布相同；同时，还在炉体上设置有通气流量控制阀和氨气流量传感器。相较于单个燃烧室对尾气燃烧处理，多个不同直径的炉体能够为尾气处理提供多个不同容器的反应空间，如此能够使得尾气分阶段、分层次地得到充分燃烧，这样的分阶段燃烧还具有可靠性更高、燃烧效果更好、提高燃料的燃烧的效率等优点。通气流量控制阀和氨气流量传感器的协同配合能够对燃烧室内的尾气提供更好的配比，使得氧气和氨气的配比更加准确，以提高燃烧过程的燃烧充分性，且不同炉体的氧、氨配比可以调整，以适应不同燃烧阶段，从而兼顾尾气中不同组分的燃烧要求，保障尾气燃烧的充分性。综上，这样的燃烧炉结构能够显著改善现有技术中燃料燃烧不充分的情况，且机构简单、操作便利，因此经济效益出众。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例的燃烧炉结构的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的燃烧炉结构的局部结构示意图；

图3为本实用新型实施例的燃烧炉结构的另一局部结构示意图；

图4为本实用新型实施例的天然气燃烧尾气净化设备的结构示意图。

图标：10-燃烧炉结构；11-第一炉体；12-第二炉体；13-第三炉体；14-通气管；15-过渡罐；16-过滤器；17-出水管；18-尿素喷射器；19-SCR结构；100-通气流量控制阀；200-氨气流量传感器；300-预热机构；400-温度传感器；500-调温机构；600-甲烷检测机构。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例中的特征可以相互结合。

请参考图1，本实施例提供了一种燃烧炉结构10，用于对天然气尾气进行净化，包括一个第一炉体11、至少一个第二炉体12、一个第三炉体13，以及通气流量控制阀100和氨气流量传感器200。

沿尾气的流动方向，多个第二炉体12依次连接，第一炉体11的出口与位于首端的第二炉体12的进口连接，第三炉体13的进口与位于尾端的第二炉体12的出口连接；且第一炉体11、第二炉体12、第三炉体13的直径均布相同；

多个通气流量控制阀100，第一炉体11、第二炉体12、第三炉体13上均设置有通气管14，通气流量控制阀100分别设置在第一炉体11、第二炉体12和第三炉体13的通气管14上；

以及多个氨气流量传感器200，氨气流量传感器200分别设置在第一炉体11、第二炉体12和第三炉体13的进口端上。

这里的燃烧炉结构10通过一个第一炉体11、至少一个第二炉体12、一个第三炉体13的配置，能够使得尾气经过多个不同直径的炉体进行充分地尾气处理。且因为每个炉体的直径不同，因此能够相应匹配不同的燃烧阶段，从而保障尾气处理的高效性和使得尾气充分燃烧。且因为第二炉体12的直径最大，且第二炉体12的数量最多，因此为尾气燃烧处理提供了更大的燃烧空间；相较于单个大型炉体单次散热的方式，这样的分炉体燃烧的方式，使得尾气能够分阶段、分层次地充分燃烧，同时还能够提高燃烧效率、提高尾气处理的速率。

需要说明的是，新型低温脱硝技术是在传统SCR技术基础上进行优化得到的，技术原理与其相同，主要是在催化剂的作用下，以NH3作为还原剂，有选择性的与烟气中的NOx反应并生成无毒无污染的N2和H2O。反应式如下：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O(1-1)

4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O(1-2)

8NH3+6NO2→7N2+12H2O(1-3)

同时，因为天燃气的尾气处理是通过催化剂的作用下，以NH3作为还原剂，有选择性的与烟气中的NOx反应并生成无毒无污染的N2和H2O。如此通过设置氨气流量传感器200能够调整还原反应中的氨气的比例，从而使得尾气能够得到充分燃烧，改善因燃烧不充分导致处理后尾气品质不佳的技术问题。而将通气流量控制阀100则能够调节进入炉体中的氧气的含量，从而使得氧化还原反应中的氧气与氨气能够按照预设方式充分反应，以保障燃烧的充分性，从而保障尾气处理的效果。即不同炉体的氧、氨配比可以调整，以适应不同燃烧阶段，从而兼顾尾气中不同组分的燃烧要求，如此确保尾气燃烧的充分性。

从图1至图4中还可以看出，在本实用新型的本实施例中，第二炉体12的直径均大于第一炉体11、第三炉体13的直径。因为第二炉体12的数量也是多余第一炉体11和第三炉体13的，如此多个第二炉体12能够为尾气提供在不同燃烧阶段、不同组分配比的燃烧空间，从而提高燃烧效率和尾气燃烧的充分性。

可选的，第一炉体11、第二炉体12和第三炉体13的直径比为1∶1.5～2.5∶1～1.5。这样的配置方式能够兼顾尾气中不同组分的燃烧条件，以尽量满足不同阶段的燃烧要求，从而保障尾气燃烧的充分性。

具体的，在本实施例中，第一炉体11、第二炉体12和第三炉体13的直径比为1∶2∶1.3。

进一步的，在本实用新型的本实施例中，第二炉体12的轴向长度均大于第一炉体11、第三炉体13的轴向长度。如此使得第二炉体12具有大于第一炉体11和第三炉体13的容积，从而能够适应大量尾气的分阶段燃烧，同时不影响尾气处理的效率。相较于单个大体积的炉体，这样布置方式能够充分利用炉体的燃烧环境，提高燃烧的充分性。

可选的，第一炉体11、第二炉体12和第三炉体13的轴向长度比为1∶1～3∶1～2。

从图1和图2中还可以看出，在本实用新型的本实施例中，燃烧炉结构10还包括预热机构300和温度传感器400；

预热机构300分别设置在第一炉体11、第二炉体12和第三炉体13的进口端；

温度传感器400分别设置在第一炉体11、第二炉体12和第三炉体13内。

因为催化法低温SCR脱硝技术的特点是低温催化，新型催化法所用的催化剂在90℃即可具备良好的活性，其适用温度窗口为120～200℃。这里的预设结构用于将炉体进口处的尾气进行预设值90℃，以提高尾气化学反应的速率。

可选的，预热机构300可以蜂窝电加热网，如公开专利(CN201680007566.4蜂窝型加热装置及其使用方法)，因为其为现有较为常用的技术，其具体结构和布置方式这里不再赘述。

而温度传感器400则时刻监控炉体内的稳定，一方面能够保障炉体内的尾气能够在预设的温度下得到充分燃烧，还能够避免温度变化对燃烧过程的不利影响。

从图中还可以看出，在本实用新型的本实施例中，燃烧炉结构10还包括调温机构500；调温机构500分别设置在第一炉体11、第二炉体12和第三炉体13上，调温机构500用于降低和/或维持炉体内的温度。

需要说明的是，这里的调温机构500用于使得炉体内维持预设的温度，从而保障炉体内尾气能够得到充分燃烧，同时还能够保障催化剂能够最大程度地发挥作用。

可选的，在本实施例中，调节机构为包裹在炉体外侧的热回收机构，其结构类似公开专利(CN202210267713.9热回收换热水箱)，因为调节机构为现有较为常用的技术，其具体结构和布置方式这里不再赘述。可以理解的是，在本实用新型的其他实施例中，调节结构可以换热翅片、保温加热片结构、保温水箱等结构，这里仅仅是一个示例，不做限定。

从图3中还可以看出，在本实用新型的本实施例中，燃烧炉结构10还包括过渡罐15和甲烷检测机构600；

甲烷检测机构600设置在过渡罐15中；

过渡罐15的进口设置在第三炉体13的出口处，过渡罐15的出口可选择地与第一炉体11、第二炉体12和第三炉体13连接。

经过第一炉体11、第二炉体12和第三炉体13处理过后的尾气还会在过渡罐15中进行进一步的检测，以测试尾气是否满足预设的排放标准。甲烷检测机构600则用于测量从第三炉体13排出的尾气的品质，从而保障燃烧是否充分。当发现尾气燃烧效果不佳时，则将过渡灌中的尾气回流至第一炉体11、第二炉体12和第三炉体13中的一个或多个，进行再次燃烧，直至满足预设标准(这里主要以甲烷的含量为标准，在其他实施例中还可以调整为其他检测项目)。

可选的，第三炉体13和过渡罐15之间还设置有过滤器16，以过滤反应过程中出现的杂质，以保障最终对尾气检测的准确性。

从图中不难看出，燃烧炉结构10还包括出水管17，出水管17分别与第一炉体11、第二炉体12和第三炉体13的底部连接。出水管17的目的在于及时高效地将个炉体中的反应水及时排出，从而使得尾气化学反应能够保持高效地正反应，以保障燃烧处理的高效性。

第二方面，本实用新型提供一种天然气燃烧尾气净化设备，天然气燃烧尾气净化设备包括净化单元和前述实施方式中任一项的燃烧炉结构10；

净化单元与燃烧炉结构10的出口连接。

如图4，可选的，这里的净化单元可以包括尿素喷射器18和SCR结构19。过渡罐15的出口一次连接尿素喷射器18和SCR结构19，SCR结构19和排风机连接。这里的尿素喷射器18和SCR结构19能够保障脱氮除氮的效果。

本实用新型实施例的有益效果包括，例如：

本方案的燃烧炉结构10包括依次连接的一个第一炉体11、至少一个第二炉体12、一个第三炉体13；第一炉体11、第二炉体12、第三炉体13的直径均布相同；同时，还在炉体上设置有通气流量控制阀100和氨气流量传感器200。相较于单个燃烧室对尾气燃烧处理，多个不同直径的炉体能够为尾气处理提供多个不同容器的反应空间，如此能够使得尾气分阶段、分层次地得到充分燃烧，这样的分阶段燃烧还具有可靠性更高、燃烧效果更好、提高燃料的燃烧的效率等优点。通气流量控制阀100和氨气流量传感器200的协同配合能够对燃烧室内的尾气提供更好的配比，使得氧气和氨气的配比更加准确，以提高燃烧过程的燃烧充分性，且不同炉体的氧、氨配比可以调整，以适应不同燃烧阶段，从而兼顾尾气中不同组分的燃烧要求，保障尾气燃烧的充分性。综上，这样的燃烧炉结构10能够显著改善现有技术中燃料燃烧不充分的情况，且机构简单、操作便利，因此经济效益出众。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种燃烧炉结构，用于对天然气尾气进行净化，其特征在于，包括：

一个第一炉体、至少一个第二炉体、一个第三炉体；沿尾气的流动方向，多个所述第二炉体依次连接，所述第一炉体的出口与位于首端的所述第二炉体的进口连接，所述第三炉体的进口与位于尾端的所述第二炉体的出口连接；且所述第一炉体、所述第二炉体、所述第三炉体的直径均布相同；

多个通气流量控制阀，所述第一炉体、所述第二炉体、所述第三炉体上均设置有通气管，所述通气流量控制阀分别设置在所述第一炉体、所述第二炉体和所述第三炉体的通气管上；

以及多个氨气流量传感器，所述氨气流量传感器分别设置在所述第一炉体、所述第二炉体和所述第三炉体的进口端上。

2.根据权利要求1所述的燃烧炉结构，其特征在于：

所述第二炉体的直径均大于所述第一炉体、所述第三炉体的直径。

3.根据权利要求2所述的燃烧炉结构，其特征在于：

所述第一炉体、二所述第二炉体和所述第三炉体的直径比为1∶1.5～2.5∶1～1.5。

4.根据权利要求1所述的燃烧炉结构，其特征在于：

所述第二炉体的轴向长度均大于所述第一炉体、所述第三炉体的轴向长度。

5.根据权利要求4所述的燃烧炉结构，其特征在于：

所述第一炉体、二所述第二炉体和所述第三炉体的轴向长度比为1∶1～3∶1～2。

6.根据权利要求1所述的燃烧炉结构，其特征在于：

还包括预热机构和温度传感器；

所述预热机构分别设置在所述设置在所述第一炉体、所述第二炉体和所述第三炉体的进口端；

所述温度传感器分别设置在所述设置在所述第一炉体、所述第二炉体和所述第三炉体内。

7.根据权利要求6所述的燃烧炉结构，其特征在于：

还包括调温机构；

所述调温机构分别设置在所述设置在所述第一炉体、所述第二炉体和所述第三炉体上，所述调温机构用于降低和/或维持炉体内的温度。

8.根据权利要求1所述的燃烧炉结构，其特征在于：

还包括过渡罐和甲烷检测机构；

所述甲烷检测机构设置在所述过渡罐中，

所述过渡罐的进口设置在所述第三炉体的出口处，所述过渡罐的出口可选择地与所述第一炉体、所述第二炉体和所述第三炉体连接。

9.根据权利要求1所述的燃烧炉结构，其特征在于：

还包括出水管，所述出水管分别与所述第一炉体、所述第二炉体和所述第三炉体的底部连接。

10.一种天然气燃烧尾气净化设备，其特征在于：

所述天然气燃烧尾气净化设备包括净化单元和权利要求1-9中任一项所述的燃烧炉结构；

所述净化单元与所述燃烧炉结构的出口连接。

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