CN103727527A - 一种大功率实用燃气催化燃烧炉窑 - Google Patents

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张世红
祝立强
李德英
李锐
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Abstract

本发明提供一种大功率实用燃气催化燃烧炉窑，包括供气***、燃烧***，所述燃烧***包括燃烧器和炉膛，所述供气***通过混合器与燃烧器相连，其特征在于：所述燃烧***包括并列设置的若干独立燃烧器，所述各燃烧器分别通过一独立的混合器与供气***相连。本发明的大功率实用燃气催化燃烧炉窑利用若干小功率燃烧器并联设置的方式替代大功率燃烧器，同时结合燃气和空气分离供气，具有大功率、高效、节能、环保、安全的特点。

Description

一种大功率实用燃气催化燃烧炉窑
技术领域
本发明属于燃气技术领域，特别是涉及一种高效、安全、节能、环保的大功率实用燃气催化燃烧炉窑。
背景技术
工业燃煤炉窑和电炉耗能大、污染高。工业燃煤炉窑虽然历经时间最长，但是效率普遍低下，而且污染严重，大量产生对人体有害气体，是直接导致各个城市的雾霾天气的主要原因之一，随着大气污染的日益严重，使人们意识到工业燃煤的危害。
据报道，北京在2011年公布的“十二五”能源规划中提出，“十二五”期间五环内将基本实现无煤化，而其它的城市，也都开始着手实现炉窑的无煤化。
对于电炉而言，虽然其自身产热过程不产生污染物，但是电力是典型的二次能源，在其将一次能源转化为二次能源的过程中，已经经历了约40-50％的能量损失。因此，采用廉价的一次能源天然气进行燃烧，再结合废气余热再利用***，则可以大幅度降低能量消耗，实现节能降耗、降低烧制成本、降低污染物排放的目的。
由于对生活环境质量认识的提高，人们降低燃烧过程中污染物排放的日趋重视，使催化燃烧的研究在很大程度上得到了促进。这是由于传统单相燃烧工艺总会产生一定数量的氮氧化物(NO和NO2)、一氧化碳，并且含有未燃烧的燃料，而异相催化燃烧却可以使极贫碳氢化合物空气混合物的燃烧污染物排放达到近零。而且采用天然气作为能源，可减少煤和石油的用量，因而大大改善环境污染问题；天然气作为一种清洁能源，能减少二氧化硫和粉尘排放量近100％，减少二氧化碳排放量60％和氮氧化合物排放量50％，并有助于减少酸雨形成，舒缓地球温室效应，从根本上改善环境质量。所以天然气催化燃烧炉窑是高效清洁的燃烧炉窑。
发明内容
针对现有燃气催化技术中存在的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种大功率的高效、安全、节能、环保的燃气炉窑。
本发明的技术方案如下：
一种大功率实用燃气催化燃烧炉窑，包括供气***、燃烧***，所述燃烧***包括燃烧器和炉膛，所述供气***通过混合器与燃烧器相连，其特征在于：所述燃烧***包括并列设置的若干独立燃烧器，所述各燃烧器分别通过一独立的混合器与供气***相连。
进一步的，所述供气***包括相互独立设置的燃气集气部分和空气集气部分，所述燃气集气部分包括燃气集气罐，所述空气集气部分包括空气集气罐，所述燃气集气罐和空气集气罐分别通过管路和各混合器相连，燃气和空气在混合器内混合后送入燃烧器燃烧。
进一步的，所述燃烧器内还包括燃烧催化装置，所述燃烧催化装置包括独石结构燃烧催化器。
进一步的，所述燃烧器内还包括独立设置的热交换器，所述热交换器设置于燃烧催化装置的前端，以冷却隔离催化燃烧。
进一步的，所述炉膛内设置有调节炉膛温度的热交换器。
进一步的，所述燃烧器内还包括混合腔，所述混合腔设置于热交换器的前端，经混合器送入的混合燃气在混合腔内再次混合。
进一步的，所述混合器后端管口分为两个支路，两个支路分别延伸至混合腔的两侧，并以垂直方向再次分成两个支路与混合腔连通。
进一步的，所述空气集气***还包括流量控制装置，所述流量控制装置包括风机和控制风机转速的变频控制器。
进一步的，所述空气集气罐的出气管路设置有流量计。
进一步的，所述燃气集气罐的进气管路设置有流量计和调节阀，所述燃气集气罐的出气管路上也设置有流量计和调节阀，以控制各混合器内的混合燃气的混合比例。
本发明的技术效果在于：
1、本发明的燃气炉窑通过采用并列设置的若干燃烧器，利用同样功率的燃烧器，通过并列设置的多个小功率燃烧器，实现了大功率实用燃气催化燃烧炉窑的技术目的，这样的技术路线，可以避免直接利用大功率燃烧器带来的技术困难。而且，采用本发明的技术方案，可以有效的降低研发成本，降低制造和加工的难度和成本，提高燃烧效能，降低燃烧的运行成本，日常的维护和保养也更为经济简便，易于调整和控制燃烧参数。
2、本发明的大功率实用燃气催化燃烧炉窑，采用相互独立的燃气、空气(或压缩空气)集气技术，辅以燃气流量控制技术，各燃烧器均分别通过独立的混合器与空气集气罐和燃气集气罐相连，由于空气集气罐和燃气集气罐的分开设置使得即使燃烧器中出现回火的情况，由于管道中的燃气、空气分开经过管路进入燃烧器，可以保证燃烧器的安全运行。
3、本发明的大功率实用燃气催化燃烧炉窑，燃烧部分的结构依次为混合腔、水冷换热器、催化燃烧的独石结构，其中混合腔结合流量控制装置可以保证空气、燃气以一定的比例均匀混合好，混合后气体通过水冷换热器后到达催化燃烧的独石表面进行催化燃烧，燃烧完的尾气进入炉膛，炉膛内也独立设置有换热器，通过调节换热器中热交换速度来控制炉膛的温度。
4、本发明的燃烧器内设置有独立的换热器，将燃烧器前端的混合腔和后端的催还燃烧装置隔离，通过对混合燃气进行冷却隔离，有效阻隔、控制燃烧区域，提高燃烧器及炉窑的安全性。
附图说明
图1所示为本发明的大功率实用燃气催化燃烧炉窑的结构原理示意图。
图2所示为本发明的大功率实用燃气催化燃烧炉窑的侧向结构示意图。
图3所示为本发明的大功率实用燃气催化燃烧炉窑的正向结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示为本发明的大功率实用燃气催化燃烧炉窑的一种具体实施例。
变频控制器1和风机2通过电线相连，通过控制变频器1来达到控制空气流量的目的。
风机2、空气流量计5和空气集气筒6通过钢管的丝扣联接，空气集气筒6均匀分出三个支管，每个支管上都单独设置有空气流量计51，用来显示实时的空气流量。
燃气可以采用市政的燃气管网或者独立设置的燃气储气罐经过调压器调节到适合的压力，经球阀、天然气流量计8，接入燃气集气筒7，天然气流量计8计量总的流量，燃气集气筒7也均匀分出三个支管，每个支管上都安装有燃气流量计81、调节阀及球阀，以调节输出燃气的流量，实现准确的调节混合燃气气体体积比。
空气和燃气支管分别与混合器9进口端相连并于此进行初次混合，混合器9出口端以水平方向先进行一次分支，所分出的两个支路分别延伸至燃烧器10的混合腔的两侧，两支路的末端则以垂直方向再次进行分支，所分出的两个支路分别通入燃烧器10的混合腔21(如图3所示)，这样的气路结构可以使混合燃气在燃烧器10内达到充分的混合。
燃烧器10通过螺栓连接到炉窑11上。燃烧器依次包括三个部分(如图2所示)：混合腔21、换热器23和催化燃烧独石24。
燃烧器10的上端表面设置有挂钩27，一侧设置有合页28。
混合腔21和换热器23外面都是优质的钢板，通过焊接的方式连接在一起，换热器23上下面分别有两个管，分别是冷却水的进口14和出口22，用于降低催化燃烧过程中的催化燃烧独石24传过来的热量。换热器23和催化燃烧独石24通过2个钢板相连，2个钢板间设置有间隔，间隔处设置石棉层25，起到密封隔热的目的。
换热器12与炉窑的内壁面通过2个钢板相连，2个钢板间设置有间隔，间隔处设置石棉层25及铝箔和铁丝网层26，用于密封。炉窑的炉膛内壁各面上先填充炉窑四分之一宽度的石棉层25，起到保温隔热的效果，再衬上高反射的铝箔，用于提高炉膛的温度，最后用铁丝网把铝箔和石棉层紧紧压在炉膛的内表面上。
本发明的大功率催化燃气炉窑的燃气燃烧方式为完全预混式燃烧，预混室是燃烧器的混合腔21，燃气来源是市政燃气管网，空气由鼓风机供应，燃气和空气的流量比例由各流量计控制，流量计由双路稳压电源4供电，鼓风机与变频器相连，通过流量计显示的数值来控制变频器的频率和燃气阀门开度，从而进行稳定的运行。
以天然气催化燃烧为例，燃料燃烧充分时，燃烧器温度在1100摄氏度左右，炉膛温度在850摄氏度左右，基本上天然气全部转为CO2和H2O，而CO和NOx均小于5ppm，近乎为零，基本达到近零污染物排放，同时燃烧充分、热效率高，所以大功率天然气催化燃烧炉窑是高效节能无污染的大型炉窑。
以上所述仅为本发明的优选的实施方式，对于本领域的技术人员而言，依据本发明的说明和解释，还可以衍生变化其结构和形式，应当指出，任何不脱离本发明精神和实质的变形和变化，均将包含在本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种大功率实用燃气催化燃烧炉窑，包括供气***、燃烧***，所述燃烧***包括燃烧器和炉膛，所述供气***通过混合器与燃烧器相连，其特征在于：所述燃烧***包括并列设置的若干独立燃烧器，所述各燃烧器分别通过一独立的混合器与供气***相连。
2.如权利要求1所述的大功率实用燃气催化燃烧炉窑，其特征在于：所述供气***包括相互独立设置的燃气集气部分和空气集气部分，所述燃气集气部分包括燃气集气罐，所述空气集气部分包括空气集气罐，所述燃气集气罐和空气集气罐分别通过管路和各混合器相连，燃气和空气在混合器内混合后送入燃烧器燃烧。
3.如权利要求2所述的大功率实用燃气催化燃烧炉窑，其特征在于：所述燃烧器内包括燃烧催化装置，所述燃烧催化装置包括独石结构燃烧催化器。
4.如权利要求3所述的大功率实用燃气催化燃烧炉窑，其特征在于：所述燃烧器内还包括热交换器，所述热交换器设置于燃烧催化装置的前端，以冷却隔离催化燃烧。
5.如权利要求4所述的大功率实用燃气催化燃烧炉窑，其特征在于：所述燃烧器内还包括混合腔，所述混合腔设置于热交换器的前端，经混合器送入的混合燃气在混合腔内再次混合。
6.如权利要求5所述的大功率实用燃气催化燃烧炉窑，其特征在于：所述混合器后端管口分为两个支路，两个支路分别延伸至混合腔的两侧，并以垂直方向再次分成两个支路与混合腔连通。
7.如权利要求6所述的大功率实用燃气催化燃烧炉窑，其特征在于：所述炉膛内设置有调节炉膛温度的热交换器。
8.如权利要求7所述的大功率实用燃气催化燃烧炉窑，其特征在于：所述空气集气***还包括流量控制装置，所述流量控制装置包括风机和控制风机转速的变频控制器。
9.如权利要求8所述的大功率实用燃气催化燃烧炉窑，其特征在于：所述空气集气罐的出气管路设置有流量计。
10.如权利要求9所述的大功率实用燃气催化燃烧炉窑，其特征在于：所述燃气集气罐的进气管路设置有流量计和调节阀，所述燃气集气罐的出气管路上也设置有流量计和调节阀，以控制各混合器内的混合燃气的混合比例。
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