專利名稱：蓄熱式超低熱值燃?xì)馓幚砑澳芰坷醚b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)生產(chǎn)中超低熱值燃?xì)獾耐鶑?fù)流動(dòng)蓄熱式燃燒裝置，尤其涉及 一種帶能量回收利用的往復(fù)流動(dòng)蓄熱式燃燒裝置。
背景技術(shù)：
氣體燃料按燃燒熱值分為高、中、低熱值燃?xì)?，但?duì)超低熱值燃?xì)鉀](méi)有明確規(guī)定， 通常把含可燃成分主要是甲烷氣體，濃度值在0. 5%之間，如礦井乏風(fēng)、石化天然 氣工業(yè)廢氣、垃圾填埋氣和沼氣等混合氣體統(tǒng)稱為超低熱值燃?xì)?。由于超低熱值燃?xì)饧淄?含量低，難以被常規(guī)的燃燒技術(shù)所利用，大部分被直接排放到大氣當(dāng)中，造成巨大的能源浪 費(fèi)。同時(shí)，甲烷氣體是具有強(qiáng)烈溫室效應(yīng)的氣體，造成環(huán)境污染。往復(fù)流動(dòng)蓄熱式燃燒技術(shù)就是回用超低熱值燃?xì)獾囊粭l有效途徑。燃?xì)庠谛顭崾?燃燒裝置內(nèi)周期往復(fù)流動(dòng)燃燒，利用儲(chǔ)存在填充多孔介質(zhì)內(nèi)的燃燒熱來(lái)預(yù)熱新鮮預(yù)混合氣 體，低熱值乃至超低熱值燃?xì)庠谄鋬?nèi)可以實(shí)現(xiàn)自維持燃燒，而且，填充多孔介質(zhì)內(nèi)燃?xì)馊紵?和傳熱方式還能夠有效地抑制NOx和CO等污染物生成。但是，目前的往復(fù)流動(dòng)蓄熱式燃燒 裝置中甲烷氣體的燃燒熱除實(shí)現(xiàn)甲烷的自維持燃燒外還有多余，但均沒(méi)有涉及如何回收這 部分多余的能量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的就是提供一種蓄熱式超低熱值燃?xì)馓幚砑澳芰坷醚b置，使得含甲烷 濃度極低的超低熱值燃?xì)?，在其中可以?shí)現(xiàn)自維持往復(fù)流動(dòng)蓄熱式燃燒而將所含甲烷氣體 轉(zhuǎn)化成水和二氧化碳，并將燃燒釋放的一部分多余能量通過(guò)煙氣抽吸裝置提取后供熱或產(chǎn) 生過(guò)熱蒸汽用于發(fā)電。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是蓄熱式超低熱值燃?xì)馓幚砑澳芰坷醚b置包括裝置主 體、周期換向氣流流通管路和測(cè)量與控制系統(tǒng)。裝置主體由殼體、多孔板A、蓄熱式換熱器、 隔板A、多孔板B、燃燒室、多孔介質(zhì)填充床、小孔隙率泡沫陶瓷、大孔隙率泡沫陶瓷、煙氣抽 吸裝置、煙氣抽吸裝置閥門(mén)、多孔板C、點(diǎn)火空間、燃燒器和保溫層構(gòu)成。底部氣流通道外殼 和隔板B支撐多孔板A，多孔板A托起對(duì)稱布置在左右隔板A外側(cè)的兩個(gè)矩形蓄熱式換熱 器。矩形蓄熱式換熱器填充空間內(nèi)填充大孔的蜂窩陶瓷。燃燒室內(nèi)，在點(diǎn)火空間兩側(cè)對(duì)稱 布置兩個(gè)多孔介質(zhì)填充床。多孔介質(zhì)填充床內(nèi)填充小孔隙率泡沫陶瓷和大孔隙率泡沫陶瓷 填充材料，小孔隙率泡沫陶瓷孔徑小于燃燒火焰淬熄直徑。煙氣抽吸裝置布置在燃燒室大 孔隙率泡沫陶瓷填充材料內(nèi)。裝置主體殼體內(nèi)側(cè)壁面和頂部壁面布置保溫層。周期換向氣 流流通管路由進(jìn)氣管、排氣管、換向閥門(mén)、密封墊A、密封墊B、閥門(mén)氣流通道、底部氣流通道
A、底部氣流通道B、閥門(mén)驅(qū)動(dòng)軸、底部氣流通道外殼、底板、底板進(jìn)排氣口A、底板進(jìn)排氣口
B、隔板B構(gòu)成。由電機(jī)帶動(dòng)的傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)閥門(mén)驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)換向閥門(mén)周期旋轉(zhuǎn) 180度角度，進(jìn)氣管周期交替地與底板進(jìn)排氣口 A和底板進(jìn)排氣口 B連通，閥門(mén)氣流通道周 期交替地與底板進(jìn)排氣口 B和底板進(jìn)排氣口 A連通，形成裝置內(nèi)周期交替氣流正向流動(dòng)和
3氣流反向流動(dòng)。測(cè)量與控制系統(tǒng)包括甲烷濃度傳感器A、溫度傳感器A、甲烷濃度傳感器B、 溫度傳感器B、溫度傳感器C、溫度傳感器D、信號(hào)傳輸線和控制柜構(gòu)成。傳感器信號(hào)傳輸線 與控制柜相連接。甲烷濃度傳感器A和溫度傳感器A固定在進(jìn)氣管的外壁面上，傳感器探 針插入進(jìn)氣管的管道內(nèi)。甲烷濃度傳感器B和溫度傳感器B固定在排氣管的外壁面上，傳 感器探針插入排氣管的管道內(nèi)。溫度傳感器C布置裝置主體殼體的外壁面上，傳感器探針 插入蓄熱式換熱器的填充介質(zhì)內(nèi)。溫度傳感器D布置裝置主體殼體的外壁面上，傳感器探 針插入燃燒室左右兩個(gè)多孔介質(zhì)填充床的填充介質(zhì)內(nèi)。本發(fā)明的有益效果是礦井乏風(fēng)、城市垃圾填埋產(chǎn)生的氣體、自然界和人類生活中 生物質(zhì)熱解和陰燃(如燃池取暖)過(guò)程中產(chǎn)生的可燃?xì)怏w等含甲烷濃度極低的超低熱值燃 氣可在其中可實(shí)現(xiàn)自維持燃燒，并將燃燒產(chǎn)生的部分熱量被煙氣抽吸裝置抽吸出來(lái)，送至 常規(guī)的余熱鍋爐用于加熱熱水供熱或產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽用于發(fā)電。本裝置可以防止它們對(duì)環(huán)境 的污染，又對(duì)這些氣體加以利用。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明進(jìn)排氣管路結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明換向閥門(mén)部分的結(jié)構(gòu)圖。圖中，1.裝置主體，2.殼體，3.多孔板A，4.蓄熱式換熱器，5.隔板A，6.多孔板B， 7.燃燒室、8.多孔介質(zhì)填充床，9.小孔隙率泡沫陶瓷，10.大孔隙率泡沫陶瓷，11.煙氣抽吸 裝置，12.煙氣抽吸裝置閥門(mén)，13.多孔板C，14.點(diǎn)火空間，15.燃燒器，16.保溫層，17.進(jìn)氣 管，18.排氣管，19.換向閥門(mén)，20.密封墊A，21.密封墊B，22.閥門(mén)氣流通道，23.底部氣流 通道A，24.底部氣流通道B，25.閥門(mén)驅(qū)動(dòng)軸，26.底部氣流通道外殼，27.底板，28.底板進(jìn) 排氣口 A，29.底板進(jìn)排氣口 B，30.隔板B，31.甲烷濃度傳感器A，32.溫度傳感器A，33.甲 烷濃度傳感器B，34.溫度傳感器B，35.溫度傳感器C，36.溫度傳感器D，37.信號(hào)傳輸線， 38.控制柜，39.氣流正向流動(dòng)，40.氣流反向流動(dòng)。
具體實(shí)施例方式如圖1、圖2和圖3所示，蓄熱式超低熱值燃?xì)馓幚砑澳芰坷醚b置包括裝置主體、 周期換向氣流流通管路和測(cè)量與控制系統(tǒng)。裝置主體1由殼體2、多孔板A3、蓄熱式換熱器 4、隔板A5、多孔板B6、燃燒室7、多孔介質(zhì)填充床8、小孔隙率泡沫陶瓷9、大孔隙率泡沫陶瓷 10、煙氣抽吸裝置11、煙氣抽吸裝置閥門(mén)12、多孔板C13、點(diǎn)火空間14、燃燒器15和保溫層 16構(gòu)成。隔板B30將底部氣流通道分為底部氣流通道A23和底部氣流通道B24。底部氣流 通道外殼26和隔板B30支撐多孔板A3，多孔板A3托起對(duì)稱布置在左右隔板A5外側(cè)的兩個(gè) 蓄熱式換熱器4。多孔板A3、保溫層16內(nèi)壁面和多孔板B6構(gòu)成矩形蓄熱式換熱器4填充 空間。矩形蓄熱式換熱器4填充空間內(nèi)填充大孔的蜂窩陶瓷。兩側(cè)多孔板B6和裝置主體 1前后保溫層16內(nèi)壁面構(gòu)成燃燒室7。燃燒室7內(nèi)，在點(diǎn)火空間14兩側(cè)對(duì)稱布置兩個(gè)多孔 介質(zhì)填充床8。多孔介質(zhì)填充床8內(nèi)填充小孔隙率泡沫陶瓷9和大孔隙率泡沫陶瓷10填充 材料，小孔隙率泡沫陶瓷9孔徑小于燃燒火焰淬熄直徑。燃燒器15布置在燃燒室7點(diǎn)火空間14頂部。煙氣抽吸裝置11布置在燃燒室7大孔隙率泡沫陶瓷10填充材料內(nèi)。煙氣抽 吸裝置閥門(mén)12安裝在煙氣抽吸裝置11出口管路上。裝置主體1殼體2內(nèi)側(cè)壁面和頂部壁 面布置保溫層16，保溫層16內(nèi)填充的是絕熱材料。周期換向氣流流通管路由進(jìn)氣管17、排 氣管18、換向閥門(mén)19、密封墊A20、密封墊B21、閥門(mén)氣流通道22、底部氣流通道A23、底部氣 流通道B24、閥門(mén)驅(qū)動(dòng)軸25、底部氣流通道外殼26、底板27、底板進(jìn)排氣口 A28、底板進(jìn)排氣 口 B29、隔板B30構(gòu)成。換向閥門(mén)19上端面與密封墊A20連接，密封墊A20與底板27下表 面連接。換向閥門(mén)19下端面與密封墊B21連接，密封墊B21與排氣管18外表面連接。由 電機(jī)帶動(dòng)的傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)閥門(mén)驅(qū)動(dòng)軸25旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)換向閥門(mén)19周期旋轉(zhuǎn)180度角度， 進(jìn)氣管17周期交替地與底板進(jìn)排氣口 A28和底板進(jìn)排氣口 B29連通，閥門(mén)氣流通道22周 期交替地與底板進(jìn)排氣口 B29和底板進(jìn)排氣口 A28連通，形成裝置內(nèi)周期交替氣流正向流 動(dòng)39和氣流反向流動(dòng)40。測(cè)量與控制系統(tǒng)包括甲烷濃度傳感器A31、溫度傳感器A32、甲 烷濃度傳感器B33、溫度傳感器B34、溫度傳感器C35、溫度傳感器D36、信號(hào)傳輸線37和控 制柜38構(gòu)成。傳感器信號(hào)傳輸線37與控制柜38相連接。甲烷濃度傳感器A31和溫度傳 感器A32固定在進(jìn)氣管17的外壁面上，傳感器探針插入進(jìn)氣管的管道內(nèi)。甲烷濃度傳感器 B33和溫度傳感器B34固定在排氣管的外壁面上，傳感器探針插入排氣管的管道內(nèi)。溫度傳 感器C35布置裝置主體1殼體2的外壁面上，傳感器探針插入蓄熱式換熱器4的填充介質(zhì) 內(nèi)。溫度傳感器D36布置裝置主體1殼體2的外壁面上，傳感器探針插入燃燒室左右兩個(gè) 多孔介質(zhì)填充床8的填充介質(zhì)內(nèi)。 本發(fā)明的工作過(guò)程是在啟動(dòng)蓄熱式超低熱值燃?xì)?稀瓦斯)處理及能量利用裝 置時(shí)，將換向閥門(mén)19周向角度置于進(jìn)氣管17與底板進(jìn)排氣口 A28連通，閥門(mén)氣流通道22 將底板進(jìn)排氣口 B24和排氣管18連通，形成氣流正向流動(dòng)39通道。燃燒器15點(diǎn)火，燃?xì)?在燃燒室7內(nèi)點(diǎn)火空間14燃燒釋放熱量加熱了多孔介質(zhì)填充床8和蓄熱式換熱器4內(nèi)的 填充介質(zhì)。多孔介質(zhì)填充床8內(nèi)填充介質(zhì)被加熱到超過(guò)甲烷氣體燃燒發(fā)生溫度后，引入超 低熱值燃?xì)猓P(guān)閉燃燒器。超低熱值燃?xì)庠谌紵?內(nèi)的兩個(gè)多孔介質(zhì)填充床8內(nèi)燃燒，將 燃燒釋放的熱量傳遞并儲(chǔ)存在燃燒室7右側(cè)多孔介質(zhì)填充床8和右側(cè)蓄熱式換熱器4的填 充介質(zhì)內(nèi)。經(jīng)過(guò)半個(gè)周期后，將換向閥門(mén)19置于進(jìn)氣管17與底板進(jìn)排氣口 B29連通，閥門(mén) 氣流通道22連通底板進(jìn)排氣口 A28和排氣管18，形成氣流反向流動(dòng)40通道。進(jìn)入裝置的 超低熱值燃?xì)?，被右?cè)多孔介質(zhì)填充床8和右側(cè)蓄熱式換熱器4內(nèi)填充介質(zhì)的熱量預(yù)熱后， 在多孔介質(zhì)填充床8內(nèi)燃燒，又將燃燒釋放出的熱量傳遞并儲(chǔ)存于左側(cè)多孔介質(zhì)填充床8 和左側(cè)蓄熱式換熱器4填充介質(zhì)內(nèi)，將被用于預(yù)熱下半個(gè)周期內(nèi)引入的超低熱值燃?xì)?。裝 置啟動(dòng)后，換向閥門(mén)19周期旋轉(zhuǎn)180度角度，超低熱值燃?xì)庠趦蓚€(gè)多孔介質(zhì)填充床8內(nèi)周 期正反方向流動(dòng)，形成自維持逆流無(wú)焰燃燒。由于燃燒室7多孔介質(zhì)填充床8內(nèi)小孔隙率 多孔介質(zhì)9孔徑小于淬熄直徑，所以，燃燒能夠被控制在燃燒室8內(nèi)。同時(shí)，甲烷濃度傳感 器A31、溫度傳感器A32、甲烷濃度傳感器B33、溫度傳感器B34、溫度傳感器C35和溫度傳感 器D36將測(cè)量的溫度信號(hào)和甲烷濃度信號(hào)傳入控制柜38中，控制柜38微機(jī)接收信號(hào)并產(chǎn) 生反饋控制信號(hào)。多孔介質(zhì)填充床8內(nèi)的溫度升高到一定程度，控制柜38微機(jī)控制系統(tǒng)自 動(dòng)打開(kāi)煙氣抽氣裝置閥門(mén)12，啟動(dòng)煙氣抽氣裝置11進(jìn)行煙氣抽吸。如果多孔介質(zhì)填充床8 內(nèi)的溫度降低到一定程度，微機(jī)將控制自動(dòng)關(guān)閉煙氣抽氣裝置11，關(guān)閉煙氣抽氣裝置閥門(mén) 12。如果甲烷濃度過(guò)低，將自動(dòng)啟動(dòng)燃燒器15，用燃?xì)庠邳c(diǎn)火空間14內(nèi)補(bǔ)充燃燒來(lái)維持燃
5燒室7和蓄熱式換熱器4內(nèi)填充介質(zhì)正常運(yùn)行溫度。 本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例，任何在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)的等同構(gòu)思或者改 變，均列為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種蓄熱式超低熱值燃?xì)馓幚砑澳芰坷醚b置，包括裝置主體(1)、周期換向氣流流通管路，其特征在于還包括測(cè)量與控制系統(tǒng)，并且所述的裝置主體(1)的燃燒室(7)內(nèi)大孔隙率泡沫陶瓷(10)填充材料中設(shè)置煙氣抽吸裝置(11)，煙氣抽吸裝置閥門(mén)(12)安裝在煙氣抽吸裝置(11)出口管路上。
2.如權(quán)利要求1所述的蓄熱式超低熱值燃?xì)馓幚砑澳芰坷醚b置，其特征在于所述 的裝置主體(1)包括殼體⑵、多孔板A(3)、蓄熱式換熱器(4)、隔板A(5)、多孔板B(6)、燃 燒室(7)、多孔介質(zhì)填充床(8)、小孔隙率泡沫陶瓷(9)、大孔隙率泡沫陶瓷(10)、煙氣抽吸 裝置(11)、煙氣抽吸裝置閥門(mén)(12)、多孔板C(13)、點(diǎn)火空間(14)、燃燒器(15)和保溫層 (16)；底部氣流通道外殼(26)和隔板B(30)支撐多孔板A(3)，多孔板A(3)托起對(duì)稱布置在 左右隔板A(5)外側(cè)的兩個(gè)矩形蓄熱式換熱器(4)，矩形蓄熱式換熱器(4)填充空間內(nèi)填充 大孔的蜂窩陶瓷，燃燒室(7)內(nèi)，在點(diǎn)火空間(15)兩側(cè)對(duì)稱布置兩個(gè)多孔介質(zhì)填充床(8)， 多孔介質(zhì)填充床(8)內(nèi)填充小孔隙率泡沫陶瓷(9)和大孔隙率泡沫陶瓷(10)填充材料，小 孔隙率泡沫陶瓷(9)孔徑小于燃燒火焰淬熄直徑，煙氣抽吸裝置(11)布置在燃燒室大孔隙 率泡沫陶瓷(10)填充材料內(nèi)，裝置主體(1)殼體內(nèi)側(cè)壁面和頂部壁面布置保溫層(16)。
3.如權(quán)利要求1所述的蓄熱式超低熱值燃?xì)馓幚砑澳芰坷醚b置，其特征在于所述 的周期換向氣流流通管路包括進(jìn)氣管(17)、排氣管(18)、換向閥門(mén)(19)、密封墊A(20)、密 封墊B (21)、閥門(mén)氣流通道(22)、底部氣流通道A(23)、底部氣流通道B (24)、閥門(mén)驅(qū)動(dòng)軸 (25)、底部氣流通道外殼(26)、底板(27)、底板進(jìn)排氣口 A(28)、底板進(jìn)排氣口 B(29)、隔板 B(30)；由電機(jī)帶動(dòng)的傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)閥門(mén)驅(qū)動(dòng)軸(25)旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)換向閥門(mén)(19)周期旋 轉(zhuǎn)180度角度，進(jìn)氣管(17)周期交替地與底板進(jìn)排氣口 A (28)和底板進(jìn)排氣口 B (29)連通， 閥門(mén)氣流通道(22)周期交替地與底板進(jìn)排氣口 B (29)和底板進(jìn)排氣口 A (28)連通，形成裝 置內(nèi)周期交替氣流正向流動(dòng)和氣流反向流動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1所述的蓄熱式超低熱值燃?xì)馓幚砑澳芰坷醚b置，其特征在于所述 的測(cè)量與控制系統(tǒng)包括甲烷濃度傳感器A (31)、溫度傳感器A (32)、甲烷濃度傳感器B (33)、 溫度傳感器B (34)、溫度傳感器C (35)、溫度傳感器D (36)、信號(hào)傳輸線(37)和控制柜(38) 構(gòu)成，傳感器信號(hào)傳輸線(37)與控制柜(38)相連接，甲烷濃度傳感器A(31)和溫度傳感器 A(32)固定在進(jìn)氣管(17)的外壁面上，此兩個(gè)傳感器探針插入進(jìn)氣管(17)的管道內(nèi)，甲烷 濃度傳感器B (33)和溫度傳感器B (34)固定在排氣管(18)的外壁面上，此兩個(gè)傳感器探針 插入排氣管(18)的管道內(nèi)，溫度傳感器C(35)布置裝置主體(1)殼體(2)的外壁面上，其 傳感器探針插入蓄熱式換熱器(4)的填充介質(zhì)內(nèi)，溫度傳感器D (36)布置裝置主體殼體的 外壁面上，其傳感器探針插入燃燒室(7)左右兩個(gè)多孔介質(zhì)填充床(8)的填充介質(zhì)內(nèi)。
全文摘要
一種蓄熱式超低熱值燃?xì)馓幚砑澳芰坷醚b置，應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中超低熱值燃?xì)獾耐鶑?fù)流動(dòng)蓄熱式燃燒技術(shù)中，裝置由裝置主體、周期換向氣流流通管路和測(cè)量與控制系統(tǒng)構(gòu)成。礦井乏風(fēng)、城市垃圾填埋產(chǎn)生的氣體、自然界和人類生活中生物質(zhì)熱解和陰燃(如燃池取暖)過(guò)程中產(chǎn)生的可燃?xì)怏w等含甲烷濃度極低的超低熱值燃?xì)饪稍谄渲锌蓪?shí)現(xiàn)自維持燃燒，而且，由于燃燒室多孔介質(zhì)填充床內(nèi)填充的小孔隙率多孔介質(zhì)孔徑小于淬熄直徑，所以，燃燒能夠被控制在燃燒室內(nèi)。另外，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)超低熱值燃?xì)馊紵a(chǎn)生的部分熱量被煙氣抽吸裝置抽吸出來(lái)，送至常規(guī)的余熱鍋爐用于加熱熱水供熱或產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽用于發(fā)電，節(jié)能環(huán)保。
文檔編號(hào)F23D14/00GK101900332SQ20101016638
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者嚴(yán)春吉, 劉陽(yáng), 鄧洋波 申請(qǐng)人:大連海事大學(xué)