本發(fā)明屬于燃燒設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種多功能輻射管燃燒裝置。
背景技術(shù)：
目前的輻射管種類有電輻射管、常規(guī)燃氣輻射管、自身預(yù)熱式輻射管、蓄熱式輻射管，以及由這些基本形式演變出來的各種類型的輻射管。以上各種類別的輻射管技術(shù)，已經(jīng)相對成熟，但是也各自都有一定的局限性和不足。對于電輻射管，負荷控制自由，但是消耗高品位能源，成本高，不適合工業(yè)化；常規(guī)燃氣輻射管，負荷控制自由，燃燒穩(wěn)定，但是消耗高熱值燃料，同時排煙溫度高（排煙溫度即為燃燒煙氣溫度），熱效率低，同時易產(chǎn)生局部高溫，輻射管表面溫度不均勻性高，以及氮氧化物超標；自身預(yù)熱式燒嘴，輻射管內(nèi)結(jié)構(gòu)復雜，容易發(fā)生故障，制造成本高，空氣預(yù)熱溫度有限，排煙溫度依然不低于500℃；蓄熱式輻射管，解決了排煙溫度高的問題、以及輻射管表面不均勻性高的問題，但是在使用低熱值煤氣如高爐煤氣時，加熱溫度范圍受到限制，在低于650℃以下時，使用的安全性受到威脅，必須使用高熱值煤氣作為長明火，從而增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，單純的多孔介質(zhì)輻射管燃燒裝置排放煙氣中氮氧化物距離超低排放還有一定的差距。因此如何設(shè)計一種高效環(huán)保的輻射管燃燒裝置成為本領(lǐng)域亟需解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種多功能輻射管燃燒裝置，該裝置能有效降低排煙溫度，提高煙氣余熱回收利用率，節(jié)能效果明顯，同時將煙氣脫硝處理措施應(yīng)用于輻射管燃燒裝置，集脫硝與節(jié)能一體化，有效地降低了煙氣中氮氧化物排放，系統(tǒng)更加環(huán)保，綜合投資成本降低。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
本發(fā)明提出了一種多功能輻射管燃燒裝置，根據(jù)本發(fā)明的實施例，包括：A側(cè)燃燒輻射管、B側(cè)燃燒輻射管以及將所述A側(cè)燃燒輻射管和B側(cè)燃燒輻射管進行連接的過渡輻射管，其中，所述過渡輻射管的兩端分別與所述A側(cè)燃燒輻射管和B側(cè)燃燒輻射管的一端進行連接，位于所述A側(cè)燃燒輻射管的另一端處依次設(shè)有空氣和燃氣混合氣體入口/排煙出口、低溫蓄熱體、脫硝催化劑區(qū)和多孔介質(zhì)層區(qū)，其中，所述低溫蓄熱體、脫硝催化劑區(qū)和多孔介質(zhì)層區(qū)位于所述A側(cè)燃燒輻射管的內(nèi)部，所述多孔介質(zhì)層區(qū)的一端設(shè)有電子點火裝置和還原劑入口，所述電子點火裝置位于所述多孔介質(zhì)層區(qū)的上方且其一端伸入所述多孔介質(zhì)層區(qū)，另一端位于所述A側(cè)燃燒輻射管的外部，用于將所述空氣和燃氣混合氣體進行點燃燃燒，所述還原劑入口位于所述多孔介質(zhì)層區(qū)的下方且其一端伸入所述多孔介質(zhì)層區(qū)，另一端位于所述A側(cè)燃燒輻射管的外部，用于當A側(cè)為排煙側(cè)時通入還原劑流經(jīng)所述脫硝催化劑區(qū)，進行脫硝反應(yīng)，降低氮氧化物的排放，所述B側(cè)燃燒輻射管的結(jié)構(gòu)與所述A側(cè)燃燒輻射管相同。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述A側(cè)燃燒輻射管和B側(cè)燃燒輻射管均為直管，過渡輻射管為半圓形，所述A側(cè)燃燒輻射管、B側(cè)燃燒輻射管和過渡輻射管的內(nèi)徑均為300mm；所述A側(cè)燃燒輻射管和B側(cè)燃燒輻射管沿所述半圓圓心軸向?qū)ΨQ設(shè)置。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述空氣和燃氣混合氣體入口/排煙出口為DN100的管道；所述脫硝催化劑區(qū)域長度和寬度均為300mm，用于填充脫硝催化劑，與所述還原劑發(fā)生脫硝反應(yīng)；所述多孔介質(zhì)層區(qū)域長度為1500mm，寬度為300mm，其為孔徑為2-4mm的泡沫陶瓷。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明所述的多功能輻射管燃燒裝置，采用多孔介質(zhì)填充輻射管，以適應(yīng)多工況，大調(diào)節(jié)比，無極連續(xù)可調(diào)，提高現(xiàn)輻射管表面溫度的均勻性，同時煙氣脫硝與多孔介質(zhì)輻射管集成，具有脫硝節(jié)能環(huán)保的特點。
在本發(fā)明的另一方面，提供了一種利用前面所述的多功能輻射管燃燒裝置進行燃燒的方法，根據(jù)本發(fā)明的實施例，包括以下步驟：第一步：當所述A側(cè)燃燒輻射管為燃燒側(cè)，B側(cè)燃燒輻射管為排煙側(cè)；經(jīng)所述空氣和燃氣混合氣體入口向所述A側(cè)燃燒輻射管通入所述空氣和燃氣混合氣體，所述空氣和燃氣混合氣體依次經(jīng)過A側(cè)所述低溫蓄熱體、脫硝催化劑區(qū)和多孔介質(zhì)層區(qū)；第二步：所述空氣和燃氣混合氣體到達A側(cè)所述多孔介質(zhì)層區(qū)后，啟動所述電子點火裝置，點燃所述空氣和燃氣混合氣體,在所述多孔介質(zhì)層區(qū)進行燃燒產(chǎn)生高溫煙氣，高溫煙氣再進入所述過渡輻射管并將其加熱，再流經(jīng)并加熱所述B側(cè)的多孔介質(zhì)層區(qū)，所述高溫煙氣在加熱B側(cè)多孔介質(zhì)層區(qū)和過渡輻射管時自身溫度降低；第三步：當煙氣到達B側(cè)多孔介質(zhì)層區(qū)時，通過所述B側(cè)還原劑入口噴入還原劑，所述還原劑與所述煙氣一起進入所述B側(cè)脫硝催化劑區(qū)，進行脫硝反應(yīng)，經(jīng)過反應(yīng)后的煙氣流經(jīng)所述低溫蓄熱體進一步降低煙氣自身溫度，最后煙氣以低溫的狀態(tài)經(jīng)過B側(cè)所述排煙出口排出；第四步：經(jīng)過一段時間進行換向，所述B側(cè)燃燒輻射管為燃燒側(cè)，A側(cè)燃燒輻射管為排煙側(cè)，工作方式與所述A側(cè)燃燒輻射管為燃燒側(cè)時相同。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，A側(cè)燃燒輻射管和B側(cè)燃燒輻射管的功率為50-250kw，所述燃氣是熱值為750 kcal/Nm3的高爐煤氣，額定煤氣流量為175Nm3/h，所述空氣過剩系數(shù)為1，助燃空氣量為125 Nm3/h。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述步驟二中：所述高溫煙氣的溫度為500-1100℃；所述步驟三中：所述低溫煙氣的溫度為小于150℃。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述A側(cè)燃燒輻射管和B側(cè)燃燒輻射管每經(jīng)過半個燃燒周期進行交替換向燃燒/排煙。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述燃燒周期為：A側(cè)燃燒輻射管燃燒-B側(cè)燃燒輻射管排煙- B側(cè)燃燒輻射管燃燒-A側(cè)燃燒輻射管排煙。
本發(fā)明至少包括以下有益效果：本發(fā)明所述的裝置，可以適應(yīng)低熱值燃料的穩(wěn)定燃燒，且熱負荷調(diào)節(jié)比大，可實現(xiàn)各工況下，無極連續(xù)可調(diào)；在多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)布置下，由于其熱量以輻射和熱傳導的方式向多孔介質(zhì)上游區(qū)域回流，預(yù)熱預(yù)混可燃氣體，使得燃燒器能穩(wěn)定工作，當熱負荷有較大波動時也不至于滅火，可以實現(xiàn)最大調(diào)節(jié)比1:6；并且能有效降低排煙溫度，提高煙氣余熱回收利用率，節(jié)能效果明顯，同時首創(chuàng)將煙氣脫硝處理措施應(yīng)用于輻射管燃燒裝置，集脫硝與節(jié)能一體化，有效地降低了煙氣中氮氧化物排放，系統(tǒng)更加簡潔，綜合投資成本降低；同時本發(fā)明采用的多孔介質(zhì)具有良好的蓄熱性能，高溫煙氣先經(jīng)過多孔介質(zhì)層，使多孔介質(zhì)可以維持在較高溫度（混合氣的著火溫度以上），經(jīng)過初步降溫的高溫煙氣，在噴入還原劑條件下，再經(jīng)過脫硝催化劑，最后排出的煙氣中氮氧化物含量低于60 mg/m3，溫度能降到150℃以下，實現(xiàn)煙氣余熱的“極限”利用，省略了換熱器等附屬預(yù)熱回收設(shè)備，煙氣余熱利用效率得到明顯提高，從而獲得較高的能源利用率和環(huán)保效率，同時降低綜合投資成本、提高系統(tǒng)穩(wěn)定與安全性能；此外，本發(fā)明的間斷換向式燃燒，可以促進兩側(cè)多孔介質(zhì)內(nèi)的溫度均勻性，而高溫的多孔介質(zhì)與輻射管之間是固體之間的導熱和輻射傳熱，由于黑度大，輻射傳熱效率高，可以實現(xiàn)輻射管溫度與多孔介質(zhì)之間的極小溫差（小于50℃），極大的提高了能量利用效率，同時降低了輻射管表面的溫度均勻性，延長了輻射管的使用壽命。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的一種多功能輻射管燃燒裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，A側(cè)燃燒輻射管1，B側(cè)燃燒輻射管2，過渡輻射管3，空氣和燃氣混合氣體入口/排煙出口4，低溫蓄熱體5，脫硝催化劑區(qū)6，多孔介質(zhì)層區(qū)7，電子點火裝置8，還原劑入口9。
具體實施方式
為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。下面描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。實施例中未注明具體技術(shù)或條件的，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻所描述的技術(shù)或條件或者按照產(chǎn)品說明書進行。
本發(fā)明提出了一種多功能輻射管燃燒裝置，圖1為本發(fā)明的一種多功能輻射管燃燒裝置結(jié)構(gòu)示意圖，根據(jù)本發(fā)明的實施例，參照圖1所示，本發(fā)明所述裝置包括：A側(cè)燃燒輻射管1、B側(cè)燃燒輻射管2以及將所述A側(cè)燃燒輻射管和B側(cè)燃燒輻射管進行連接的過渡輻射管3。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，本發(fā)明所述輻射管的具體形狀不受限制，本發(fā)明所述A側(cè)燃燒輻射管和B側(cè)燃燒輻射管均為直管，過渡輻射管為半圓形，所述A側(cè)燃燒輻射管、B側(cè)燃燒輻射管和過渡輻射管的內(nèi)徑均為300mm。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，參照圖1所示，所述過渡輻射管的兩端分別與所述A側(cè)燃燒輻射管和B側(cè)燃燒輻射管的一端進行連接，位于所述A側(cè)燃燒輻射管的另一端處依次設(shè)有空氣和燃氣混合氣體入口/排煙出口4、低溫蓄熱體5、脫硝催化劑區(qū)6和多孔介質(zhì)層區(qū)7，其中，所述低溫蓄熱體、脫硝催化劑區(qū)和多孔介質(zhì)層區(qū)位于所述A側(cè)燃燒輻射管的內(nèi)部，所述多孔介質(zhì)層區(qū)的一端設(shè)有電子點火裝置8和還原劑入口9，所述電子點火裝置位于所述多孔介質(zhì)層區(qū)的上方且其一端伸入所述多孔介質(zhì)層區(qū)，另一端位于所述A側(cè)燃燒輻射管的外部，用于將所述空氣和燃氣混合氣體進行點燃燃燒，所述還原劑入口位于所述多孔介質(zhì)層區(qū)的下方且其一端伸入所述多孔介質(zhì)層區(qū)，另一端位于所述A側(cè)燃燒輻射管的外部，用于當A側(cè)為排煙側(cè)時通入還原劑流經(jīng)所述脫硝催化劑區(qū)，進行脫硝反應(yīng)，降低氮氧化物的排放，所述B側(cè)燃燒輻射管的結(jié)構(gòu)與所述A側(cè)燃燒輻射管相同，且二者沿所述過渡輻射管的圓心軸向?qū)ΨQ設(shè)置。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，本發(fā)明所述空氣和燃氣混合氣體入口/排煙出口為DN100的管道；所述脫硝催化劑區(qū)域長度和寬度均為300mm，用于填充脫硝催化劑，與所述還原劑發(fā)生脫硝反應(yīng)；根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，本發(fā)明所述多孔介質(zhì)層的具體材質(zhì)不受限制，本發(fā)明優(yōu)選為孔徑為2-4mm的泡沫陶瓷，其區(qū)域長度為1500mm，寬度為300mm。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，將脫硝催化劑布置在多孔介質(zhì)層區(qū)與低溫蓄熱體之間，經(jīng)多孔介質(zhì)層區(qū)流出的煙氣，速度均勻，有利于與所述還原劑入口噴入還原劑的充分混合，同時取消了常規(guī)脫硝方式所需的格柵、均布器之類的裝置，由于脫硝催化劑的布置，在保證穩(wěn)定燃燒工況的前提下，較常規(guī)多孔介質(zhì)輻射管燃燒裝置，降低氮氧化物排放的同時減少了多孔介質(zhì)的用量。
在本發(fā)明的另一方面，提供了一種利用前面所述多功能輻射管燃燒裝置進行燃燒的方法，根據(jù)本本發(fā)明的實施例，包括以下步驟：第一步：當所述A側(cè)燃燒輻射管為燃燒側(cè)，B側(cè)燃燒輻射管為排煙側(cè)，經(jīng)所述空氣和燃氣混合氣體入口向所述A側(cè)燃燒輻射管通入所述空氣和燃氣混合氣體，所述空氣和燃氣混合氣體依次經(jīng)過A側(cè)所述低溫蓄熱體、脫硝催化劑區(qū)和多孔介質(zhì)層區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述A側(cè)燃燒輻射管和B側(cè)燃燒輻射管的功率為50-250kw，所述燃氣是熱值為750 kcal/Nm3的高爐煤氣，額定煤氣流量為175Nm3/h，所述空氣過剩系數(shù)為1，助燃空氣量為125 Nm3/h。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，第二步：所述空氣和燃氣混合氣體到達A側(cè)所述多孔介質(zhì)層區(qū)后，啟動所述電子點火裝置，點燃所述空氣和燃氣混合氣體,在所述多孔介質(zhì)層區(qū)進行燃燒產(chǎn)生溫度為500-1100℃的高溫煙氣，高溫煙氣再進入所述過渡輻射管并將其加熱，再流經(jīng)并加熱所述B側(cè)的多孔介質(zhì)層區(qū)，所述高溫煙氣在加熱B側(cè)多孔介質(zhì)層區(qū)和過渡輻射管時自身溫度降低。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，第三步：當煙氣到達B側(cè)多孔介質(zhì)層區(qū)時，通過所述B側(cè)還原劑入口噴入還原劑，所述還原劑與所述煙氣一起進入所述B側(cè)脫硝催化劑區(qū)，進行脫硝反應(yīng)，經(jīng)過反應(yīng)后的煙氣流經(jīng)所述低溫蓄熱體進一步降低煙氣自身溫度，最后煙氣以溫度為小于150℃的低溫狀態(tài)經(jīng)過B側(cè)所述排煙出口排出。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，第四步：經(jīng)過一段時間進行換向，所述B側(cè)燃燒輻射管為燃燒側(cè)，A側(cè)燃燒輻射管為排煙側(cè)，工作方式與所述A側(cè)燃燒輻射管為燃燒側(cè)時相同，兩側(cè)每經(jīng)過半個燃燒周期進行交替換向燃燒/排煙。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述燃燒周期為：A側(cè)燃燒輻射管燃燒-B側(cè)燃燒輻射管排煙- B側(cè)燃燒輻射管燃燒-A側(cè)燃燒輻射管排煙。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明所述的多功能輻射管燃燒裝置，采用多孔介質(zhì)填充輻射管，以適應(yīng)多工況，大調(diào)節(jié)比，無極連續(xù)可調(diào)，提高現(xiàn)輻射管表面溫度的均勻性，同時煙氣脫硝與多孔介質(zhì)輻射管集成，具有脫硝節(jié)能環(huán)保的特點。
在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示意性實施例”、“示例”、“具體示例”或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是點連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型，同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本申請的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處。