本實(shí)用新型屬于燃燒設(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(lèi)有電輻射管、常規(guī)燃?xì)廨椛涔堋⒆陨眍A(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(lái)的各種類(lèi)型的輻射管。以上各種類(lèi)別的輻射管技術(shù)，已經(jīng)相對(duì)成熟，但是也各自都有一定的局限性和不足。對(duì)于電輻射管，負(fù)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?xì)廨椛涔埽?fù)荷控制自由，燃燒穩(wěn)定，但是消耗高熱值燃料，同時(shí)排煙溫度高（排煙溫度即為燃燒煙氣溫度），熱效率低，同時(shí)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(biāo)；自身預(yù)熱式燒嘴，輻射管內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)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(wèn)題、以及輻射管表面不均勻性高的問(wèn)題，但是在使用低熱值煤氣如高爐煤氣時(shí)，加熱溫度范圍受到限制，在低于650℃以下時(shí)，使用的安全性受到威脅，必須使用高熱值煤氣作為長(zhǎng)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(jì)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(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型針對(duì)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(shí)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(wèn)題，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為：
本實(shí)用新型提出了一種多功能輻射管燃燒裝置，根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)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(jìn)行連接的過(guò)渡輻射管，其中，所述過(guò)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(jìn)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?xì)饣旌蠚怏w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(diǎn)火裝置和還原劑入口，所述電子點(diǎn)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?xì)饣旌蠚怏w進(jìn)行點(diǎn)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(dāng)A側(cè)為排煙側(cè)時(shí)通入還原劑流經(jīng)所述脫硝催化劑區(qū)，進(jìn)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。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本實(shí)用新型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(wú)極連續(xù)可調(diào)，提高現(xiàn)輻射管表面溫度的均勻性，同時(shí)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(diǎn)。
根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)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(guò)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(guò)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)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述空氣和燃?xì)饣旌蠚怏w入口/排煙出口為DN100的管道；所述脫硝催化劑區(qū)域長(zhǎng)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(zhǎng)度為1500mm，寬度為300mm，其為孔徑為2-4mm的泡沫陶瓷。
本實(shí)用新型至少包括以下有益效果：本實(shí)用新型所述的裝置，可以適應(yīng)低熱值燃料的穩(wěn)定燃燒，且熱負(fù)荷調(diào)節(jié)比大，可實(shí)現(xiàn)各工況下，無(wú)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(dǎo)的方式向多孔介質(zhì)上游區(qū)域回流，預(yù)熱預(yù)混可燃?xì)怏w，使得燃燒器能穩(wěn)定工作，當(dāng)熱負(fù)荷有較大波動(dòng)時(shí)也不至于滅火，可以實(shí)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(shí)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(jiǎn)潔，綜合投資成本降低；同時(shí)本實(shí)用新型采用的多孔介質(zhì)具有良好的蓄熱性能，高溫?zé)煔庀冉?jīng)過(guò)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(guò)初步降溫的高溫?zé)煔?，在噴入還原劑條件下，再經(jīng)過(guò)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(shí)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(shí)降低綜合投資成本、提高系統(tǒng)穩(wěn)定與安全性能；此外，本實(shí)用新型的間斷換向式燃燒，可以促進(jìn)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(dǎo)熱和輻射傳熱，由于黑度大，輻射傳熱效率高，可以實(shí)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(shí)降低了輻射管表面的溫度均勻性，延長(zhǎng)了輻射管的使用壽命。
附圖說(shuō)明
圖1為本實(shí)用新型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(guò)渡輻射管3，空氣和燃?xì)饣旌蠚怏w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(diǎn)火裝置8，還原劑入口9。
具體實(shí)施方式
為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。下面描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。實(shí)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(xiàn)所描述的技術(shù)或條件或者按照產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。
本實(shí)用新型提出了一種多功能輻射管燃燒裝置，圖1為本實(shí)用新型的一種多功能輻射管燃燒裝置結(jié)構(gòu)示意圖，根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，參照?qǐng)D1所示，本實(shí)用新型所述裝置包括：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(jìn)行連接的過(guò)渡輻射管3。根據(jù)本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，本實(shí)用新型所述輻射管的具體形狀不受限制，本實(shí)用新型所述A側(cè)燃燒輻射管和B側(cè)燃燒輻射管均為直管，過(guò)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(guò)渡輻射管的內(nèi)徑均為300mm。
根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，參照?qǐng)D1所示，所述過(guò)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(jìn)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?xì)饣旌蠚怏w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(diǎn)火裝置8和還原劑入口9，所述電子點(diǎn)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?xì)饣旌蠚怏w進(jìn)行點(diǎn)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(dāng)A側(cè)為排煙側(cè)時(shí)通入還原劑流經(jīng)所述脫硝催化劑區(qū)，進(jìn)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(guò)渡輻射管的圓心軸向?qū)ΨQ設(shè)置。
根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，本實(shí)用新型所述空氣和燃?xì)饣旌蠚怏w入口/排煙出口為DN100的管道；所述脫硝催化劑區(qū)域長(zhǎng)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)本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，本實(shí)用新型所述多孔介質(zhì)層的具體材質(zhì)不受限制，本實(shí)用新型優(yōu)選為孔徑為2-4mm的泡沫陶瓷，其區(qū)域長(zhǎng)度為1500mm，寬度為300mm。
根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)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(shí)取消了常規(guī)脫硝方式所需的格柵、均布器之類(lèi)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(shí)減少了多孔介質(zhì)的用量。
在本實(shí)用新型的另一方面，提供了一種利用前面所述多功能輻射管燃燒裝置進(jìn)行燃燒的方法，根據(jù)本本實(shí)用新型的實(shí)施例，包括以下步驟：第一步：當(dāng)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?xì)饣旌蠚怏w入口向所述A側(cè)燃燒輻射管通入所述空氣和燃?xì)饣旌蠚怏w，所述空氣和燃?xì)饣旌蠚怏w依次經(jīng)過(guò)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)本實(shí)用新型的實(shí)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?xì)馐菬嶂禐?50 kcal/Nm3的高爐煤氣，額定煤氣流量為175Nm3/h，所述空氣過(guò)剩系數(shù)為1，助燃空氣量為125 Nm3/h。
根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，第二步：所述空氣和燃?xì)饣旌蠚怏w到達(dá)A側(cè)所述多孔介質(zhì)層區(qū)后，啟動(dòng)所述電子點(diǎn)火裝置，點(diǎn)燃所述空氣和燃?xì)饣旌蠚怏w,在所述多孔介質(zhì)層區(qū)進(jìn)行燃燒產(chǎn)生溫度為500-1100℃的高溫?zé)煔猓邷責(zé)煔庠龠M(jìn)入所述過(guò)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?zé)煔庠诩訜酈側(cè)多孔介質(zhì)層區(qū)和過(guò)渡輻射管時(shí)自身溫度降低。
根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，第三步：當(dāng)煙氣到達(dá)B側(cè)多孔介質(zhì)層區(qū)時(shí)，通過(guò)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(jìn)入所述B側(cè)脫硝催化劑區(qū)，進(jìn)行脫硝反應(yīng)，經(jīng)過(guò)反應(yīng)后的煙氣流經(jīng)所述低溫蓄熱體進(jìn)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(guò)B側(cè)所述排煙出口排出。
根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，第四步：經(jīng)過(guò)一段時(shí)間進(jìn)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(shí)相同，兩側(cè)每經(jīng)過(guò)半個(gè)燃燒周期進(jìn)行交替換向燃燒/排煙。
根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)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)本實(shí)用新型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(wú)極連續(xù)可調(diào)，提高現(xiàn)輻射管表面溫度的均勻性，同時(shí)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(diǎn)。
在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示意性實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“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實(shí)用新型和簡(jiǎn)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(duì)本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)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(gè)或者更多個(gè)該特征。在本實(shí)用新型的描述中，除非另有說(shuō)明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。
在本實(shí)用新型的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“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(jī)械連接，也可以是點(diǎn)連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)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(yǔ)在本實(shí)用新型中的具體含義。
盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型，同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本申請(qǐng)的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處。