CN1818468A - 一种往复流动下多孔介质超绝热燃烧方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
一种往复流动下多孔介质超绝热燃烧方法及其装置，属于往复流动下多孔介质内稀薄乃至极其稀薄气体超绝热燃烧技术领域。本发明的装置由泡沫陶瓷燃烧器、周期换向进排气管路系统和供应热水循环系统组成。工作原理是空气和燃气混合气体以一定时间间隔分别从燃烧器两端引入，在燃烧室多孔介质内实现周期往复流动燃烧、蓄热和放热，强化了燃烧，使得稀薄乃至及稀薄气体在其中能自维持燃烧，而且NO和CO排放很低，燃烧放出热量可以用于热水循环系统热源。本发明不仅可以用于处理工业有机废气、煤矿排气、垃圾填埋气和生物质可燃气体，而且还将这部分低品位能源加以利用。本发明适用于油田、煤矿、化工厂领域的废气处理和家庭、工业热水供应。
Description
技术领域
本发明属于往复流动下多孔介质内稀薄乃至极其稀薄气体超绝热燃烧技术领域。
背景技术
我国在能源利用上，一方面存在着效率低、污染环境、浪费严重等问题，另一方面，大量的低品位能源未被开发和利用。例如，矿井的乏风、石化加工过程中产生的含有热值的“废气”、城市垃圾填埋产生的气体、自然界和人类生活中生物质热解和阴燃(如燃池取暖)过程中产生的可燃气体等。由于这部分气体可燃成份稀薄，难以被常规的燃烧技术所利用，若直接排入大气中，不仅造成能源浪费，而且其所含有毒物质还会污染环境。所以，研究并开发出一种燃烧效率高、污染排放量低的稀薄燃烧技术，对经济建设和社会发展都具有非常重要的意义。通常情况下，混合气体在多孔介质内燃烧，反应热通过燃气流和多孔介质间的高效对流换热，转换成固体介质的强热辐射，向上游未燃预混合气体进行热反馈，大大提高燃烧稳定性和燃烧效率。如果混合气体在多孔介质内的流动方向作往复式周期转变，就能进一步增强蓄热效应，进一步强化燃烧，从而使稀薄乃至极稀薄可燃成份的混合气体或极低热值的气体在多孔介质内也可以实现自维持稳定燃烧，而且NO和CO排放也可以降到很低水平。应用这项燃烧技术研制的燃烧器，不仅可以回收利用大量低品位热能，还可以控制某些有害废气对环境的污染。
发明内容
本发明的目的就是提供一种回收利用大量低品位能源，控制某些有害废气对环境的污染的往复流动下多孔介质超绝热燃烧方法及其装置。
本发明的技术解决方案是：一种往复流动下多孔介质内稀薄乃至极其稀薄气体自维持燃烧的装置，由进气管路7、燃烧器2、换热器1、正向气流通路11、反向气流通路12、排气管路8、气流换向控制系统6构成，进气管路7和正、反向气流通路11、12连接，正、反向气流通路11、12与左右对称两个换热器1连接，两个换热器1与燃烧器2连接，正、反气流通路11、12与排气管路8连接，气流换向控制系统6与两对同步电磁阀4连接。其中燃烧器2由多孔介质泡沫陶瓷单元块16和18、脉冲点火探针17、石英玻璃管燃烧室21、燃烧器密封石墨15、绝热材料20、燃烧器外壳3、燃烧室取换盖板22构成。大于淬熄直径的多孔介质18对称填充在燃烧室21点火空间19的左右两侧，小于淬熄直径的多孔介质16对称填充在燃烧室的进出口端，燃烧器密封石墨15与燃烧室21进出口迷宫式连接，燃烧室密封石墨15与换热器密封石墨13连接，燃烧室21外包有绝热材料20，绝缘材料20外是燃烧器外壳3，燃烧器外壳3通过法兰14与换热器1连接。换热器由水程和气体流程构成，其中水程由上室24、下室27和贯穿铜散热片的铜列管25构成，挖槽钢板底座平面同另一块钢板板面用螺栓、螺母紧密连接形成三腔的上室24，另两块钢板同样连接形成两腔下室27，上室24、下室27用铜列管25连通。从下室两腔进、出水口9、10接出家用热水循环系统进、出水管。气体流程与燃烧器2连接。
使用往复流动下多孔介质超绝热燃烧装置方法，打开家用热水循环系统，使得换热器水程内产生水循环，化学当量比的空气和燃气混合气体进入燃烧室21，脉冲点火器17燃烧后，设定往复周期，气流换向控制系统6控制两对电磁阀4同步开关，实现气体管路内流体周期往复流动，逐渐缩小燃气流量而实现稀薄气体自维持燃烧，燃烧火焰被稳定在大于淬熄直径的多孔介质18内。燃烧排放热气通过换热器1加热家用循环热水，而燃烧排放烟气温度降为接近室温。
本发明所达到的有益效果和益处是：
1.应用本专利燃烧方法及装置，矿井的乏风、石化加工过程中产生的含有热值的“废气”、城市垃圾填埋产生的气体、自然界和人类生活中生物质热解和阴燃(如燃池取暖)过程中产生的可燃气体等可在其中自维持燃烧，即可以防止了他们对环境的污染，也对这些气体加以了利用。
2.本专利燃烧方法及装置，燃烧稳定，内部的温度分布特点有利于降低CO和NOx等污染物的排放。对于家用石油液化气燃料，燃烧排放中CO只有25ppm，NOx低于10ppm。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1是本发明的装置结构示意图。
图2是本发明燃烧器装配图。
图3是本发明燃烧器外壳装配图。
图4是本发明换热器装配图。
图中，1.换热器，2.燃烧器，3.燃烧器外壳，4.电磁阀，5.检测盘，6.气流通路控制系统，7.燃气和空气混合气体进口，8.废气出口，9.家用热水加热循环系统冷水进口，10.家用热水加热循环系统热水出口，11.气流正向流动通路，12.气流反向流动通路，13.换热器密封石墨，14.法兰，15.燃烧器密封石墨，16.小于淬熄直径的多孔介质，17.脉冲点火器，18.大于淬熄直径的多孔介质，19.点火空间，20.绝热材料，21.石英玻璃管燃烧室，22.燃烧室取换盖，23.气流进出口，24.换热器上室，25.铜列管，26.散热铜片，27.换热器下室，28.换热器外壳，29.法兰。
具体实施方式
一种往复流动下多孔介质内稀薄乃至极其稀薄气体自维持燃烧的装置，由进气管路7、燃烧器2、换热器1、正向气流通路11、反向气流通路12、排气管路8、气流换向控制系统6构成，进气管路7和正、反向气流通路11、12连接，正、反向气流通路11、12与左右对称两个换热器1连接，两个换热器1与燃烧器2连接，正、反气流通路11、12与排气管路8连接，气流换向控制系统6与两对同步电磁阀4连接。其中燃烧器2由多孔介质泡沫陶瓷单元块16和18、脉冲点火探针17、石英玻璃管燃烧室21、燃烧器密封石墨15、绝热材料20、燃烧器外壳3、燃烧室取换盖板22构成。大于淬熄直径的多孔介质18对称填充在燃烧室21点火空间19的左右两侧，小于淬熄直径的多孔介质16对称填充在燃烧室的进出口端，燃烧器密封石墨15与燃烧室21进出口迷宫式连接，燃烧室密封石墨15与换热器密封石墨13连接，燃烧室21外包有绝热材料20，绝缘材料20外是燃烧器外壳3，燃烧器外壳3通过法兰14与换热器1连接。换热器由水程和气体流程构成，其中水程由上室24、下室27和贯穿铜散热片的铜列管25构成，挖槽钢板底座平面同另一块钢板板面用螺栓、螺母紧密连接形成三腔的换热器上室24，另两块钢板同样连接形成两腔换热器下室27，上室24、下室27用铜列管25连通。从下室两腔进、出水口9、10接出家用热水循环系统进、出水管。气体流程与燃烧器2连接。
实施例一
小于淬熄直径的多孔介质是40ppi三氧化二铝泡沫陶瓷，大于淬熄直径的多孔介质是10到30ppi均一孔隙率的三氧化二铝泡沫陶瓷，打开家用热水循环系统，使得换热器内水程内产生水循环。气流流向控制电路置于单向流动设置，在爆炸极限之外，化学当量比为0.4的空气和燃气混合气体在进入燃烧室21，脉冲探针点火燃烧17，稳定燃烧30秒，设定往复周期60秒，气流换向控制系统6置于往复流动设置，两对电磁阀4同步开关，实现气体管路内流体周期往复流动，逐渐缩小燃气流量而实现稀薄气体自维持燃烧，而且火焰被控制在燃烧室21大于淬熄直径的多孔介质18内。燃烧排放热气通过换热器1加热水供家用热水，而燃烧排放温度降为接近室温。
实施例二
小于淬熄直径的多孔介质是40ppi三氧化二铝泡沫陶瓷，大于淬熄直径的多孔介质是直径为8到15mm的三氧化二铝陶瓷球堆积而成的，打开家用热水循环系统，使得换热器内水程内产生水循环。气流流向控制电路置于单向流动设置，在爆炸极限之外，化学当量比为0.4的空气和燃气混合气体在进入燃烧室21，脉冲探针点火燃烧17，稳定燃烧30秒，设定往复周期60秒，气流换向控制系统6置于往复流动设置，两对电磁阀4同步开关，实现气体管路内流体周期往复流动，逐渐缩小燃气流量而实现稀薄气体自维持燃烧，而且火焰被控制在燃烧室21大于淬熄直径的多孔介质18内。燃烧排放热气通过换热器1加热水供家用热水，而燃烧排放温度降为接近室温。
Claims (2)
1.一种往复流动下多孔介质超绝热燃烧装置，其特征在于，由进气管路(7)、燃烧器(2)、换热器(1)、正向气流通路(11)、反向气流通路(12)、排气管路(8)和气流换向控制系统(6)构成，进气管路(7)和正、反向气流通路(11)、(12)连接，正、反向气流通路(11)、(12)与左右对称两个换热器(1)连接，两个换热器(1)与燃烧器(2)连接，正、反气流通路(11)、(12)与排气管路(8)连接，气流换向控制系统(6)与两对同步电磁阀(4)连接；其中燃烧器(2)由多孔介质泡沫陶瓷单元块(16)和(18)、脉冲点火探针(17)、石英玻璃管燃烧室(21)、燃烧器密封石墨(15)、绝热材料(20)、燃烧器外壳(3)、燃烧室取换盖板(22)构成，它们依次连接是大于淬熄直径的多孔介质(18)对称填充在燃烧室(21)点火空间(19)的左右两侧，小于淬熄直径的多孔介质(16)对称填充在燃烧室的进出口端，燃烧器密封石墨(15)与燃烧室(21)进出口迷宫式连接，燃烧室密封石墨(15)与换热器密封石墨(13)连接，燃烧室(21)外包有绝热材料(20)，绝缘材料(20)外是燃烧器外壳(3)，燃烧器外壳(3)通过法兰(14)与换热器(1)连接；换热器由水程和气体流程构成，其中水程由上室(24)、下室(27)和贯穿铜散热片的铜列管(25)构成，挖槽钢板底座平面同另一块钢板板面用螺栓、螺母紧密连接形成三腔的换热器上室(24)，另两块钢板同样连接形成两腔换热器下室(27)，上室(24)、下室(27)用铜列管(25)连通；从下室两腔进、出水口(9)、(10)接出家用热水循环系统进、出水管；气体流程与燃烧器(2)连接。
2.使用权利要求1所述的一种往复流动下多孔介质超绝热燃烧装置进行超绝热燃烧的方法，其特征在于，打开家用热水循环系统，使得换热器水程内产生水循环，大于爆炸极限化学当量比的空气和燃气混合气体进入燃烧室(21)，通用脉冲点火器(17)点火燃烧后，设定往复周期5秒-120秒，气流换向控制系统(6)控制两对电磁阀(4)同步开关，实现气体管路内流体周期往复流动，逐渐缩小燃气流量当量比小于0.2，实现稀薄气体自维持燃烧，燃烧火焰被稳定在大于淬熄直径的多孔介质(18)内，燃烧排放热气通过换热器(1)加热家用循环热水，而燃烧排放烟气温度降为接近室温30℃左右。
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| CNA200610046108XA CN1818468A (zh) | 2006-03-15 | 2006-03-15 | 一种往复流动下多孔介质超绝热燃烧方法及其装置 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101900332A (zh) * | 2010-05-07 | 2010-12-01 | 大连海事大学 | 蓄热式超低热值燃气处理及能量利用装置 |
| CN106369633A (zh) * | 2015-07-21 | 2017-02-01 | 波音公司 | 点火‑淬熄系统、设备和方法 |
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2006
- 2006-03-15 CN CNA200610046108XA patent/CN1818468A/zh active Pending
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| CN106369633B (zh) * | 2015-07-21 | 2021-02-19 | 波音公司 | 点火-淬熄盖和点火-淬熄系统 |
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