[發明專利]低熱值燃氣高溫空氣燃燒系統及方法

無效

• 申請號: 200710040995.4
• 申請日: 2007-05-22
• 公開（公告）號: CN101285576A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 曹甄俊;朱彤
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: F23D14/66
• 分類號: F23D14/66
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明涉及低熱值燃氣蓄熱式燃燒裝置技術領域，特別涉及低熱值燃氣高溫空氣燃燒系統。

背景技術

高溫空氣燃燒技術(HiTAC)是二十世紀九十年代發展起來的新型燃燒技術，具有高效節能和低NO_X排放的雙重優越性。在大力推進節能與環保的中國，發展HiTAC技術具有十分重要的意義。高溫空氣燃燒技術目前主要在冶金加熱爐、玻璃熔爐等行業中使用，今后將進一步擴展到工業鍋爐、氣化爐、固體廢棄物焚燒爐等領域，有著廣泛的應用前景。

對于使用低熱值燃料的燃燒系統，如果對燃料不進行預熱，很難滿足工業加熱要求，因而大量的高爐煤氣等低熱值燃氣因無法使用被放散。只要對這些低熱值燃氣及其助燃空氣進行有效預熱，完全可以滿足工業加熱的高溫要求，這不僅可以節約大量的燃料，而且可以減少對大氣環境的污染，擴大了低熱值燃氣的應用范圍。

目前，用于低熱值燃氣高溫空氣燃燒領域使用的燃氣預熱手段主要是通過蓄熱體進行預熱，其基本流程是爐膛所排放的高溫煙氣被分成兩股分別輸送，在兩個氣體通道中置有蓄熱體用于對空氣和燃氣分別進行預熱。等蓄熱體蓄熱飽和時，再通過空氣四通換向閥和燃氣換向閥進行切換，進入下一個蓄熱和燃燒周期。需要指出的是，由于煙氣在氣體通道內的流量分配不易調節，使得燃氣預熱溫度不易控制，可能會由于燃氣預熱溫度過高而導致燃氣裂解，對系統安全性造成一定的影響。另外，由于煙氣中存在一定的氧，那么可能會導致燃氣在氣體通道中與氧氣混合發生燃燒或爆炸，嚴重影響系統的安全運行。此外在燃氣換向的瞬間，還可能會使燃氣造成泄露，加大了燃氣意外燃燒的風險。

發明內容

針對上述缺點，本發明的目的在于提供一種新型高溫空氣燃燒系統，可以實現燃氣預熱，提高能源利用效率，同時并能有效防止燃氣意外燃燒以及泄露。此高溫空氣燃燒系統既回收了高溫煙氣余熱，又在很大程度上將燃氣進行預熱，改善了爐內換熱條件，從而提高了工業爐窯的熱能利用效率。燃氣預熱的實現，能使得更多的低熱值的燃料更充分地得到燃燒，擴大工業燃料使用的范圍。

為實現上述目的，本發明是這樣實現的：

一種高溫空氣燃燒系統，包括燃燒室、燃料管道、蓄熱體、氣體通道、燒嘴、四通換向閥、燃氣電磁閥，蓄熱體和燃氣預熱器置于氣體通道中，燃料管道與燃氣預熱器相連，且燃料管道的末端連接燒嘴，其中：

燃氣通過燃氣預熱器在氣體通道中與煙氣進行換熱實現燃氣預熱，再通過燃氣管道輸送至在燃燒室另一側工作燒嘴進行燃燒。

如上所述的高溫空氣燃燒系統，其中：根據煙氣流動方向，所述燃氣預熱器置于蓄熱體之后。

如上所述的高溫空氣燃燒系統，其中：所述燃氣預熱器為間壁式換熱器。

如上所述的高溫空氣燃燒系統，其中：所述燃氣預熱器至少兩個，對稱分布于氣體通道內。

使用如上所述的高溫空氣燃燒系統的方法，其中，

(a)燃燒室排出的煙氣先與氣體通道內的蓄熱體進行換熱，使得高溫煙氣的顯熱蓄積在蓄熱體內；

(b)經過蓄熱體的煙氣通過燃氣預熱器對燃氣進行預熱，換熱后的煙氣通過煙囪排出；

(c)燃氣在燃氣預熱器中與煙氣換熱后，通過燃氣管道輸送到另一側工作燒嘴，在燃燒室與高溫空氣配合燃燒；

(d)蓄熱體蓄熱達到飽和時，燃氣電磁閥和四通換向閥聯動切換，常溫空氣進入另一側氣體通道，經過蓄熱體后被加熱，將高溫空氣輸送入燃燒室；

(e)與步驟(d)同時，燃氣通過另一側的氣體通道內的燃氣預熱器實現預熱，通過燃氣管道被輸送至燒嘴。

如上所述的方法，其中步驟(b)煙氣可在煙氣側通道中溫度降低到稍高于煙氣露點溫度。

如上所述的方法，其中：煙氣燃氣預熱器外的氣體通道流動，燃氣在燃氣預熱器管內的燃氣通道中流動。

采用了以上技術手段，可以達到燃氣的安全預熱，有效防止燃氣意外燃燒和泄露的技術效果。燃氣預熱的實現，能使得更多的低熱值的燃氣更充分地得到燃燒，提高能源利用率。

附圖說明

圖1為實施例的新型低熱值燃氣高溫空氣燃燒系統原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例進一步說明本發明。

一種新型低熱值燃氣高溫空氣燃燒系統，包括燃料管道1、蓄熱體2a和2b、氣體通道3、兩個燃氣預熱器4a和4b、四通換向閥5、工件6、保溫層7、燃氣電磁閥8、燃氣10、煙氣20、空氣30，所述兩蓄熱體4a和4b置于所述兩氣體通道3中，所述燃氣預熱器4a和4b分別置于蓄熱體4a和4b之后。