[發明專利]含烴氣體的熱力后燃燒的方法和裝置

無效

• 申請號: 201310757303.3
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103851634A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 小羅伯特·克雷默;老羅伯特·克雷默;京特·維特費爾德
• 申請（專利權）人: C-NOX有限責任兩合公司
• 主分類號: F23G7/07
• 分類號: F23G7/07
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 王初

本發明涉及一種用于在間壁式(recuperative)預熱下進行含烴氣體的熱力后燃燒的方法和裝置。

用于后燃燒的氣體尤其可以是沼氣、廢氣、低溫干餾煤氣、裂解氣、由噴涂設備排出的空氣、埋填的廢物氣體、來自陶瓷爐工藝的煙氣(例如在陶瓷模制材料中釋放的有機粘結劑)、來自家居廢物和生物堆肥設施的氣體、貧煤氣或低熱量氣體(即具有小比例可燃烴的氣體)或者其它常見的具有不同熱焓(可燃氣體部分)的放熱氧化混合氣。用于后燃燒的氣體包含相同或不同的作為可燃氣體的烴。可燃氣體優選地為甲烷或包括甲烷。

在本申請中用于后燃燒的氣體被稱作“還原氣”或“原煤氣”。空氣、氧氣或其它氣體被用于后燃燒或各自的還原氣的氧化，其在本申請中被稱為“氧化劑氣體”或“氧化氣體”。還原氣優選地不包括任何氧化劑氣體，或包括如此小的一部分氧化劑氣體以至于使其沒有額外的氧化劑氣體就不會燃燒。

還原氣采用氧化劑氣體進行后燃燒的產品在本申請中被稱作“純凈氣體”或“廢氣”或“產品氣”。

采用包含不同數量的烴(并且如果可用的話，為一氧化碳)的氣體的氧化對排放的空氣進行清潔的方法和裝置通常為已知的。

點火系統和工業燃燒器被用于具有或沒有含烴氣體(例如天然氣或丙烷氣)的額外富集的還原氣的燃燒。還原氣在燃燒前沒有被預熱。這些裝置尤其應用在應急方式中。也就是例如在沼氣系統中當內燃機或燃氣輪機或蒸汽輪機失效或分別需要進行維修的情況。連續產生的沼氣接著需要采用其自身的熱焓或者在其自身熱焓過低時采用添加的天然氣或丙烷氣或其它含烴氣體被點燃。

類似的、簡單的裝置也被用作用于爐廢氣的“熱力補燃器”，如果例如在磚窯的爐廢氣中殘留的未燃燒的烴，其已經以升高的溫度離開爐，需要進行后燃燒。

當額外使用燃燒氣體用于運行系統的代價是需要對還原氣進行強制預熱時，這些簡單的用于熱力后燃燒的點火和燃燒系統在低熱焓還原氣的情形下總是超出它們的可用性極限。

具有還原氣的預熱的低熱焓氣體的熱力后燃燒的系統的不同之處在于：

具有清潔氣體的再生預熱的熱氧化系統(TPC-熱力后燃燒)或(RPC-再生后燃燒)。燃燒室的溫度由此通常高于780℃；

具有清潔氣體的再生預熱的熱氧化系統(RTO-間壁式熱氧化)。燃燒室的溫度由此通常也高于780℃；

催化后燃燒(CPC)，其中清潔氣體氧化的必要溫度被催化地降低。燃燒室的溫度為300到400℃，取決于被氧化的清潔氣體的類型和含量，在這里是足夠的，其中通過燃燒發生的實際的氧化比在各個催化劑載體的催化轉換器本身中發生的實際的氧化少。

清潔氣體的預熱通過清潔氣體的內能采用換熱器在該兩種指定的后燃燒熱力過程中發生，一方面采用蓄熱器再生地發生(TPC/RPC)并且另一方面采用換熱器間壁地進行(RTO)。

這兩種熱力系統均包含燃燒室，實際的后燃燒以調節的溫度在該室中發生。在燃燒室中在開始和后燃燒運行過程中需要的溫度通常通過使用分離的氣體燃燒器而獲得。為了最小化燃燒器的輸出，還原氣以如下方式預熱：

在再生熱力后燃燒(TPC/RPC)的情況下，換熱基于來自熱力后燃燒的熱的清潔氣體以及通過陶瓷蜂窩體或芯的冷的還原氣之間的交互流動而進行。熱的清潔氣體向蜂窩體或芯釋放熱量，熱量被還原氣所接收。再生熱力后燃燒的優點在于關于還原氣的預熱具有高的熱工效率。在燃燒室溫度大約800℃時，還原氣的溫度通過預熱達到780℃，相對應的能達到的還原氣預熱的效率為90到98％。這種技術的一種應用在基于來自生活垃圾堆肥的氣體的后燃燒的范例的DE10149807B4進行描述。

再生熱力后燃燒的缺點首先在于用于還原氣和清潔氣的方向改變或分別進行轉換的基于設備的工作量相當大。這通常通過熱蓋系統進行。可選地，其在所謂的“旋轉分配器”中通過分配器的旋轉進行，分配器布置在被分成圓弧分段的圓筒式換熱器的下方。DE19950891C2中描述了這種具有旋轉分配器的再生熱力后燃燒的示例。

再生熱力后燃燒的另一個基本的缺點在于在單獨的圓柱中換熱器結構的高的熱容量導致非常低的啟動性能。因此，這些系統最好連續地運行并且難以用于間斷工作的爐和系統。