[發明專利]一種液態有機燃料多用途節能燃燒系統及方法

有效

• 申請號: 201510225519.4
• 申請日: 2015-05-05
• 公開（公告）號: CN104832230A
• 公開（公告）日: 2015-08-12
• 發明（設計）人: 張華;巨永林
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F01K23/04
• 分類號: F01K23/04
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠

技術領域

本發明涉及一種有機燃料燃燒系統，尤其是涉及一種液態有機燃料多用途節能燃燒系統及方法，屬于能源燃燒技術領域。

背景技術

目前，天然氣作為潔凈能源被廣泛應用于各個領域。采用天然氣作為能源，可減少煤和石油的用量，因而大大改善環境污染問題；天然氣作為一種清潔能源，能減少二氧化硫和粉塵排放量近100％，減少二氧化碳排放量60％和氮氧化合物排放量50％，并有助于減少酸雨形成，舒緩地球溫室效應，從根本上改善環境質量。但隨著天然氣價格的上漲，使用天然氣作為燃料的設備的運行成本也不斷升高；由于我國天然氣儲量和產量的限制，目前我國的天然氣對外依存度已達30％，預計到2020年，我國的天然氣對外依存度將達50％；并隨著各地煤改氣項目的推廣，天然氣的消耗量將大大增加。國家已開始對各地用氣量進行了規劃限制，并開始啟動天然氣調峰項目。

我國甲醇等可作為有機燃料的有機物產量遠低于產能，并且隨著煤價的走低，其生產成本也持續下降；并且隨著技術的改進，焦爐氣生產相關產品的價格也隨之降低。因此使用甲醇等可作為有機燃料的有機物作為替代能源的呼聲也日益升高。目前已有使用甲醇汽油的汽車和使用甲醇進行霧化的燃燒器，但由于其汽化潛熱較高，因此在燃燒時容易出現低溫點，從而導致燃燒溫度不夠高(1100℃)，且燃燒不穩定(易發生熄火現象)，因此尚無法進行大規模推廣。

中國專利CN?103196139A公布了一種煙氣回流汽化醇基燃料燃燒器，包括外殼，外殼的頂部設置燃料管道，在外殼內設置催化反應體，外殼內豎直設置煙氣回流通道，煙氣回流通道穿過催化反應體，上方設置頂蓋，底部設置底蓋；燃料輸出管的出口段由外殼的下部豎直向上伸向外殼的喉部，外殼的內壁設有點火器。在燃料霧化之前，利用燃燒器自身產生的熱量加熱醇基燃料，使得醇基燃料的張力減小，霧化效果更佳；煙氣回流到氣體霧化混合區域，不僅可以預熱空氣，提高燃燒器綜合熱利用效率，而且由于煙氣的回流使得火焰燃燒區熱量向混合空間移動，使得火焰燃燒區溫度降低，整個燃燒器的溫度更加趨于均勻，降低液體燃料由于過高的火焰溫度所產生的積碳。該專利中對于煙氣的余熱并沒有很好的處理，造成了煙氣余熱的浪費。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種液態有機燃料多用途節能燃燒系統及方法。本發明的系統及方法可以提高有機燃料燃燒溫度，并能實現燃燒的穩定，同時通過對煙氣的余熱回收，提高設備的熱效率，實現系統的節能減排。克服了目前甲醇等有機燃料使用過程中所存在的燃燒溫度不夠高(1100℃)，且燃燒不穩定(易發生熄火現象)。從而實現使用有機燃料替代天然氣能源的目的。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種液態有機燃料多用途節能燃燒系統，包括：

燃燒設備：對汽化后的有機燃料進行燃燒，并使有機燃料燃燒產生的煙氣返回汽化設備進行余熱回收；

汽化設備：接受有機燃料燃燒產生的煙氣，煙氣與液態有機燃料進行換熱，使液態有機燃料汽化，換熱后的煙氣進入煙氣冷凝器進行煙氣余熱的深度回收；

煙氣冷凝器：利用汽化設備流出的煙氣的余熱對相關工質進行加熱，進一步降低煙氣溫度，實現煙氣余熱的梯級利用，同時加熱后的相關工質進入燃燒設備，提高燃燒效率。

所述的燃燒設備包括鍋爐、空壓機或發電機燃燒器。

所述的燃燒設備即可以使用有機燃料氣作為燃料，也可以使用天然氣等燃料氣作為燃料。在本系統作為天然氣等相關燃料氣的燃燒時，可將汽化設備作為燃燒設備的省煤器使用，從而實現系統的多用途。

所述的汽化設備為氣-液換熱器。

除通過煙氣與液體有機燃料進行換熱外，所述的汽化設備自身通過熱水、蒸汽或電加熱對液體有機燃料進行換熱，使其汽化。此系統在啟動過程中由于沒有煙氣，因此可以在先期使用天然氣等相關燃料氣先進行燃燒生成煙氣與液體有機燃料進行換熱，使其氣化或通過熱水、蒸汽或電加熱等相關加熱系統對液體有機燃料進行換熱，使其氣化燃燒，生成煙氣之后，再對其進行切換，從而實現系統的啟動。

所述的煙氣冷凝器包括省煤器或空氣預熱器。

所述的煙氣冷凝器對煙氣換熱后，使煙氣溫度低于其露點溫度，回收煙氣中水蒸汽的潛熱，同時在煙氣冷凝生成冷凝水的過程中，除去包括碳化物、氮化物及硫化物在內的有害物質。

所述的相關工質為燃燒熱備用助燃空氣或水。

一種液態有機燃料多用途節能燃燒方法，包括以下步驟：