專利名稱：蓄熱式超低熱值燃氣處理及能量利用裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種工業(yè)生產中超低熱值燃氣的往復流動蓄熱式燃燒裝置，尤其 涉及一種帶能量回收利用的往復流動蓄熱式燃燒裝置。
背景技術：
氣體燃料按燃燒熱值分為高、中、低熱值燃氣，但對超低熱值燃氣沒有明確規(guī)定， 通常把含可燃成分主要是甲烷氣體，濃度值在0. 5%之間，如礦井乏風、石化天然 氣工業(yè)廢氣、垃圾填埋氣和沼氣等混合氣體統(tǒng)稱為超低熱值燃氣。由于超低熱值燃氣甲烷 含量低，難以被常規(guī)的燃燒技術所利用，大部分被直接排放到大氣當中，造成巨大的能源浪 費。同時，甲烷氣體是具有強烈溫室效應的氣體，造成環(huán)境污染。往復流動蓄熱式燃燒技術就是回用超低熱值燃氣的一條有效途徑。燃氣在蓄熱式 燃燒裝置內周期往復流動燃燒，利用儲存在填充多孔介質內的燃燒熱來預熱新鮮預混合氣 體，低熱值乃至超低熱值燃氣在其內可以實現(xiàn)自維持燃燒，而且，填充多孔介質內燃氣燃燒 和傳熱方式還能夠有效地抑制NOj^P CO等污染物生成。但是，目前的往復流動蓄熱式燃燒 裝置中甲烷氣體的燃燒熱除實現(xiàn)甲烷的自維持燃燒外還有多余，但均沒有涉及如何回收這 部分多余的能量。

實用新型內容本實用新型目的就是提供一種蓄熱式超低熱值燃氣處理及能量利用裝置，使得含 甲烷濃度極低的超低熱值燃氣，在其中可以實現(xiàn)自維持往復流動蓄熱式燃燒而將所含甲烷 氣體轉化成水和二氧化碳，并將燃燒釋放的一部分多余能量通過煙氣抽吸裝置提取后供熱 或產生過熱蒸汽用于發(fā)電。本實用新型設計的蓄熱式超低熱值燃氣處理及能量利用裝置包括裝置主體、周期 換向氣流流通管路和測量與控制系統(tǒng)。裝置主體由殼體、多孔板A、蓄熱式換熱器、隔板A、 多孔板B、燃燒室、多孔介質填充床、小孔隙率泡沫陶瓷、大孔隙率泡沫陶瓷、煙氣抽吸裝置、 煙氣抽吸裝置閥門、多孔板C、點火空間、燃燒器和保溫層構成。底部氣流通道外殼和隔板B 支撐多孔板A，多孔板A托起對稱布置在左右隔板A外側的兩個矩形蓄熱式換熱器。矩形蓄 熱式換熱器填充空間內填充大孔的蜂窩陶瓷。燃燒室內，在點火空間兩側對稱布置兩個多 孔介質填充床。多孔介質填充床內填充小孔隙率泡沫陶瓷和大孔隙率泡沫陶瓷填充材料， 小孔隙率泡沫陶瓷孔徑小于燃燒火焰淬熄直徑。煙氣抽吸裝置布置在燃燒室大孔隙率泡沫 陶瓷填充材料內。裝置主體殼體內側壁面和頂部壁面布置保溫層。周期換向氣流流通管路 由進氣管、排氣管、換向閥門、密封墊A、密封墊B、閥門氣流通道、底部氣流通道A、底部氣流 通道B、閥門驅動軸、底部氣流通道外殼、底板、底板進排氣口 A、底板進排氣口 B、隔板B構 成。由電機帶動的傳動裝置驅動閥門驅動軸旋轉，從而帶動換向閥門周期旋轉180度角度， 進氣管周期交替地與底板進排氣口 A和底板進排氣口 B連通，閥門氣流通道周期交替地與 底板進排氣口 B和底板進排氣口 A連通，形成裝置內周期交替氣流正向流動和氣流反向流動。測量與控制系統(tǒng)包括甲烷濃度傳感器A、溫度傳感器A、甲烷濃度傳感器B、溫度傳感器 B、溫度傳感器C、溫度傳感器D、信號傳輸線和控制柜構成。傳感器信號傳輸線與控制柜相 連接。甲烷濃度傳感器A和溫度傳感器A固定在進氣管的外壁面上，傳感器探針插入進氣 管的管道內。甲烷濃度傳感器B和溫度傳感器B固定在排氣管的外壁面上，傳感器探針插 入排氣管的管道內。溫度傳感器C布置裝置主體殼體的外壁面上，傳感器探針插入蓄熱式 換熱器的填充介質內。溫度傳感器D布置裝置主體殼體的外壁面上，傳感器探針插入燃燒 室左右兩個多孔介質填充床的填充介質內。本實用新型的有益效果是礦井乏風、城市垃圾填埋產生的氣體、自然界和人類生 活中生物質熱解和陰燃過程中產生的可燃氣體等含甲烷濃度極低的超低熱值燃氣可在其 中可實現(xiàn)自維持燃燒，并將燃燒產生的部分熱量被煙氣抽吸裝置抽吸出來，送至常規(guī)的余 熱鍋爐用于加熱熱水供熱或產生過熱蒸汽用于發(fā)電。本裝置可以防止它們對環(huán)境的污染， 又對這些氣體加以利用。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步說明。


圖1是本實用新型裝置的結構示意圖。圖2是本實用新型進排氣管路結構圖。圖3是本實用新型換向閥門部分的結構圖。圖中，1.裝置主體，2.殼體，3.多孔板A，4.蓄熱式換熱器，5.隔板A，6.多孔板B， 7.燃燒室、8.多孔介質填充床，9.小孔隙率泡沫陶瓷，10.大孔隙率泡沫陶瓷，11.煙氣抽吸 裝置，12.煙氣抽吸裝置閥門，13.多孔板C，14.點火空間，15.燃燒器，16.保溫層，17.進氣 管，18.排氣管，19.換向閥門，20.密封墊A，21.密封墊B，22.閥門氣流通道，23.底部氣流 通道A，24.底部氣流通道B，25.閥門驅動軸，26.底部氣流通道外殼，27.底板，28.底板進 排氣口 A，29.底板進排氣口 B，30.隔板B，31.甲烷濃度傳感器A，32.溫度傳感器A，33.甲 烷濃度傳感器B，34.溫度傳感器B，35.溫度傳感器C，36.溫度傳感器D，37.信號傳輸線， 38.控制柜，39.氣流正向流動，40.氣流反向流動。
具體實施方式
如
圖1、圖2和圖3所示，蓄熱式超低熱值燃氣處理及能量利用裝置包括裝置主體、 周期換向氣流流通管路和測量與控制系統(tǒng)。裝置主體1由殼體2、多孔板A3、蓄熱式換熱器 4、隔板A5、多孔板B6、燃燒室7、多孔介質填充床8、小孔隙率泡沫陶瓷9、大孔隙率泡沫陶瓷 10、煙氣抽吸裝置11、煙氣抽吸裝置閥門12、多孔板C13、點火空間14、燃燒器15和保溫層 16構成。隔板B30將底部氣流通道分為底部氣流通道A23和底部氣流通道B24。底部氣流 通道外殼26和隔板B30支撐多孔板A3，多孔板A3托起對稱布置在左右隔板A5外側的兩個 蓄熱式換熱器4。多孔板A3、保溫層16內壁面和多孔板B6構成矩形蓄熱式換熱器4填充 空間。矩形蓄熱式換熱器4填充空間內填充大孔的蜂窩陶瓷。兩側多孔板B6和裝置主體 1前后保溫層16內壁面構成燃燒室7。燃燒室7內，在點火空間14兩側對稱布置兩個多孔 介質填充床8。多孔介質填充床8內填充小孔隙率泡沫陶瓷9和大孔隙率泡沫陶瓷10填充 材料，小孔隙率泡沫陶瓷9孔徑小于燃燒火焰淬熄直徑。燃燒器15布置在燃燒室7點火空間14頂部。煙氣抽吸裝置11布置在燃燒室7大孔隙率泡沫陶瓷10填充材料內。煙氣抽 吸裝置閥門12安裝在煙氣抽吸裝置11出口管路上。裝置主體1殼體2內側壁面和頂部壁 面布置保溫層16，保溫層16內填充的是絕熱材料。周期換向氣流流通管路由進氣管17、排 氣管18、換向閥門19、密封墊A20、密封墊B21、閥門氣流通道22、底部氣流通道A23、底部氣 流通道B24、閥門驅動軸25、底部氣流通道外殼26、底板27、底板進排氣口 A28、底板進排氣 口 B29、隔板B30構成。換向閥門19上端面與密封墊A20連接，密封墊A20與底板27下表 面連接。換向閥門19下端面與密封墊B21連接，密封墊B21與排氣管18外表面連接。由 電機帶動的傳動裝置驅動閥門驅動軸25旋轉，從而帶動換向閥門19周期旋轉180度角度， 進氣管17周期交替地與底板進排氣口 A28和底板進排氣口 B29連通，閥門氣流通道22周 期交替地與底板進排氣口 B29和底板進排氣口 A28連通，形成裝置內周期交替氣流正向流 動39和氣流反向流動40。測量與控制系統(tǒng)包括甲烷濃度傳感器A31、溫度傳感器A32、甲 烷濃度傳感器B33、溫度傳感器B34、溫度傳感器C35、溫度傳感器D36、信號傳輸線37和控 制柜38構成。傳感器信號傳輸線37與控制柜38相連接。甲烷濃度傳感器A31和溫度傳 感器A32固定在進氣管17的外壁面上，傳感器探針插入進氣管的管道內。甲烷濃度傳感器 B33和溫度傳感器B34固定在排氣管的外壁面上，傳感器探針插入排氣管的管道內。溫度傳 感器C35布置裝置主體1殼體2的外壁面上，傳感器探針插入蓄熱式換熱器4的填充介質 內。溫度傳感器D36布置裝置主體1殼體2的外壁面上，傳感器探針插入燃燒室左右兩個 多孔介質填充床8的填充介質內。 本實用新型的工作過程是在啟動蓄熱式超低熱值燃氣處理及能量利用裝置時， 將換向閥門19周向角度置于進氣管17與底板進排氣口 A28連通，閥門氣流通道22將底板 進排氣口 B24和排氣管18連通，形成氣流正向流動39通道。燃燒器15點火，燃氣在燃燒 室7內點火空間14燃燒釋放熱量加熱了多孔介質填充床8和蓄熱式換熱器4內的填充介 質。多孔介質填充床8內填充介質被加熱到超過甲烷氣體燃燒發(fā)生溫度后，引入超低熱值 燃氣，關閉燃燒器。超低熱值燃氣在燃燒室7內的兩個多孔介質填充床8內燃燒，將燃燒釋 放的熱量傳遞并儲存在燃燒室7右側多孔介質填充床8和右側蓄熱式換熱器4的填充介質 內。經過半個周期后，將換向閥門19置于進氣管17與底板進排氣口 B29連通，閥門氣流通 道22連通底板進排氣口 A28和排氣管18，形成氣流反向流動40通道。進入裝置的超低熱 值燃氣，被右側多孔介質填充床8和右側蓄熱式換熱器4內填充介質的熱量預熱后，在多孔 介質填充床8內燃燒，又將燃燒釋放出的熱量傳遞并儲存于左側多孔介質填充床8和左側 蓄熱式換熱器4填充介質內，將被用于預熱下半個周期內引入的超低熱值燃氣。裝置啟動 后，換向閥門19周期旋轉180度角度，超低熱值燃氣在兩個多孔介質填充床8內周期正反 方向流動，形成自維持逆流無焰燃燒。由于燃燒室7多孔介質填充床8內小孔隙率多孔介 質9孔徑小于淬熄直徑，所以，燃燒能夠被控制在燃燒室8內。同時，甲烷濃度傳感器A31、 溫度傳感器A32、甲烷濃度傳感器B33、溫度傳感器B34、溫度傳感器C35和溫度傳感器D36 將測量的溫度信號和甲烷濃度信號傳入控制柜38中，控制柜38微機接收信號并產生反饋 控制信號。多孔介質填充床8內的溫度升高到一定程度，控制柜38微機控制系統(tǒng)自動打開 煙氣抽氣裝置閥門12，啟動煙氣抽氣裝置11進行煙氣抽吸。如果多孔介質填充床8內的溫 度降低到一定程度，微機將控制自動關閉煙氣抽氣裝置11，關閉煙氣抽氣裝置閥門12。如 果甲烷濃度過低，將自動啟動燃燒器15，用燃氣在點火空間14內補充燃燒來維持燃燒室7和蓄熱式換熱器4內填充介質正常運行溫度。 本實用新型不局限于上述實施例，任何在本實用新型披露的技術范圍內的等同構 思或者改變，均列為本實用新型的保護范圍。
權利要求一種蓄熱式超低熱值燃氣處理及能量利用裝置，包括裝置主體(1)、周期換向氣流流通管路，其特征在于還包括測量與控制系統(tǒng)，并且所述的裝置主體(1)的燃燒室(7)內大孔隙率泡沫陶瓷(10)填充材料中設置煙氣抽吸裝置(11)，煙氣抽吸裝置閥門(12)安裝在煙氣抽吸裝置(11)出口管路上。
2.如權利要求1所述的蓄熱式超低熱值燃氣處理及能量利用裝置，其特征在于所述 的裝置主體(1)包括殼體⑵、多孔板A(3)、蓄熱式換熱器(4)、隔板A(5)、多孔板B(6)、燃 燒室(7)、多孔介質填充床(8)、小孔隙率泡沫陶瓷(9)、大孔隙率泡沫陶瓷(10)、煙氣抽吸 裝置(11)、煙氣抽吸裝置閥門(12)、多孔板C(13)、點火空間(14)、燃燒器(15)和保溫層 (16)；底部氣流通道外殼(26)和隔板B(30)支撐多孔板A(3)，多孔板A(3)托起對稱布置在 左右隔板A(5)外側的兩個矩形蓄熱式換熱器(4)，矩形蓄熱式換熱器(4)填充空間內填充 大孔的蜂窩陶瓷，燃燒室(7)內，在點火空間(15)兩側對稱布置兩個多孔介質填充床(8)， 多孔介質填充床(8)內填充小孔隙率泡沫陶瓷(9)和大孔隙率泡沫陶瓷(10)填充材料，小 孔隙率泡沫陶瓷(9)孔徑小于燃燒火焰淬熄直徑，煙氣抽吸裝置(11)布置在燃燒室大孔隙 率泡沫陶瓷(10)填充材料內，裝置主體(1)殼體內側壁面和頂部壁面布置保溫層(16)。
3.如權利要求1所述的蓄熱式超低熱值燃氣處理及能量利用裝置，其特征在于所述 的周期換向氣流流通管路包括進氣管(17)、排氣管(18)、換向閥門(19)、密封墊A(20)、密 封墊B (21)、閥門氣流通道(22)、底部氣流通道A(23)、底部氣流通道B (24)、閥門驅動軸 (25)、底部氣流通道外殼(26)、底板(27)、底板進排氣口 A(28)、底板進排氣口 B(29)、隔板 B (30)；由電機帶動的傳動裝置驅動閥門與驅動軸(25)相連，從而帶動換向閥門(19)周期 旋轉180度角度，進氣管(17)周期交替地與底板進排氣口 A (28)和底板進排氣口 B (29)連 通，閥門氣流通道(22)周期交替地與底板進排氣口 B(29)和底板進排氣口 A(28)連通，形 成裝置內周期交替氣流正向流動和氣流反向流動。
4.如權利要求1所述的蓄熱式超低熱值燃氣處理及能量利用裝置，其特征在于所述 的測量與控制系統(tǒng)包括甲烷濃度傳感器A (31)、溫度傳感器A (32)、甲烷濃度傳感器B (33)、 溫度傳感器B (34)、溫度傳感器C (35)、溫度傳感器D (36)、信號傳輸線(37)和控制柜(38) 構成，傳感器信號傳輸線(37)與控制柜(38)相連接，甲烷濃度傳感器A(31)和溫度傳感器 A(32)固定在進氣管(17)的外壁面上，此兩個傳感器探針插入進氣管(17)的管道內，甲烷 濃度傳感器B (33)和溫度傳感器B (34)固定在排氣管(18)的外壁面上，此兩個傳感器探針 插入排氣管(18)的管道內，溫度傳感器C(35)布置裝置主體(1)殼體(2)的外壁面上，其 傳感器探針插入蓄熱式換熱器(4)的填充介質內，溫度傳感器D (36)布置裝置主體殼體的 外壁面上，其傳感器探針插入燃燒室(7)左右兩個多孔介質填充床(8)的填充介質內。
專利摘要一種蓄熱式超低熱值燃氣處理及能量利用裝置，應用在工業(yè)生產中超低熱值燃氣的往復流動蓄熱式燃燒技術中，裝置由裝置主體、周期換向氣流流通管路和測量與控制系統(tǒng)構成。所述的裝置主體的燃燒室內大孔隙率泡沫陶瓷填充材料中設置煙氣抽吸裝置，煙氣抽吸裝置閥門安裝在煙氣抽吸裝置出口管路上。礦井乏風、城市垃圾填埋產生的氣體、自然界和人類生活中生物質熱解和陰燃(如燃池取暖)過程中產生的可燃氣體等含甲烷濃度極低的超低熱值燃氣可在其中可實現(xiàn)自維持燃燒，而且，由于燃燒室多孔介質填充床內填充的小孔隙率多孔介質孔徑小于淬熄直徑，所以，燃燒能夠被控制在燃燒室內。另外，本實用新型節(jié)能環(huán)保。
文檔編號F23D14/46GK201688405SQ20102018372
公開日2010年12月29日 申請日期2010年5月7日 優(yōu)先權日2010年5月7日
發(fā)明者嚴春吉, 劉陽, 鄧洋波 申請人:大連海事大學