[发明专利]蓄热式超低热值燃气处理及能量利用装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业生产中超低热值燃气的往复流动蓄热式燃烧装置，尤其涉及一种带能量回收利用的往复流动蓄热式燃烧装置。

背景技术

气体燃料按燃烧热值分为高、中、低热值燃气，但对超低热值燃气没有明确规定，通常把含可燃成分主要是甲烷气体，浓度值在0.1％～5％之间，如：矿井乏风、石化天然气工业废气、垃圾填埋气和沼气等混合气体统称为超低热值燃气。由于超低热值燃气甲烷含量低，难以被常规的燃烧技术所利用，大部分被直接排放到大气当中，造成巨大的能源浪费。同时，甲烷气体是具有强烈温室效应的气体，造成环境污染。

往复流动蓄热式燃烧技术就是回用超低热值燃气的一条有效途径。燃气在蓄热式燃烧装置内周期往复流动燃烧，利用储存在填充多孔介质内的燃烧热来预热新鲜预混合气体，低热值乃至超低热值燃气在其内可以实现自维持燃烧，而且，填充多孔介质内燃气燃烧和传热方式还能够有效地抑制NOx和CO等污染物生成。但是，目前的往复流动蓄热式燃烧装置中甲烷气体的燃烧热除实现甲烷的自维持燃烧外还有多余，但均没有涉及如何回收这部分多余的能量。

发明内容

本发明目的就是提供一种蓄热式超低热值燃气处理及能量利用装置，使得含甲烷浓度极低的超低热值燃气，在其中可以实现自维持往复流动蓄热式燃烧而将所含甲烷气体转化成水和二氧化碳，并将燃烧释放的一部分多余能量通过烟气抽吸装置提取后供热或产生过热蒸汽用于发电。

本发明的技术解决方案是：蓄热式超低热值燃气处理及能量利用装置包括装置主体、周期换向气流流通管路和测量与控制系统。装置主体由壳体、多孔板A、蓄热式换热器、隔板A、多孔板B、燃烧室、多孔介质填充床、小孔隙率泡沫陶瓷、大孔隙率泡沫陶瓷、烟气抽吸装置、烟气抽吸装置阀门、多孔板C、点火空间、燃烧器和保温层构成。底部气流通道外壳和隔板B支撑多孔板A，多孔板A托起对称布置在左右隔板A外侧的两个矩形蓄热式换热器。矩形蓄热式换热器填充空间内填充大孔的蜂窝陶瓷。燃烧室内，在点火空间两侧对称布置两个多孔介质填充床。多孔介质填充床内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径小于燃烧火焰淬熄直径。烟气抽吸装置布置在燃烧室大孔隙率泡沫陶瓷填充材料内。装置主体壳体内侧壁面和顶部壁面布置保温层。周期换向气流流通管路由进气管、排气管、换向阀门、密封垫A、密封垫B、阀门气流通道、底部气流通道A、底部气流通道B、阀门驱动轴、底部气流通道外壳、底板、底板进排气口A、底板进排气口B、隔板B构成。由电机带动的传动装置驱动阀门驱动轴旋转，从而带动换向阀门周期旋转180度角度，进气管周期交替地与底板进排气口A和底板进排气口B连通，阀门气流通道周期交替地与底板进排气口B和底板进排气口A连通，形成装置内周期交替气流正向流动和气流反向流动。测量与控制系统包括甲烷浓度传感器A、温度传感器A、甲烷浓度传感器B、温度传感器B、温度传感器C、温度传感器D、信号传输线和控制柜构成。传感器信号传输线与控制柜相连接。甲烷浓度传感器A和温度传感器A固定在进气管的外壁面上，传感器探针插入进气管的管道内。甲烷浓度传感器B和温度传感器B固定在排气管的外壁面上，传感器探针插入排气管的管道内。温度传感器C布置装置主体壳体的外壁面上，传感器探针插入蓄热式换热器的填充介质内。温度传感器D布置装置主体壳体的外壁面上，传感器探针插入燃烧室左右两个多孔介质填充床的填充介质内。

本发明的有益效果是：矿井乏风、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含甲烷浓度极低的超低热值燃气可在其中可实现自维持燃烧，并将燃烧产生的部分热量被烟气抽吸装置抽吸出来，送至常规的余热锅炉用于加热热水供热或产生过热蒸汽用于发电。本装置可以防止它们对环境的污染，又对这些气体加以利用。

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是本发明装置的结构示意图。

图2是本发明进排气管路结构图。

图3是本发明换向阀门部分的结构图。