[实用新型]一种低浓度气态烃的燃烧装置

说明书

技术领域：

本实用新型属于燃烧设备技术领域，特别涉及煤矿通风低浓度瓦斯气的燃烧装置。

背景技术：

中国《工业安全与环保》(2002，28(3)第3-5页)介绍了热流转反应器(Thermal Flow-Reversal Reactor，TFRR)的工作原理。该反应器分为三层，中间一层是换热器，外面两层是由石英砂或陶瓷颗粒构成的可高效存储和传输热量的热交换介质层。开始运行时，先由电热元件对其中一层热交换介质进行预热，使其达到瓦斯气燃烧所需的约1000℃以上温度，然后通入煤矿通风瓦斯气，热量从热交换介质传输到气体，气体受热达到燃烧所需温度发生氧化反应，放出热量，经过换热器层放出部分热量，然后到达另一层热交换介质并把大部分热量传输给它，存储燃烧后气体的热量以维持燃烧室的整体温度。在燃烧维持的前提下，热量的传输特别是由气体到固体的热量传输过程的效率限制了反应器的最高温度；若温度过高，则出口气体温度过高，带走的热量与壁面热损失之和若超过了燃烧热产，反应器温度会下降；由于反应器中热量不停地通过气体从一层热交换介质传输到另一层，原本高温的热交换介质层温度会不断降低，而另一层温度会不断升高，当高温热交换介质层的温度降低到接近或不能维持燃烧的时候，需要把气流的方向在自上而下和自下而上之间来回调换，使燃烧区域转移到另一层热交换介质层，如此反复，因此需要定期的气流换向，导致设备结构复杂；为了避免大量散热以保持热交换介质在1000℃以上，反应器周围需有良好的绝热层。

《中国煤炭》(2003，29(11)，第11-12页)介绍了加拿大矿产与能源技术研究中心(CANMET)研制开发的催化媒双向流反应器(Catalytic Flow-ReversalReactor，CFRR)。其结构设计及运行模式与上述TFRR基本相同，只是使用了催化剂以降低燃气的着火温度。这样虽然使燃烧较易发生，但由于引入了催化剂层，增加了设备的复杂度。TFRR所使用高效存储与传输热量的热交换介质层导致反应器温度受限需要定期的气流换向导致结构复杂和需有良好绝热层的缺点，在CFRR中仍然存在。

实用新型内容：

本实用新型提供一种低浓度气态烃的燃烧装置，以克服现有技术的上述缺点。

本实用新型低浓度气态烃的燃烧装置，包括气流进口7和出口4，多孔材料15和置于其内的电加热元件19；其特征在于：由薄板状外壁面8和内壁面9围成环状进气通道12和排气通道14形成双向逆流的气流通道，连通位于环状通道圈中心的燃烧室16；燃烧室16内置有多孔材料15。

本实用新型所述低浓度气态烃是指平均浓度在0.03～3％之间的气态烃(其适燃浓度极限对于不同种类的气态烃会有所不同)，特别是指含甲烷平均浓度在0.2～0.75％的煤矿通风低浓度瓦斯气。

可在环绕燃烧室16的壁面固定隔板11把燃烧室分隔为连通的多个部分；通常采用1至3块隔板把燃烧室分为相互连通的2至4个部分；隔板11的长度不超过燃烧室16直径的90％；隔板材料选用可耐温1300～1800℃的材料，包括高铝砖、硅砖、复合碳化硅、镁砖或刚玉。

所述气流通道可采用螺旋状、圆环状或方环状的多圈气流通道，通常采用3-25圈，该圈数是指薄板状内壁面9的环绕圈数；所述薄板状外壁面8和内壁面9之间可设有固定支撑棒13。

所述置于燃烧室16内之多孔材料15的体积以占燃烧室16空间5～100％为宜；该多孔材料15内可置有测温热电偶10。

使用时，先启动电加热元件19对燃烧室16内的多孔材料15预热到超过低浓度气态烃燃烧所需的温度，然后从气流进口7通入低浓度气态烃，经环状进气通道12进入燃烧室16接触多孔材料15，热量从多孔材料15传输到低浓度气态烃使之达到燃烧所需温度后发生氧化反应，放出热量；燃烧后的气流通过燃烧室出口18进入排气通道14，再通过出口4排出；进入正常工作时，低浓度燃料气体的气流进入由薄板状外壁面8和内壁面9围成进气通道12后，被排气通道14内的高温排气经薄板壁面热交换加热，然后从燃烧室进口17进入燃烧室16，流经多孔材料15并在此完成燃烧过程。本实用新型采取双向逆流的圈状气流通道设置，目的是实现进出气流间的热量传输；在燃烧室16内填充多孔材料15，目的是加强燃烧的稳定性。