[发明专利]一种适合低热值燃气切流与直流复合稳燃蓄热燃烧装置

说明书

技术领域

本发明涉及燃气清洁利用领域，具体地，本发明涉及一种适合低热值燃气切流与直流复合稳燃蓄热燃烧装置。

背景技术

随着我国工业的迅速发展，越来越多场合会产生各种热值较低、可燃组分低、燃烧性能不稳定的低品质可燃气，常见的低热值气体燃料主要有化工过程低热值尾气、高炉煤气、石油化工行业冶炼尾气、煤矿低浓度瓦斯气，也包括生物质热解产生的C₂H₂、CO、CH₄等可燃气，养殖酿造行业产生沼气等。这种可燃气随着国家环保要求提高，将不能直接排放到大气中，而从能源利用角度出发，这部分低热值燃气也是国内能源结构的必要补充，如何实现低热值气体稳定燃烧、减少直接排放造成的环境污染问题、实现气体能源的高效清洁利用，成为亟待解决的难题。因此，开发一种新型的低热值气体燃烧技术，对缓解能源紧张，提高能源利用率，改善环境质量，具有非常重大意义。

目前，燃烧是处理低热值气体的最有效的方法，这种方法不仅可以有效消除低热值气体中有害物质，而且可以提取低热值气体中能量，同时达到利用低热值气体中有效能量和降低环境污染的目的。目前，燃烧方式主要有直接燃烧、热力燃烧、多孔介质燃烧、蓄热燃烧和催化燃烧。直接燃烧具有装置简单、投资成本低的特点，在国内相当普遍。但低热值气体可燃性组分少，不可燃性组分，氮气、水蒸气、二氧化碳等含量很高，存在着着火困难、燃烧不稳定、燃尽率低的缺点。主要因为一次风输送速度高于低热值气体混合物的火焰传播速度，因此燃烧塔进口处稳定的着火只可能发生一次风的边缘处，自由射流的外边界处速度趋于零，几乎没有湍流扰动，传热传质的作用很差，着火条件很差。以Qz表示低热值燃气达到着火温度所必须的着火热；以Qg表示外界提供给低热值燃气着火供热，要使一次风低热值燃气气流着火，应保证稳燃指数e=Qg/Qz≥1，e值越大，则着火越稳定。由上式可见，低热值燃气若要稳燃，应从两个方面着手：一方面尽可能降低低热值燃气着火热所需热量；另一方面应加强着火供应热量。

中国发明专利CN1715747A公布了一种燃气锅炉蓄热稳燃装置，其特征是在锅炉炉膛燃烧区域设置一蓄热块，通过蓄热块蓄热，形成一个加热区域，为着火过程提供额外热量，以此达到稳定燃烧目的。但是在炉膛中心布置蓄热块缩小了低热值燃气流通截面，增加了气体速度，不利于火焰传播，同时会导致压力波动，燃烧不稳定。锅炉边壁流体速度低、传热传质很低也不利于燃烧。这种单纯通过增加蓄热体增加着火热、忽略流场分布的方式并不能完全解决低热值燃气高效稳定燃烧的问题。

发明专利（公开号：101520175）公布了一种低热值燃气蓄热稳燃装置，其特征在于，所述炉膛的前面有稳燃室、蓄热墙。通过在稳燃室两端加多孔性蓄热墙，对气体进行加热，维持着火热量，进行稳定燃烧。这种方式没有充分考虑分级供风和边壁流体混合效果。燃气流出稳燃室进入炉膛时，没有蓄热结构，燃烧温度下降，不利于燃气进一步燃烧，燃烧效率受到限制。这种直立式蓄热墙与流体方向成直角，对墙体冲击力很大，蓄热墙寿命缩短。

专利（CN201636878U）公开了高炉煤气放散塔煤气稳燃装置，在放散塔内设置两层蓄热体，高炉煤气通过蓄热层内孔道加热而被引燃。但蓄热体内孔道复杂，蓄热体边壁缝隙很大，导致流体分布不均一，容易形成沟流，降低燃烧效率和燃尽率。此外，蓄热体本身结构复杂，难以加工。

目前大多数专利技术都集中在增加着火供热方面解决低热值燃气难以稳定连续燃烧问题，忽略从降低着火热方面解决稳燃问题。同时，蓄热体设计多以平面为主，类似蓄热墙，没有充分考虑流场分布和气体混合。

发明内容

本发明的目的在于，为解决上述问题，提供一种适合低热值燃气切流与直流复合稳燃蓄热燃烧装置。

本发明的适合低热值燃气切流与直流复合稳燃蓄热燃烧装置，该燃烧装置包括一燃烧塔3，一燃气进口1位于燃烧塔3的侧壁底部；一烟气出口5位于燃烧塔3的另一侧侧壁顶部；一个一次风管9连通至一风室12，用于提供直流供风，风室12连接于燃烧塔3的底部；还包括一点火孔11设于燃烧塔3底部、风室12的上方；一泄渣孔（13）位于风室（12）底部；一人孔（4）位于燃烧塔（3）侧壁上部、高于顶层稳燃锥（2），所述的燃烧装置采用空气切流与直流复合实现稳燃蓄热燃烧，还包括二次风管8和稳燃锥2，所述的二次风管8通过多级环形分布器6与若干支气管7相连，所述支气管7切向连通至燃烧塔3内部；所述的稳燃锥2为锥形或者圆台形，设于燃烧塔3内部、燃气进口1的上方，稳燃锥的壁面均匀设置若干通道。