[发明专利]一种堆积陶瓷小球多孔介质燃烧器及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于低浓度预混气体燃烧技术领域，涉及一种堆积陶瓷小球多孔 介质燃烧器及其使用方法，以浓度低于爆炸极限下限、热值250Kcal/m³～ 420Kcal/m³的预混气体作为燃料，通过设置以堆积陶瓷小球作为多孔介质的 预热区和燃烧区，保证低浓度、低热值预混气体稳定、完全燃烧。本技术适 用于以石油、化工行业的工艺尾气或煤炭行业的抽排瓦斯等各种低浓度、低 热值预混气体作为燃料的燃烧装置。

背景技术

石油、煤炭在开采过程中产生大量低浓度、低热值伴生气、煤矿瓦斯； 石油、化工、制造、冶金、制药等行业在生产中也会产生大量低浓度、 低热值工艺尾气，如炼油厂尾气、油页岩炼油尾气、制备活性炭尾气等。 部分伴生气、煤层气或工艺尾气浓度可能在爆炸极限下限以下，低热值 通常在250Kcal/m³～420Kcal/m³，在自然条件不能连续、稳定燃烧，因此 通常无法利用。如果直接排放，不但浪费能源而且污染环境。目前的利 用方法有掺混其它燃料提高热值或高热值气体伴烧等；这些方法在利用 低浓度、低热值预混气体的同时要消耗大量优质燃料，限制了低浓度、 低热值气体的利用范围，同时利用成本提高、经济效益降低。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种堆积陶瓷小球多孔介质燃烧器及其使用方 法，以浓度低于爆炸极限下限、热值250Kcal/m³～420Kcal/m³的预混气体作 为燃料，实现低浓度、低热值预混气体稳定、完全燃烧，使燃烧产生热量得 到利用。

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明为解决其技术问题所采用的技 术方案是：一种堆积陶瓷小球多孔介质燃烧器，其特征在于，它包括稳流段 壳体、保温材料、燃烧段壳体、燃烧室、绝热燃尽室和喷口腔；

所述稳流段壳体及内部腔体沿气流运动方向设置为渐扩形；所述稳流段 壳体与燃烧段壳体通过法兰连接；所述稳流段壳体与所述燃烧段壳体内衬有 保温材料；

所述燃烧段壳体内部腔体沿气流运动方向依次设置为所述燃烧室、所述 绝热燃尽室和所述喷口腔；所述燃烧室内两端设置两排挡块砖，两排所述挡 块砖之间填充堆积陶瓷小球多孔介质，所述堆积陶瓷小球多孔介质是由一个 以上的陶瓷小球堆积而成，所述陶瓷小球材质为莫来石或刚玉，所述燃烧室 顶部和底部分别设置有装球口和卸球口；所述燃烧段壳体内中部腔体设置为 所述绝热燃尽室，所述燃烧段壳体后部渐缩形腔体为所述喷口腔。

进一步地，所述燃烧室内所述堆积陶瓷小球多孔介质长度L1为0.45m～ 0.8m；所述绝热燃尽室长度L2为0.2m～0.4m，所述堆积陶瓷小球多孔介质 与所述绝热燃尽室横截面积相同。

进一步地，所述堆积陶瓷小球多孔介质与所述绝热燃尽室横截面积A的 确定依据公式：A＝C₁·Q·(1-C₂·d²)^1/2；其中C₁为常数，单位为h/m，取值范围 3.58×10^-4～8.24×10^-4；C₂为常数，单位为1/mm²，取值范围1.59×10^-4～ 1.76×10^-4；Q为所述蜂窝陶瓷多孔介质或绝热燃尽室内通入的低浓度预混气 体的体积流量，单位为m³/h；d为陶瓷小球直径，单位为mm。

进一步地，所述喷口腔的出口直径为D，所述喷口腔的长度为L3，所 述喷口腔的长度L3为所述喷口腔的出口直径D的1～2倍。

进一步地，所述保温材料为低水泥浇注料或硅酸铝纤维板。

进一步地，所述陶瓷小球直径d为5mm～25mm。

当低浓度预混气体为含较多杂质或粉尘的气体时，优选地，所述陶瓷小 球为光面陶瓷小球，球体直径d为5mm～25mm。

当低浓度预混气体为不含杂质的较清洁气体时，优选地，所述陶瓷小球 为带沟槽陶瓷小球，球体直径d为15mm～25mm，所述沟槽宽度为2mm～ 5mm，所述沟槽深度为2mm～3mm。

一种堆积陶瓷小球多孔介质燃烧器的使用方法，其包括以下步骤：