[实用新型]一种催化无焰燃烧器

说明书

本实用新型公开了一种催化无焰燃烧器，属于燃烧器领域，所述催化无焰燃烧器包括燃料和助燃气进口，气体分布器，内壳体催化剂，外壳体催化剂和点火器，所述内壳体催化剂包括壳体和设于壳体上的多孔整体式催化剂，所述外壳体催化剂包括壳体和设于壳体上的多孔整体式催化剂，所述点火器位于内壳催化剂和外壳催化剂之间。本实用新型采用内外双层多孔整体式催化剂，燃料和助燃气混合点火后，可快速在多孔整体式催化剂上转换为无焰燃烧状态，相比火焰燃烧，可显著降低有毒有害的一氧化碳及氮氧化物的生成。

技术领域

本实用新型涉及一种燃料燃烧器，特别是一种催化无焰燃烧器。

背景技术

北京市于自2017年4月1日起执行《北京市锅炉大气污染物排放标准》 (DB11/139-2015)，要求北京地区新建和在用燃气锅炉氮氧化物排放浓度要低于30毫克/立方米和80毫克/立方米。为满足该标准要求，当前采用多种低氮火焰燃烧技术。低氮火焰燃烧技术是通过降低火焰温度来一定程度上减少热力型NOx的生成，或通过形成高温还原性气氛将已生成NOx还原为N2，最终达到低NOx排放的目的。现有低氮火焰燃烧技术主要包括空气分级燃烧技术、燃料分级燃烧技术、烟气再循环技术、贫燃预混燃烧技术和全预混表面燃烧技术等。空气分级燃烧首先利用富燃区的贫氧燃烧降低燃烧速度和温度，然后利用燃尽区的富氧燃烧燃尽燃料同时避免火焰温度过高，从而降低热力型NOx的生成；燃料分级燃烧是利用二次燃料在高温下燃烧形成的还原性碳氢基团将主燃烧区已生成的NOx还原为N2以实现NOx减排；烟气再循环是将部分烟气返回至送气系统吸热并降低混合气氧浓度，从而降低燃烧速度和温度抑制NOx生成，但循环烟气在增加排烟热损失的同时，酸性的烟气冷凝水容易腐蚀风机叶轮和燃烧器内部元件；贫燃预混燃烧是指少量燃气与大量空气在分子层面完全混合后再均匀燃烧以降低火焰温度减少NOx生成，同时富氧条件下均匀而充分的燃烧使HC和CO的排放也得到显著降低，但是过量的空气既增加了排烟热损失又增加了风机负荷，热效率低能耗大；全预混表面燃烧是在燃气与空气分子完全混合的基础上使燃烧在多孔均流板等网状材料的表面进行，燃烧速度快，火焰长度短温度低，能够大幅度降低热力型NOx的生成，但是所用金属纤维编织物等容易堵塞，使燃烧机性能大大降低。目前不同功率的燃气锅炉通常采用以上一种或多种燃烧技术来达到降低NOx排放的目的，上述技术的缺陷使得当前燃烧器普遍价格昂贵且操作复杂。

相对于火焰燃烧，无焰燃烧可以让燃烧更加均匀稳定地进行，无局部高温，因此氮氧化物生成量极低。无焰燃烧包括高温空气无焰燃烧和催化无焰燃烧。高温空气燃烧利用高温空气加热燃气使其超过自燃温度，进而使无焰燃烧在一个相对宽广的区域发生，避免局部高温并有效降低NOx排放。催化无焰燃烧则是指燃气和氧化剂分子在催化剂表面进行的催化氧化反应，其常用于低浓度燃气在低于点火浓度下的催化净化过程，燃气锅炉用高浓度燃料的催化无焰燃烧器较少。中国专利申请201610231516.6和 ZL201620323227.4公开了一种极低污染物排放的催化无焰燃烧装置，以返回式结构为特征，结构较为复杂。

实用新型内容

本实用新型提供一种催化无焰燃烧器，结构简单，可实现多种燃气或汽化燃料在千瓦及兆瓦级功率下催化无焰燃烧，燃烧效率高，污染物排放浓度低。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种催化无焰燃烧器，包括两个及三个以上从内向外依次嵌套的由壳体包裹成的密闭腔室，包裹相邻密闭腔室的全部或部分壳体之间留有空隙，留有空隙处的壳体由多孔整体式催化剂构成、或由多孔整体式催化剂与密封材料沿壳体表面依次密闭连接构成；于最内部的腔室以外的至少一个腔室中设有点火器；于最内部的腔室内设有气体分布器，助燃气气源和燃料源通过管路经气体分布器与最内部的腔室相连。