[实用新型]一种近零污染物排放的气体燃烧设备

说明书

一种近零污染物排放的气体燃烧设备，所述设备包括：气体燃料输送管道、催化剂预热单元与催化燃烧反应器；所述催化燃烧反应器包括催化燃烧单元、介质加热单元和气体燃料预热单元；所述催化剂预热单元用于预热所述催化燃烧单元中的催化剂床层；所述气体燃料预热单元的入口与所述气体燃料输送管道的出口相连，所述气体燃料预热单元的出口与所述催化燃烧单元的入口相连；所述介质加热单元的入口与介质输送管道的出口相连，所述介质加热单元的出口与工艺管线相连。本实用新型的燃烧温度低，不产生氮氧化物，燃烧设备的体积小，热效率高。

技术领域

本实用新型属于燃烧设备技术领域，具体涉及一种近零污染物排放的气体燃烧设备。

背景技术

现有的燃气锅炉、各种加热炉等燃烧天然气或其它气体燃料的燃烧设备，会由于燃烧火焰存在温度高区域(大于1500℃)，而不可避免地生成氮氧化物NOx。氮氧化物的温室气体效应为二氧化碳的270倍，也是生成PM2.5的重要前驱体。减排氮氧化物对治理雾霾有重要意义，故各地方政府也不断降低NOx限值，控制NOx的排放水平。如北京将燃气锅炉的NOx排放限值定为30mg/m³.

燃烧器结构和燃烧方法决定了锅炉、加热炉等燃烧设备排放氮氧化物的水平。近些年来，国内外开发各种低氮燃烧技术，如分级燃烧、烟气循环、预混燃烧等，但普遍存在如下问题：

1.低氮燃烧器及管线布置等系统较复杂，相应地增加了成本。

2.由燃烧方式决定了火焰温度需高于熄火极限，不可能无限制降低，任何低氮燃烧技术都会产生NOx。

3.难以较好地均衡解决降低NOx、CO与提高热效率问题。

4.操作弹性差。在低于额定负荷下操作，NOx排放会增加较多。

由于存在上述问题，采用现有低氮燃烧技术难以较经济、稳定地实现更严格的氮氧化物排放标准，即难以进一步降低氮氧化物的排放。

CN205473624U公开了一种预混型天然气催化装置结构较复杂，上下两室的结构与排气管相比大很多，表明该专利在需要较大发热量时，设备体积会很大，催化剂用量过大，效能较低。由于该专利对催化燃烧设计较差，燃烧效率低，还需要加热装置辅助提高燃烧效率，故不是较好的催化燃烧技术。

CN202350509U公开了一种近零污染物排放的天然气无焰催化燃烧炉窑，比CN205473624U公开的结构简单一些，但该技术加热方法不科学，无法用烟气加热整个工件，而需要一个机构实现旋转工件，不仅加热时间长，浪费燃料，其受热也不均匀，严重影响产品质量(如烧制陶瓷制品)。

上述两个专利都是小规模实验室的技术，在实际工程应用中会遇到很多问题，另外，这两个催化燃烧技术都烟气热量利用不充分，烟气排放的温度较高，使设备的热效率较差。

针对上述问题，本实用新型提出的天然气等气体燃料的催化燃烧设备，不仅结构简单，而且通过合理的结构布置，使催化燃烧释放出的高温烟气以高效的对流传热形式把热量传递给需要加热的介质。本实用新型的催化燃烧装置结构紧凑、介质受热均匀、加热温度控制准确，另外，采用了介质加热单元，把热量回收用于加热介质，降低了排烟温度，大大提高了燃烧装置的热效率。不仅能实现氮氧化物的近零排放，也能使燃料充分燃烧，使燃烧过程中基本不产生一氧化碳，从而实现气体燃料的燃烧设备热效率高、污染物近零排放。本实用新型适用于各种大型气体燃烧设备应用场合。

实用新型内容

为了解决现有低氮燃烧技术中存在的问题，本实用新型提出了一种近零污染物排放的气体燃烧设备。

为达到上述目的，本实用新型提出的近零污染物排放的气体燃烧设备包括：

气体燃料输送管道、催化剂预热单元与催化燃烧反应器；所述催化燃烧反应器包括催化燃烧单元、介质加热单元和气体燃料预热单元；