[发明专利]一种可燃气化学能与太阳能互补的光热火炬塔

说明书

一种可燃气化学能与太阳能互补的光热火炬塔，包括燃烧器、换热器、塔体和聚光镜，安装在锅炉下底板中心的燃烧器由混合器、自调节燃烧器头部、风机、助力系统和长明灯构成，燃烧器头部可根据热负荷自动调节燃烧火孔面积，保证可燃气稳定燃烧；换热器为一圈或若干圈换热管束，可燃气与空气混合进入燃烧器头部，实现部分预混或全预混燃烧，风机将空气送入炉膛使可燃气完全燃尽，烟气冲刷换热管束管间间隙，沿外圈换热管束向上流出换热器；外圈换热管束一侧被聚光镜反射的太阳能加热，一侧被可燃气燃烧产生的热能加热，本发明可充分利用太阳能和工业废气或油田伴生气等可燃气的化学能，多能互补，节能减排，燃烧稳定，负荷调节比大。

技术领域

本发明涉及油田及工厂可燃性废气洁净燃烧技术领域，具体涉及一种可燃气化学能与太阳能互补的光热火炬塔。

背景技术

我国是能源生产和消费的大国，节能减排、提高能源利用效率是我们面临的重要任务，同时我国环境治理还需严控。目前，不同领域产生的可燃性废气，如油田伴生气、工业废气等除部分采集利用外，有相当大一部分只能排空处理，对空气和周围环境会造成严重的污染。为解决这一问题，工厂大多采取燃烧可燃性废气的处理方式，但这种处理方式一方面存在燃烧不完全、燃烧效率低、冒黑烟、不安全、雨天易熄火等燃烧不稳定的问题，如果可燃气废气不能完全燃烧，就会形成有毒云，给工厂和周边带来安全和环境风险；另一方面可燃性废气直接燃烧浪费大量能源，燃烧产生的热能无法利用，并且燃烧产生的污染物也会直接排空，不符合我国节能减排、保护环境的国家政策。由于传统火炬塔燃烧的缺陷，容易产生火雨等现象，因此火炬塔周围地面半径90米内不能布置设施，只能安放在空旷地带，极大浪费了空间资源。

目前，太阳能吸热器是利用光热的核心部件，它将太阳的辐射能转化为工质的热能，工质带走的热能可引入各种储热器中，例如熔盐、蒸汽、固体储热器等，还可以辅助化石燃料锅炉工作，可确保均匀、稳定的热源输入。目前塔式太阳能接收器分为间接照射和直接照射两种，间接太阳能接收器也称外露式太阳能接收器，其主要特点是接收器向载热工质的传热工程不发生在太阳照射面，工作时聚焦入射的太阳能先加热受热面，受热面升温后再通过壁面将热量向另一侧工质传递。管式吸热器就属于这一类型，多根管子呈圆环布置，形成一个圆筒体，通过塔体周围的聚光镜聚焦形成的光斑直接照射在圆筒体外壁，以辐射方式使得圆筒体壁温升高；而载热工质从竖直管内流过，通过导热和对流方式吸收管壁传递的热量，从而成为可利用的高温热源。这种吸热器可采用水、熔盐、空气等多种工质，流体温度一般在100～600℃之间，压力≤120atm。管式吸热器的优点是可以接受来自塔四周范围内聚光镜反射、聚焦的太阳光，但是，其吸热器热效率较低，存在较大的热损失，并且由于只接受太阳能的局限性，无法全天利用。

传统火炬塔和塔式太阳能吸热器存在相同的使用环境，市场上急需一种同时兼具火炬塔与光能吸热器的光热火炬塔。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种可燃气化学能与太阳能互补的光热火炬塔，在传统火炬塔顶部布置光热锅炉，底部布置聚光镜，使光热锅炉外圈换热器外侧受聚光镜反射的太阳能换热，内侧受可燃气废气燃烧产生的热能换热，综合利用可燃气化学能和太阳能。这种新型光热火炬塔采用全预混或者部分预混燃烧，有效解决传统火炬塔燃烧不完全、冒黑烟等问题；光热锅炉本体一方面可有效利用可燃气化学能与太阳能，另一方面可解决传统火炬塔火雨、雨天易熄火等问题。

为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案是：

一种可燃气化学能与太阳能互补的光热火炬塔，包括塔3，塔3顶部布置有光热锅炉，光热锅炉包括燃烧器1和换热器2，燃烧器1位于换热器2包绕构成的炉膛空间中心；