本發(fā)明涉及一種混合燃燒系統(tǒng)，其中，連續(xù)地進(jìn)行富(rich)均質(zhì)燃燒和貧(poor)催化燃燒，這導(dǎo)致了氮氧化物(nox)排放量為零并被用于獲取家用熱水。

背景技術(shù)：

減少在氣體燃料熱水器中產(chǎn)生的廢氣排放部?jī)?nèi)側(cè)的氮氧化物排放量就環(huán)境和人類健康而言都是非常重要的。在燃燒系統(tǒng)中，氮氧化物以三種不同的方式形成。這些方式如下：包括在液態(tài)或固態(tài)燃料內(nèi)容物中所提供的氮源的氮氧化物的形成、在火焰中即刻但少量產(chǎn)生的氮氧化物的形成以及在高溫下熱的氮氧化物的形成。

由于燃料內(nèi)容物中所包括的氮與燃燒空氣中所提供的氧的反應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)生了基于燃料的氮氧化物排放。氣體燃料中并不會(huì)遇到這種問題。然而，在固態(tài)和液態(tài)燃料中的約一半的總氮氧化物排放量可源自于在燃料的內(nèi)容物中所提供的氮。

由于在空氣中存在的氮與烴基之間所發(fā)生的快速反應(yīng)，導(dǎo)致構(gòu)成了快速型(prompt)氮氧化物的形成。這些類氮氧化物排放量在總氮氧化物排放量?jī)?nèi)的份額是相當(dāng)?shù)偷摹?/p>

由于燃燒空氣中的氧和氮在超過特別是1200℃的火焰溫度下的反應(yīng)，導(dǎo)致發(fā)生熱的氮氧化物的形成。隨著火焰溫度增加，熱的氮氧化物排放量非常快速地增加。作為氣態(tài)燃料的燃燒的結(jié)果而釋放的絕大多數(shù)的氮氧化物排放均以這種方式發(fā)生。

在商用天然氣水加熱系統(tǒng)中，均質(zhì)燃燒過程被用作燃燒技術(shù)。在天然氣的均質(zhì)燃燒過程中，在化學(xué)計(jì)量狀況下，達(dá)到了高火焰溫度。熱的氮氧化物的形成依靠這些狀況下的高溫而發(fā)生。減少具有氣體燃料的燃燒系統(tǒng)中的氮氧化物排放量的最為有效的方式是減少火焰峰值溫度以及縮短這些峰值溫度下的停留時(shí)間。因此，所使用的系統(tǒng)主要通過過量的空氣來操作。此外，可向燃燒室提供次級(jí)空氣供應(yīng)，以降低火焰峰值溫度。作為選擇，可通過借助于合適的設(shè)備以合適的吸收速率吸收來自火焰的熱能來降低火焰溫度，避免氮氧化物的形成。

為了減少氮氧化物排放所使用的另一方法是通過富燃料混合物開始該均質(zhì)燃燒過程，并且隨后逐漸地通過貧燃料混合物來完成該燃燒過程。在至少兩個(gè)區(qū)域中，在連續(xù)的區(qū)域中從富混合物朝向貧混合物連續(xù)地執(zhí)行燃燒過程。通過向連續(xù)的燃燒區(qū)噴射燃料或燃燒空氣實(shí)現(xiàn)了逐漸燃燒。美國(guó)專利文獻(xiàn)no.us5195884、no.us5275552、no.us7198482、no.us6695609和國(guó)際專利文獻(xiàn)no.wo2010092150可被引用作為與該問題相關(guān)的示例。在所述專利文獻(xiàn)中，在均質(zhì)燃燒系統(tǒng)中，燃料供應(yīng)噴嘴被放置在燃燒室上的不同位置中，以便實(shí)現(xiàn)逐漸燃燒。

在也被稱之為擴(kuò)散火焰的均質(zhì)燃燒技術(shù)中，燃料和氧化劑被通過擴(kuò)散而混合并且燃燒反應(yīng)發(fā)生在燃燒室中，其中，同時(shí)也從該系統(tǒng)中提取熱量。在專利文獻(xiàn)no.us4904179和no.ep1310737中描述了具有減少了的氮氧化物排放量的擴(kuò)散火焰式燃燒器。

減少燃燒反應(yīng)中釋放的氮氧化物排放量的另一方法是降低燃燒溫度。僅通過催化燃燒來實(shí)現(xiàn)低溫下的燃燒過程是可能的。也被稱之為無焰燃燒的催化燃燒發(fā)生在催化劑表面上并且具有遠(yuǎn)低于均質(zhì)燃燒的活化能量。通常，使用諸如鈀和鉑之類的貴金屬催化劑。鉻、錳、鐵、鈣、鎳、銅、鋅和錫氧化物也是具有氧化能力的金屬并且它們可出于催化燃燒的目的而被使用。由于作為天然氣的中間化合物的甲烷是高度對(duì)稱分子這一事實(shí)；它需要被預(yù)加熱到約250-400℃的溫度，以被催化地燃燒。該預(yù)加熱過程對(duì)燃燒系統(tǒng)的能量平衡產(chǎn)生不利的影響。通常；鈀基燃燒催化劑的吸引性由于這些催化劑的氧化鈀(pdo)活性部位都被轉(zhuǎn)化為超過800℃的非活性金屬相而喪失。

美國(guó)專利文獻(xiàn)no.us5464006和no.us5810577公開了處于多個(gè)階段中的催化燃燒系統(tǒng)。在美國(guó)專利文獻(xiàn)no.us5464006中，在使氣體-燃料-空氣的混合物穿過電氣預(yù)加熱區(qū)之后，燃燒發(fā)生在兩個(gè)不同的催化燃燒階段中。約70-90％的燃料在第一催化區(qū)(催化間隙燃燒器管)中燃燒，而其余的燃燒發(fā)生在第二催化區(qū)中并發(fā)生在整體式(monolith-type)催化劑上。類似的申請(qǐng)也可在美國(guó)專利文獻(xiàn)no.us5810577中獲得。

歐洲專利文獻(xiàn)no.ep0256322和no.ep0356709公開了一種被浸入到催化劑床中的換熱系統(tǒng)。天然氣-空氣的混合物被加熱到催化燃燒通過電加熱器或電子點(diǎn)火系統(tǒng)而開始，從而首先實(shí)現(xiàn)均質(zhì)燃燒的溫度(320-390℃)。在催化燃燒開始之后，燃燒溫度達(dá)到400-700℃，并且所述預(yù)加熱系統(tǒng)停用。當(dāng)溫度下降到低于400℃時(shí)，催化燃燒反應(yīng)結(jié)束。預(yù)加熱系統(tǒng)被臨時(shí)重新使用用于再次啟動(dòng)。亞鉻酸銅被用作催化劑。

在德國(guó)專利文獻(xiàn)no.de3332572中，在兩個(gè)連續(xù)的燃燒階段中使用組合表面和催化型燃燒器。在第一階段中，一次燃燒發(fā)生在位于與第二階段燃燒器平行的位置中的組合式(表面-催化)燃燒器上。該燃燒系統(tǒng)完成，其中，通過位于同一反應(yīng)器的下方的相同的第二表面-催化組合式燃燒器系統(tǒng)向離開第一區(qū)的燃燒氣體供應(yīng)輔助的次級(jí)空氣供應(yīng)。供給到位于串聯(lián)連接的兩個(gè)燃燒器對(duì)的出口上的換熱器單元的水被通過燃燒氣體的熱量加熱。

德國(guó)專利文獻(xiàn)no.de4308017、no.de422711、no.de4412714和歐洲專利文獻(xiàn)no.ep0671586公開了具有三個(gè)燃燒區(qū)的系統(tǒng)，其中表面式燃燒器和催化燃燒器一起使用。通過將氣體燃料-空氣混合物的一部分供給到表面式燃燒器中來均質(zhì)地執(zhí)行燃燒。而被供給到催化燃燒器中的氣體燃料-空氣混合物在加熱護(hù)套上通過表面式燃燒器中產(chǎn)生的熱量被預(yù)加熱到300-350℃的溫度。因此，啟動(dòng)了間隙式催化燃燒器。最后，來自這兩個(gè)燃燒器(表面式燃燒器、間隙式催化燃燒器)的組合廢氣進(jìn)入該整體式催化燃燒器并且完成了該燃燒過程。具有約13kw的熱能的燃料在均質(zhì)表面式燃燒器上燃燒，而燃料-空氣混合物的其余部分被通過調(diào)制在6-12kw的熱能范圍中催化地燃燒。通過在環(huán)繞全部三個(gè)燃燒器的腔室中提供水循環(huán)來獲得熱水。

在德國(guó)專利文獻(xiàn)no.de19739704中，連續(xù)地使用兩個(gè)催化燃燒器。第一催化燃燒器單元是陶瓷塊，并且它同時(shí)也被用作表面燃燒器。在表面和催化燃燒器的入口和出口上，存在串聯(lián)的兩個(gè)換熱器單元。位于燃燒器入口中的換熱器被設(shè)計(jì)成，用以接收通過輻射發(fā)出的熱量，以防止火焰回火。此外，通過環(huán)繞在燃燒塊的外側(cè)的冷卻水循環(huán)從該燃燒室獲取所包含的熱量。

在歐洲專利文獻(xiàn)no.ep0789188中，兩個(gè)催化燃燒器以類似的方式連續(xù)地定位。在位于兩個(gè)催化燃燒器之間的腔室中存在一個(gè)點(diǎn)火電極。燃燒過程通過借助于點(diǎn)火電極首先發(fā)生在第一催化劑表面上的均質(zhì)燃燒開始。為了防止催化劑過熱，具有紅外輻射吸收層的冷卻板被放置在定位有點(diǎn)火電極的腔室的兩側(cè)上。通過在具有整體幾何形狀的第二催化燃燒器中燃燒在第一催化燃燒器中并未燃燒的燃料餾分來完成燃燒。在所述專利文獻(xiàn)中描述的用于首次點(diǎn)火的點(diǎn)火電極可被定位在位于兩個(gè)催化燃燒器之間的區(qū)域中，并且它也可被定位在被放置到位于氣體供應(yīng)側(cè)的冷卻分配板與第一催化燃燒板之間的區(qū)域中。作為選擇，在該專利文獻(xiàn)中，所描述的是，將包括被定位在介于這兩個(gè)催化燃燒器之間的該區(qū)域中的點(diǎn)火電極和催化燃燒器在內(nèi)的該系統(tǒng)的兩個(gè)單元彼此平行地放置是可能的。

在德國(guó)專利文獻(xiàn)no.de4324012中，接連地進(jìn)行均質(zhì)燃燒和催化燃燒。作為均質(zhì)燃燒的結(jié)果而產(chǎn)生的廢氣和未燃燒的碳?xì)浠衔镌诖呋饺紵靼迳贤ㄟ^，并因此排放量減少的廢氣被從該單元向排放管排出。實(shí)際燃燒發(fā)生在均質(zhì)燃燒器中。使用催化燃燒器，目的是氧化揮發(fā)性有機(jī)化合物以便在廢氣排放方面提供改進(jìn)。在所提議的該系統(tǒng)中，不存在用于熱水生產(chǎn)的換熱器。

美國(guó)專利文獻(xiàn)no.us5851489公開了一種擴(kuò)散式催化燃燒系統(tǒng)。燃料被從內(nèi)部部分?jǐn)U散到充滿了催化劑的支撐結(jié)構(gòu)中，而空氣被從同一結(jié)構(gòu)上的外表面擴(kuò)散。催化燃燒發(fā)生在催化劑支撐結(jié)構(gòu)上并且溫度達(dá)到400-750℃。液體(例如：水)可被通過放置于位于這些表面之間的區(qū)段的加熱護(hù)套進(jìn)行加熱。

在美國(guó)專利文獻(xiàn)no.us6431856中，燃料-空氣的預(yù)混混合物被供給到燃燒室中。通過位于該燃燒室的入口中的點(diǎn)火電極開始均質(zhì)燃燒并且催化劑塊被預(yù)加熱到所需溫度。在將催化劑塊加熱到催化燃燒將開始的溫度之后，燃料-空氣的混合被中斷，并且確?；鹧姹幌纭Ｔ邳c(diǎn)火電極停用的同時(shí)，通過相繼地再次供給燃料-空氣的混合物，催化燃燒在熱的催化表面上開始。而位于催化燃燒器之后且位于廢氣管線中的從換熱器循環(huán)的水被通過廢氣進(jìn)行加熱。

美國(guó)專利文獻(xiàn)no.us7444820公開了一種用于燃?xì)廨啓C(jī)的兩級(jí)催化燃燒過程。通過來自第一催化燃燒單元的富混合物執(zhí)行催化燃燒。從壓縮機(jī)離開的熱空氣的溫度是足夠高的，以便達(dá)到催化燃燒通過富混合物開始的溫度。作為在第一催化燃燒器中通過富混合物發(fā)生的燃燒的結(jié)果，由于完全燃燒并未發(fā)生這一事實(shí)，導(dǎo)致包括可燃碳?xì)浠衔锝M分的熱的氣體燃料(具有h2、co含量)出現(xiàn)。作為富燃燒的結(jié)果而產(chǎn)生的一部分熱量被越過換熱器傳遞到燃燒空氣并且次級(jí)燃燒空氣由于貧燃燒而被加熱。部分氧化的碳?xì)浠衔锱c次級(jí)燃燒空氣混合，使得將形成貧混合物并且完全燃燒在次級(jí)催化燃燒單元中進(jìn)行。

在美國(guó)專利文獻(xiàn)no.us5052919中，實(shí)現(xiàn)兩級(jí)均質(zhì)燃燒。在煤炭氣化過程中，具有高氨含量的氣體在該煤炭氣化過程中出現(xiàn)。由于在化學(xué)計(jì)量狀況下燃燒該含氨氣體，導(dǎo)致出現(xiàn)了高氮氧化物排放量。為了減少該氮氧化物排放量，在所述專利中描述了兩級(jí)均質(zhì)燃燒。該燃料的大部分以富燃燒狀況下的λ值為0.6到0.9進(jìn)行燃燒。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)一種燃燒系統(tǒng)，其中，在位于第一區(qū)域中的富均質(zhì)燃燒單元中的富燃燒和在位于第二區(qū)域中的貧催化燃燒單元中的貧燃燒被連續(xù)地進(jìn)行，并由此確保了氮氧化物排放量為零。

本發(fā)明的另一目的是實(shí)現(xiàn)一種燃燒系統(tǒng)，其中，換熱器單元位于富均質(zhì)燃燒單元的出口和貧催化燃燒單元的出口中，所述單元被串聯(lián)地相互連接，并且燃燒反應(yīng)中所產(chǎn)生的熱量被傳遞到加熱水和/或自來水的家用散熱器中。

本發(fā)明的另一目的是實(shí)現(xiàn)一種燃燒系統(tǒng)，其中，還存在不止一個(gè)換熱器單元，以便將貧混合物的次級(jí)空氣供應(yīng)預(yù)加熱到發(fā)生催化燃燒的溫度。

本發(fā)明的另一目的是實(shí)現(xiàn)一種燃燒系統(tǒng)，該燃燒系統(tǒng)具有在該燃燒系統(tǒng)的初始階段在冷的催化劑表面上捕獲水蒸氣冷凝物的水分保持單元，并且其中，防止由于蒸汽冷凝對(duì)催化劑結(jié)構(gòu)造成的損壞。

本發(fā)明的另一目的是實(shí)現(xiàn)一種燃燒系統(tǒng)，該燃燒系統(tǒng)構(gòu)成了對(duì)于家用水加熱系統(tǒng)的替代方案。

本發(fā)明的另一目的是實(shí)現(xiàn)一種燃燒系統(tǒng)，該燃燒系統(tǒng)滿足了在微型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中所需的額外的加熱負(fù)荷并通過使得在微型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中產(chǎn)生的可燃廢氣燃燒來提供熱回收。

附圖說明

被實(shí)現(xiàn)以達(dá)到本發(fā)明的目的的“混合均質(zhì)催化燃燒系統(tǒng)(ahybridhomogenous-catalyticcombustionsystem)”在附圖中示出，附圖中：

圖1是本發(fā)明的混合均質(zhì)催化燃燒系統(tǒng)的示意圖。

在附圖中所圖示的部件被逐個(gè)標(biāo)記出，其中，附圖標(biāo)記指的是下列部件：

1.燃燒系統(tǒng)

2.本體

3.表面式燃燒器

4.電極

5.燃料閥

6.壓縮機(jī)

7.空氣閥

8.主換熱器

9.泵

10.換熱器閥

11.流量計(jì)

12.次級(jí)換熱器

13.次級(jí)換熱器空氣閥

14.氣體分配器板

15.水分捕集器

16.催化燃燒器

17.第三換熱器

18.排放管

19.電離電極

20.熱電偶

21.控制單元

22.管線

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的混合均質(zhì)催化燃燒系統(tǒng)(1)主要包括：

-至少一個(gè)本體(2)；

-位于該本體(2)的下方的至少一個(gè)表面式燃燒器(3)，并且其中燃燒富燃料空氣混合物；

-點(diǎn)燃該燃料空氣混合物的至少一個(gè)電極(4)；

-至少一個(gè)燃料閥(5)，由此給出該表面式燃燒器(3)所需的天然氣；

-至少一個(gè)壓縮機(jī)(或風(fēng)扇)(6)，由此提供該表面式燃燒器(3)所需的空氣；

-位于該壓縮機(jī)(6)的下游的至少一個(gè)空氣閥(7)；

-至少一個(gè)管狀主換熱器(8)，其中，作為在該表面式燃燒器(3)中發(fā)生的燃燒的結(jié)果而產(chǎn)生的廢氣進(jìn)入該主換熱器并且加熱的水穿過該主換熱器；

-用以使穿過該主換熱器(8)的水增壓的至少一個(gè)泵(9)；

-位于該主換熱器(8)及測(cè)量水流量的至少一個(gè)流量計(jì)(轉(zhuǎn)子流量計(jì)等)(11)的前方的至少一個(gè)換熱器閥(10)；

-定位在該主換熱器(8)的上方的至少一個(gè)管狀次級(jí)換熱器(12)，其中，離開該主換熱器(8)的廢氣從加熱護(hù)套穿過并且被泵送用于燃燒的空氣通過穿過該加熱護(hù)套而被加熱；

-控制穿過該次級(jí)換熱器(12)的空氣的至少一個(gè)次級(jí)換熱器空氣閥(13)；

-至少一個(gè)氣體分配器板(14)，其位于次級(jí)換熱器(12)的上方并通過使廢氣與離開次級(jí)換熱器(12)的空氣混合而產(chǎn)生貧氣體混合物；

-至少一個(gè)水分捕集器(15)，其中，離開氣體分配器板(14)的貧氣體混合物進(jìn)入該水分捕集器；

-至少一個(gè)催化燃燒器(16)，其位于水分捕集器(15)的上方，并且在其中發(fā)生無焰燃燒；

-至少一個(gè)第三換熱器(17)，其中，離開催化燃燒器(16)的氣體通過穿過該護(hù)套部分而被釋放到大氣，并且離開主換熱器(8)的水在離開該系統(tǒng)之前穿過該第三換熱器并且最后一次被加熱；以及

-至少一個(gè)氣體出口排放管(18)，其中，氣體離開本體(2)。

本發(fā)明的燃燒系統(tǒng)(1)還包括控制火焰在表面式燃燒器(3)中的存在的至少一個(gè)電離電極(19)。除此之外，該燃燒系統(tǒng)(1)包括測(cè)量表面式燃燒器(3)上的火焰溫度的至少一個(gè)熱電偶(20)。該系統(tǒng)(1)還包括觸發(fā)該點(diǎn)火電極(4)以便在表面式燃燒器(3)中點(diǎn)燃富燃料-空氣混合物的至少一個(gè)控制單元(21)。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，燃燒以在化學(xué)計(jì)量狀況下的λ值發(fā)生在表面式燃燒器(3)中。在所述燃燒器(3)中，通過燃料閥(5)和空氣閥(7)產(chǎn)生富天然氣-空氣混合物并且該富天然氣-空氣混合物被通過點(diǎn)火電極(4)點(diǎn)燃。在表面式燃燒器(3)中，實(shí)現(xiàn)位于λ為1的化學(xué)計(jì)量燃燒和λ為0.6的富燃燒的范圍中的富燃燒。作為在表面式燃燒器(3)中發(fā)生的均質(zhì)富燃燒(部分氧化)的結(jié)果，獲得了一種一氧化碳的體積含量最低為4％且氫的體積含量最低為4％的氣體混合物。

在本發(fā)明的燃燒系統(tǒng)(1)中，存在管線(22)，其被提供以便在主換熱器(8)和第三換熱器(17)之間輸送水。由此，在主換熱器(8)中通過表面式燃燒器(3)加熱的水被輸送到第三換熱器(17)，以便通過催化燃燒器(16)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步加熱。在優(yōu)選實(shí)施例中，在水穿過主換熱器(8)的管道和第三換熱器(17)的管道的同時(shí)，產(chǎn)生貧氣體混合物的空氣被通過與廢氣混合從次級(jí)換熱器(12)供應(yīng)到催化燃燒器(16)。

在本發(fā)明中，在主換熱器(8)和第三換熱器(17)中通過燃燒氣體加熱的水流被用作家用熱水。5kwt到20kwt的熱負(fù)荷被傳遞到主換熱器(8)中的所述水。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，氣體分配器板(14)在本體(2)的內(nèi)側(cè)并不從一端完全延伸到另一端，并且形成氣體混合物可穿過其中的開口。此外，所述板(14)具有中空結(jié)構(gòu)。由此，氣體混合物容易從這些孔和孔隙(aperture)到達(dá)水分捕集器(15)并且通過這里前進(jìn)到催化燃燒器(16)。到達(dá)催化燃燒器(16)的氣體混合物含有作為表面式燃燒器(3)中的富燃燒的結(jié)果而產(chǎn)生的氫氣和一氧化碳(h2-co)。催化燃燒器的廢氣包括由于在催化燃燒器(16)中發(fā)生的無焰燃燒而產(chǎn)生的二氧化碳、氧氣和氮?dú)?。通過氣體分配器板(14)的具有貧燃料含量的氣體所獲得的溫度為開始催化反應(yīng)所需的最低溫度。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，氣體混合物在系統(tǒng)(1)的啟動(dòng)和正常運(yùn)行過程中均穿過水分捕集器(15)。該水分捕集器(15)捕獲在系統(tǒng)(1)的啟動(dòng)過程中冷凝的水。而在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，由環(huán)境溫度所保持的水分蒸發(fā)并且再生。

通過催化燃燒器(16)中的無焰燃燒所燃燒的氣體混合物給予本發(fā)明的燃燒系統(tǒng)(1)介于5kwt和15kwt之間的熱能。通過串聯(lián)互連的主換熱器單元(8)和第三換熱器單元(17)，水流通過提取介于10kwt和30kwt之間的熱能而離開該混合燃燒系統(tǒng)(1)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，主換熱器(8)、次級(jí)換熱器和第三換熱器(17)的熱能根據(jù)向燃燒系統(tǒng)(1)供應(yīng)的燃料量、空氣量和水量而不同。本發(fā)明的燃燒系統(tǒng)(1)提供了10kwt到30kwt的調(diào)制范圍。根據(jù)燃燒系統(tǒng)(1)的使用位置和使用目的，該調(diào)制范圍和所提取的最小/最大熱負(fù)荷可以不同，并且這被包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

在本發(fā)明的燃燒系統(tǒng)(1)中，首先通過燃料閥(5)向該系統(tǒng)(1)供應(yīng)天然氣。而燃燒所需的空氣被通過壓縮機(jī)(6)和位于壓縮機(jī)(6)的上游的空氣閥(7)向表面式燃燒器(3)發(fā)送。使用燃料閥(5)和空氣閥(7)，在燃燒器(3)的入口中產(chǎn)生富天然氣-燃料混合物。該混合物在表面式燃燒器(3)中燃燒并且產(chǎn)生了部分氧化的氣體，該氣體包括h2、co和少量未燃燒的甲烷。通過點(diǎn)火電極(4)確保了燃燒的開始。在本發(fā)明中，通過電離電極(19)控制連續(xù)火焰的存在，而通過熱電偶(20)測(cè)量火焰溫度。在表面式燃燒器(3)中產(chǎn)生的廢氣對(duì)穿過管道的水流進(jìn)行加熱，同時(shí)它穿過主換熱器(8)的護(hù)套部分。水被通過泵(9)向主換熱器(8)泵送并且流動(dòng)由閥(10)進(jìn)行控制。流向換熱器(8)的水的流量由流量計(jì)(11)調(diào)節(jié)并且加熱過的水被經(jīng)過管線(22)向第三換熱器(17)傳送。離開主換熱器(8)的廢氣穿過次級(jí)換熱器(12)的護(hù)套部分。廢氣對(duì)通過壓縮機(jī)(6)向次級(jí)換熱器(12)供應(yīng)的空氣進(jìn)行加熱，并且所供應(yīng)的量通過次級(jí)換熱器空氣閥(13)進(jìn)行調(diào)節(jié)。加熱過的空氣與穿過次級(jí)換熱器(12)的可燃廢氣混合，并且由此具有貧燃料含量的氣體混合物被包含在位于氣體下分配器板(14)下方的區(qū)域中。氣體混合物通過穿過分配器板(14)的孔和孔隙(aperture)到達(dá)水分捕集器(15)。穿過水分捕集器(15)的具有h2和co含量的氣體混合物通過無焰燃燒而燃燒，所產(chǎn)生的廢氣穿過第三換熱器(17)的護(hù)套部分并通過排放管釋放到大氣。

在本發(fā)明的系統(tǒng)(1)中，在被釋放到大氣的廢氣中的在表面式燃燒器(3)中發(fā)生的均質(zhì)式燃燒反應(yīng)的氮氧化物排放量減少到微量，這是由于它從化學(xué)計(jì)量燃燒(λ值為1)繼續(xù)進(jìn)行到富燃燒(λ值為0.6)。而在第三換熱器(17)中被進(jìn)一步加熱之后，離開主換熱器(8)的水流就離開該系統(tǒng)(1)。

由本發(fā)明的燃燒系統(tǒng)(1)作為富燃燒的結(jié)果而釋放的熱量的一部分被用于使用換熱器(8、17)來獲得熱水，換句話說用于獲得50℃的家用散熱器和/或自來水。在表面式燃燒器(3)的出口和催化燃燒器(16)的出口，存在串聯(lián)地互連的換熱器(8、17)。被出于家用加熱的目的輸送到散熱器的水流被從主換熱器(8)和第三換熱器(17)平均提取20kwt的熱量。該熱負(fù)荷的約一半由部分氧化產(chǎn)品的氣體的作為富燃燒的結(jié)果而產(chǎn)生的熱量提供，并且該熱量被越過主換熱器(8)傳遞到水。而在燃燒系統(tǒng)(1)中獲得的熱負(fù)荷的一半在催化燃燒器(16)中獲得，并且所獲得的熱量被越過被串聯(lián)地連接到主換熱器(8)的第三換熱器(17)傳遞到散熱器側(cè)。在本發(fā)明的燃燒系統(tǒng)(1)中，主換熱器(8)和第三換熱器(17)被出于加熱水的目的而使用，而同時(shí)存在用于在氣體和次級(jí)空氣之間進(jìn)行換熱的次級(jí)換熱器(12)。穿過次級(jí)換熱器(12)的燃燒空氣在管式換熱器中被通過離開富燃燒區(qū)的部分氧化產(chǎn)品的熱量進(jìn)行加熱。

作為富燃燒的結(jié)果而通過本發(fā)明的燃燒系統(tǒng)(1)所釋放的具有h2-co含量的氣體在次級(jí)換熱器(12)的出口中與通過壓縮機(jī)(6)泵送的燃燒空氣混合，并且獲得了貧燃料燃燒混合物。通過調(diào)節(jié)用于對(duì)水進(jìn)行加熱的主換熱器(8)的散熱能力，可以調(diào)節(jié)用于對(duì)空氣進(jìn)行加熱的次級(jí)換熱器(12)的熱負(fù)荷，以獲得被傳遞到催化燃燒器(16)的空氣-燃料混合物的最低溫度，催化燃燒可以在催化燃燒器(16)中開始。

此外，根據(jù)需求，可通過燃燒系統(tǒng)(1)提供入口/出口溫度介于30-50℃/60-80℃之間運(yùn)轉(zhuǎn)的散熱器家用加熱系統(tǒng)所需的熱水。除了產(chǎn)生家用熱水之外，本發(fā)明也在通過催化重整法利用天然氣產(chǎn)生氫氣的系統(tǒng)中被用作初始燃燒器或用作一對(duì)初始燃燒器-最終燃燒器。

由于研發(fā)出本發(fā)明的混合均質(zhì)催化燃燒系統(tǒng)(1)的多種實(shí)施方式是可能的，因此，它并不能被局限于本文中公開的示例，該系統(tǒng)主要如它在權(quán)利要求書中被描述的那樣。