一種堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)燃燒器及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于低濃度預(yù)混氣體燃燒技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)燃燒器及其使用方法，以濃度低于爆炸極限下限、熱值250Kcal/m3?420Kcal/m3的預(yù)混氣體作為燃料，通過設(shè)置以堆積陶瓷小球作為多孔介質(zhì)的預(yù)熱區(qū)和燃燒區(qū)，保證低濃度、低熱值預(yù)混氣體穩(wěn)定、完全燃燒。本技術(shù)適用于以石油、化工行業(yè)的工藝尾氣或煤炭行業(yè)的抽排瓦斯等各種低濃度、低熱值預(yù)混氣體作為燃料的燃燒裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]石油、煤炭在開采過程中產(chǎn)生大量低濃度、低熱值伴生氣、煤礦瓦斯;石油、化工、制造、冶金、制藥等行業(yè)在生產(chǎn)中也會產(chǎn)生大量低濃度、低熱值工藝尾氣，如煉油廠尾氣、油頁巖煉油尾氣、制備活性炭尾氣等。部分伴生氣、煤層氣或工藝尾氣濃度可能在爆炸極限下限以下，低熱值通常在250Kcal/m3?420Kcal/m3，在自然條件不能連續(xù)、穩(wěn)定燃燒，因此通常無法利用。如果直接排放，不但浪費(fèi)能源而且污染環(huán)境。目前的利用方法有摻混其它燃料提高熱值或高熱值氣體伴燒等;這些方法在利用低濃度、低熱值預(yù)混氣體的同時要消耗大量優(yōu)質(zhì)燃料，限制了低濃度、低熱值氣體的利用范圍，同時利用成本提高、經(jīng)濟(jì)效益降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于:提供一種堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)燃燒器及其使用方法，以濃度低于爆炸極限下限、熱值250Kcal/m3?420Kcal/m3的預(yù)混氣體作為燃料，實現(xiàn)低濃度、低熱值預(yù)混氣體穩(wěn)定、完全燃燒，使燃燒產(chǎn)生熱量得到利用。
[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)燃燒器，其特征在于，它包括穩(wěn)流段殼體、保溫材料、燃燒段殼體、燃燒室、絕熱燃盡室和噴口腔；
[0005]所述穩(wěn)流段殼體及內(nèi)部腔體沿氣流運(yùn)動方向設(shè)置為漸擴(kuò)形;所述穩(wěn)流段殼體與燃燒段殼體通過法蘭連接;所述穩(wěn)流段殼體與所述燃燒段殼體內(nèi)襯有保溫材料；
[0006]所述燃燒段殼體內(nèi)部腔體沿氣流運(yùn)動方向依次設(shè)置為所述燃燒室、所述絕熱燃盡室和所述噴口腔;所述燃燒室內(nèi)兩端設(shè)置兩排擋塊磚，兩排所述擋塊磚之間填充堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)，所述堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)是由一個以上的陶瓷小球堆積而成，所述陶瓷小球材質(zhì)為莫來石或剛玉，所述燃燒室頂部和底部分別設(shè)置有裝球口和卸球口；所述燃燒段殼體內(nèi)中部腔體設(shè)置為所述絕熱燃盡室，所述燃燒段殼體后部漸縮形腔體為所述噴口腔。
[0007]進(jìn)一步地，所述燃燒室內(nèi)所述堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)長度LI為0.45m?0.8m ；所述絕熱燃盡室長度L2為0.2m?0.4m，所述堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)與所述絕熱燃盡室橫截面積相同。
[0008]進(jìn)一步地，所述堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)與所述絕熱燃盡室橫截面積A的確定依據(jù)公式:A = C1.Q.(1-C2.d2)V2;其中C1為常數(shù)，單位為h/m，取值范圍3.58X10—4?8.24X10 一4; C2為常數(shù)，單位為1/mm2，取值范圍1.59 X 10—4?1.76 X 10—4 ； Q為所述蜂窩陶瓷多孔介質(zhì)或絕熱燃盡室內(nèi)通入的低濃度預(yù)混氣體的體積流量，單位為m3/h;d為陶瓷小球直徑，單位為mm ο
[0009]進(jìn)一步地，所述噴口腔的出口直徑為D，所述噴口腔的長度為L3，所述噴口腔的長度L3為所述噴口腔的出口直徑D的I?2倍。
[0010]進(jìn)一步地，所述保溫材料為低水泥澆注料或硅酸鋁纖維板。
[0011 ] 進(jìn)一步地，所述陶瓷小球直徑d為5mm?25mm。
[0012]當(dāng)?shù)蜐舛阮A(yù)混氣體為含較多雜質(zhì)或粉塵的氣體時，優(yōu)選地，所述陶瓷小球為光面陶瓷小球，球體直徑d為5mm?25mm。
[0013]當(dāng)?shù)蜐舛阮A(yù)混氣體為不含雜質(zhì)的較清潔氣體時，優(yōu)選地，所述陶瓷小球為帶溝槽陶瓷小球，球體直徑d為15mm?25mm，所述溝槽寬度為2mm?5mm，所述溝槽深度為2mm?3mm。
[0014]—種堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)燃燒器的使用方法，其包括以下步驟:
[0015]I)使用前，先通過裝球口向燃燒室內(nèi)填充陶瓷小球并形成堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)，然后使用電熱器或燃?xì)鈱⒍逊e陶瓷小球多孔介質(zhì)加熱至800°C?850°C;
[0016]2)將低濃度預(yù)混氣體通入堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)燃燒器，穩(wěn)流后進(jìn)入燃燒室即可在堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)內(nèi)部形成穩(wěn)定的火焰，低濃度預(yù)混氣體連續(xù)、穩(wěn)定燃燒；
[0017]3)少量未燃燒低濃度預(yù)混氣體進(jìn)入絕熱燃盡室燃燒，形成完全燃燒后700°C?930°C的高溫?zé)煔猓?br>[0018]4)煙氣經(jīng)噴口腔高速噴出，煙氣熱量可供回收利用。
[0019]通入堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)燃燒器的預(yù)混氣體的熱值范圍為:250Kcal/m3?420Kcal/m3。
[0020]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點(diǎn):1、堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)燃燒器以自然條件下無法燃燒的低濃度預(yù)混氣作為燃料，回收、利用大量能源，同時為解決低濃度廢氣處理、減排問題提供一種技術(shù)方案;2、燃燒器殼體內(nèi)部設(shè)置燃燒室、絕熱燃盡室和噴口腔，提高了燃燒器的燃燒效率及對后續(xù)受熱工件的加熱效率;3、采用陶瓷小球作為多孔介質(zhì)材料，裝球、卸球方便快速，同時陶瓷小球上所粘附的雜質(zhì)可通過清潔去除，安裝、維護(hù)方便，使用壽命長;4、采用陶瓷小球作為多孔介質(zhì)材料，適用于含雜質(zhì)或粉塵較多的低濃度預(yù)混氣體，適應(yīng)性廣。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明實施例的堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)燃燒器結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖2是本發(fā)明光面陶瓷小球單體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3是本發(fā)明帶溝槽陶瓷小球單體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]其中，穩(wěn)流段殼體(I)、保溫材料(2)、燃燒段殼體(3)、燃燒室(4)、裝球口(41)、卸球口(42)、絕熱燃盡室(5)、噴口腔(6)、擋塊磚(7)、堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)(8)、陶瓷小球
(9)、光面陶瓷小球(91 )、帶溝槽陶瓷小球(92)、溝槽(93)。
【具體實施方式】
[0025]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0026]圖1為本發(fā)明的一種實施方式。一種堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)燃燒器，包括:穩(wěn)流段殼體1、保溫材料2、燃燒段殼體3、燃燒室4、絕熱燃盡室5和噴口腔6。
[0027]穩(wěn)流段殼體I及內(nèi)部腔體沿氣流運(yùn)動方向設(shè)置為漸擴(kuò)形，用以降低氣流速度、穩(wěn)定流動方向，穩(wěn)流段殼體I與燃燒段殼體3通過法蘭連接;穩(wěn)流段殼體I與燃燒段殼體3內(nèi)襯有保溫材料2，保溫材料2為低水泥澆注料或硅酸鋁纖維板，用于減少多孔介質(zhì)燃燒器散熱損失。
[0028]燃燒段殼體3內(nèi)部腔體沿氣流運(yùn)動方向依次設(shè)置為燃燒室4、絕熱燃盡室5和噴口腔6三部分，燃燒段殼體3內(nèi)前端燃燒室4內(nèi)前后間隔設(shè)置兩排擋塊磚7，兩排擋塊磚7之間填充堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)8，擋塊磚7的設(shè)置用于保護(hù)堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)8。堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)8是由一個以上的陶瓷小球9堆積而成，陶瓷小球9材質(zhì)為莫來石或剛玉，燃燒室4頂部設(shè)置有裝球口