一種堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)燃燒器的制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于低濃度預混氣體燃燒技術領域，涉及一種堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)燃燒器，以濃度低于爆炸極限下限的預混氣體作為燃料。本實用新型的創(chuàng)新點在于：設置穩(wěn)流段殼體、保溫材料、燃燒段殼體、燃燒室、絕熱燃盡室、噴口腔；燃燒段殼體內(nèi)部前端燃燒室裝有擋塊磚和堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)，低濃度預混氣體在堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)內(nèi)預熱并開始燃燒；燃燒段殼體內(nèi)部中部為絕熱燃盡室，為還未完全燃燒的低濃度預混氣體提供充分反應的空間；燃燒段殼體后部為噴口腔，完全燃燒后的煙氣通過此腔形成高速氣流噴出，以提高對受熱工件的加熱效率。本實用新型適用于含雜質(zhì)或粉塵較多的低濃度預混氣體，多孔介質(zhì)材料使用壽命長，燃燒器易于安裝、維護。
【專利說明】
一種堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)燃燒器
技術領域
[0001]本實用新型屬于低濃度預混氣體燃燒技術領域，涉及一種堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)燃燒器，以濃度低于爆炸極限下限、熱值250Kcal/m3?420Kcal/m3的預混氣體作為燃料，通過設置以堆積陶瓷小球作為多孔介質(zhì)的預熱區(qū)和燃燒區(qū)，保證低濃度、低熱值預混氣體穩(wěn)定、完全燃燒。本技術適用于以石油、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、低熱值預混氣體作為燃料的燃燒裝置。
【背景技術】
[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)濟效益降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的在于:提供一種堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)燃燒器，以濃度低于爆炸極限下限、熱值250Kcal/m3?420Kcal/m3的預混氣體作為燃料，實現(xiàn)低濃度、低熱值預混氣體穩(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)有技術的缺點和不足，本實用新型為解決其技術問題所采用的技術方案是: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)部腔體沿氣流運動方向設置為漸擴形;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)部腔體沿氣流運動方向依次設置為所述燃燒室、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置有裝球口和卸球口；所述燃燒段殼體內(nèi)中部腔體設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 ] 進一步地，所述陶瓷小球直徑d為5mm?25mm。
[0012]當?shù)蜐舛阮A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?shù)蜐舛阮A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]本實用新型由于采取以上技術方案，具有以下優(yōu)點: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方案;2、燃燒器殼體內(nèi)部設置燃燒室、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混氣體，適應性廣。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型實施例的堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)燃燒器結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖2是本實用新型光面陶瓷小球單體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3是本實用新型帶溝槽陶瓷小球單體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]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】
[0019]為使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本實用新型進一步詳細說明。
[0020]圖1為本實用新型的一種實施方式。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。
[0021]穩(wěn)流段殼體I及內(nèi)部腔體沿氣流運動方向設置為漸擴形，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。
[0022]燃燒段殼體3內(nèi)部腔體沿氣流運動方向依次設置為燃燒室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的設置用于保護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頂部設置有裝球口 41，用于裝入堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)8，燃燒室4底部設置有卸球口 42，用于快速輕便的卸出堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)8。
[0023]燃燒段殼體3中部腔體設置為絕熱燃盡室5，為還未完全燃燒的低濃度預混氣體提供充分反應的空間。
[0024]燃燒段殼體3后部漸縮形腔體為噴口腔6，完全燃燒后的煙氣通過此腔形成高速氣流噴出，以提高對后續(xù)受熱工件的加熱效率。
[0025]上述實施例中，燃燒室4內(nèi)堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)8長度LI為0.45m?0.8m;絕熱燃盡室5長度L2為0.2m?0.4m。堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)8與絕熱燃盡室5橫截面積均為A(單位m2)，由經(jīng)驗公式A = C1.Q.(1-C2.d2)V2確定;其中C1為常數(shù)(單位h/m)，取值范圍3.58X10—4?8.24 X 10—4;C2為常數(shù)(單位Ι/mm2)，取值范圍1.59 X 10—4?1.76 X 10—4;Q為低熱值預混氣體的體積流量(單位m3/h) ;d為陶瓷小球直徑(單位mm)。噴口腔6的出口直徑為D，噴口腔6的長度為L3，通常噴口腔6的長度L3為噴口腔的出口直徑D的I?2倍。
[0026]如圖2所示，當?shù)蜐舛阮A混氣體為含較多雜質(zhì)或粉塵的氣體時，優(yōu)先選用光面陶瓷小球91。光面陶瓷小球91為表面光滑的球體，球體直徑d為5mm?25mm。
[0027]如圖3所示，當?shù)蜐舛阮A混氣體為不含雜質(zhì)的較清潔氣體時，優(yōu)先選用帶溝槽陶瓷小球92，其傳熱表面積大、燃燒效率高。帶溝槽陶瓷小球92為表面開設溝槽93的球體，球體直徑d為15mm?25mm，溝槽93寬度為2mm?5mm，溝槽93深度為2mm?3mm。
[0028]—種堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)燃燒器的使用方法，其步驟為:
[0029]I)在使用前，先通過裝球口 42向燃燒室4內(nèi)填充陶瓷小球9并形成堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)8，然后使用電熱器或燃氣將堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)8加熱至800°C?850°C;
[0030]2)將低濃度預混氣體通入堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)燃燒器，穩(wěn)流后進入燃燒室4SP可在堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)8內(nèi)部形成穩(wěn)定的火焰，低濃度預混氣體連續(xù)、穩(wěn)定燃燒；
[0031 ] 3)少量未燃燒低濃度預混氣體在絕熱燃盡室5燃燒，形成完全燃燒后700 0C?930°C的高溫煙氣；
[0032]4)煙氣經(jīng)噴口腔6高速噴出，煙氣熱量可供回收利用。
[0033]以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一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； 所述穩(wěn)流段殼體及內(nèi)部腔體沿氣流運動方向設置為漸擴形;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； 所述燃燒段殼體內(nèi)部腔體沿氣流運動方向依次設置為所述燃燒室、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置有裝球口和卸球口；所述燃燒段殼體內(nèi)中部腔體設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。2.如權利要求1所述的一種堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)燃燒器，其特征在于，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。3.如權利要求2所述的一種堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)燃燒器，其特征在于，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)1/2;其中&為常數(shù)，單位為h/m，取值范圍3.58 X 10—4?8.24 X 10—4 ； C2為常數(shù)，單位為Ι/mm2，取值范圍1.59 X 10—4?1.76 X 10—4; Q為所述堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)或絕熱燃盡室內(nèi)通入的低濃度預混氣體的體積流量，單位為m3/h ； d為陶瓷小球直徑，單位為_。4.如權利要求3所述的一種堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)燃燒器，其特征在于，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。5.如權利要求4所述的一種堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)燃燒器，其特征在于，所述保溫材料為低水泥澆注料或硅酸鋁纖維板。6.如權利要求5所述的一種堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)燃燒器，其特征在于，所述陶瓷小球球體直徑d為5mm?25mm。7.如權利要求6所述的一種堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)燃燒器，其特征在于，當?shù)蜐舛阮A混氣體為含較多雜質(zhì)或粉塵的氣體時，所述陶瓷小球為光面陶瓷小球，球體直徑d為5mm?25mm ο8.如權利要求6所述的一種堆積陶瓷小球多孔介質(zhì)燃燒器，其特征在于，當?shù)蜐舛阮A混氣體為不含雜質(zhì)的較清潔氣體時，所述陶瓷小球為帶溝槽陶瓷小球，球體直徑d為15 mm?25mm，所述溝槽寬度為2mm?5mm，所述溝槽深度為2mm?3_。
【文檔編號】F23D14/02GK205560732SQ201620070739
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年1月25日
【發(fā)明人】王建學, 王杏坤, 蕭琦, 孟杰, 索金莉
【申請人】北京礦大節(jié)能科技有限公司