專利名稱：一種往復(fù)流動(dòng)下多孔介質(zhì)超絕熱燃燒方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于往復(fù)流動(dòng)下多孔介質(zhì)內(nèi)稀薄乃至極其稀薄氣體超絕熱燃燒技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國(guó)在能源利用上，一方面存在著效率低、污染環(huán)境、浪費(fèi)嚴(yán)重等問(wèn)題，另一方面，大量的低品位能源未被開發(fā)和利用。例如，礦井的乏風(fēng)、石化加工過(guò)程中產(chǎn)生的含有熱值的“廢氣”、城市垃圾填埋產(chǎn)生的氣體、自然界和人類生活中生物質(zhì)熱解和陰燃(如燃池取暖)過(guò)程中產(chǎn)生的可燃?xì)怏w等。由于這部分氣體可燃成份稀薄，難以被常規(guī)的燃燒技術(shù)所利用，若直接排入大氣中，不僅造成能源浪費(fèi)，而且其所含有毒物質(zhì)還會(huì)污染環(huán)境。所以，研究并開發(fā)出一種燃燒效率高、污染排放量低的稀薄燃燒技術(shù)，對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展都具有非常重要的意義。通常情況下，混合氣體在多孔介質(zhì)內(nèi)燃燒，反應(yīng)熱通過(guò)燃?xì)饬骱投嗫捉橘|(zhì)間的高效對(duì)流換熱，轉(zhuǎn)換成固體介質(zhì)的強(qiáng)熱輻射，向上游未燃預(yù)混合氣體進(jìn)行熱反饋，大大提高燃燒穩(wěn)定性和燃燒效率。如果混合氣體在多孔介質(zhì)內(nèi)的流動(dòng)方向作往復(fù)式周期轉(zhuǎn)變，就能進(jìn)一步增強(qiáng)蓄熱效應(yīng)，進(jìn)一步強(qiáng)化燃燒，從而使稀薄乃至極稀薄可燃成份的混合氣體或極低熱值的氣體在多孔介質(zhì)內(nèi)也可以實(shí)現(xiàn)自維持穩(wěn)定燃燒，而且NO和CO排放也可以降到很低水平。應(yīng)用這項(xiàng)燃燒技術(shù)研制的燃燒器，不僅可以回收利用大量低品位熱能，還可以控制某些有害廢氣對(duì)環(huán)境的污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種回收利用大量低品位能源，控制某些有害廢氣對(duì)環(huán)境的污染的往復(fù)流動(dòng)下多孔介質(zhì)超絕熱燃燒方法及其裝置。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種往復(fù)流動(dòng)下多孔介質(zhì)內(nèi)稀薄乃至極其稀薄氣體自維持燃燒的裝置，由進(jìn)氣管路7、燃燒器2、換熱器1、正向氣流通路11、反向氣流通路12、排氣管路8、氣流換向控制系統(tǒng)6構(gòu)成，進(jìn)氣管路7和正、反向氣流通路11、12連接，正、反向氣流通路11、12與左右對(duì)稱兩個(gè)換熱器1連接，兩個(gè)換熱器1與燃燒器2連接，正、反氣流通路11、12與排氣管路8連接，氣流換向控制系統(tǒng)6與兩對(duì)同步電磁閥4連接。其中燃燒器2由多孔介質(zhì)泡沫陶瓷單元塊16和18、脈沖點(diǎn)火探針17、石英玻璃管燃燒室21、燃燒器密封石墨15、絕熱材料20、燃燒器外殼3、燃燒室取換蓋板22構(gòu)成。大于淬熄直徑的多孔介質(zhì)18對(duì)稱填充在燃燒室21點(diǎn)火空間19的左右兩側(cè)，小于淬熄直徑的多孔介質(zhì)16對(duì)稱填充在燃燒室的進(jìn)出口端，燃燒器密封石墨15與燃燒室21進(jìn)出口迷宮式連接，燃燒室密封石墨15與換熱器密封石墨13連接，燃燒室21外包有絕熱材料20，絕緣材料20外是燃燒器外殼3，燃燒器外殼3通過(guò)法蘭14與換熱器1連接。換熱器由水程和氣體流程構(gòu)成，其中水程由上室24、下室27和貫穿銅散熱片的銅列管25構(gòu)成，挖槽鋼板底座平面同另一塊鋼板板面用螺栓、螺母緊密連接形成三腔的上室24，另兩塊鋼板同樣連接形成兩腔下室27，上室24、下室27用銅列管25連通。從下室兩腔進(jìn)、出水口9、10接出家用熱水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)、出水管。氣體流程與燃燒器2連接。
使用往復(fù)流動(dòng)下多孔介質(zhì)超絕熱燃燒裝置方法，打開家用熱水循環(huán)系統(tǒng)，使得換熱器水程內(nèi)產(chǎn)生水循環(huán)，化學(xué)當(dāng)量比的空氣和燃?xì)饣旌蠚怏w進(jìn)入燃燒室21，脈沖點(diǎn)火器17燃燒后，設(shè)定往復(fù)周期，氣流換向控制系統(tǒng)6控制兩對(duì)電磁閥4同步開關(guān)，實(shí)現(xiàn)氣體管路內(nèi)流體周期往復(fù)流動(dòng)，逐漸縮小燃?xì)饬髁慷鴮?shí)現(xiàn)稀薄氣體自維持燃燒，燃燒火焰被穩(wěn)定在大于淬熄直徑的多孔介質(zhì)18內(nèi)。燃燒排放熱氣通過(guò)換熱器1加熱家用循環(huán)熱水，而燃燒排放煙氣溫度降為接近室溫。
本發(fā)明所達(dá)到的有益效果和益處是1.應(yīng)用本專利燃燒方法及裝置，礦井的乏風(fēng)、石化加工過(guò)程中產(chǎn)生的含有熱值的“廢氣”、城市垃圾填埋產(chǎn)生的氣體、自然界和人類生活中生物質(zhì)熱解和陰燃(如燃池取暖)過(guò)程中產(chǎn)生的可燃?xì)怏w等可在其中自維持燃燒，即可以防止了他們對(duì)環(huán)境的污染，也對(duì)這些氣體加以了利用。
2.本專利燃燒方法及裝置，燃燒穩(wěn)定，內(nèi)部的溫度分布特點(diǎn)有利于降低CO和NOx等污染物的排放。對(duì)于家用石油液化氣燃料，燃燒排放中CO只有25ppm，NOx低于10ppm。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明燃燒器裝配圖。
圖3是本發(fā)明燃燒器外殼裝配圖。
圖4是本發(fā)明換熱器裝配圖。
圖中，1.換熱器，2.燃燒器，3.燃燒器外殼，4.電磁閥，5.檢測(cè)盤，6.氣流通路控制系統(tǒng)，7.燃?xì)夂涂諝饣旌蠚怏w進(jìn)口，8.廢氣出口，9.家用熱水加熱循環(huán)系統(tǒng)冷水進(jìn)口，10.家用熱水加熱循環(huán)系統(tǒng)熱水出口，11.氣流正向流動(dòng)通路，12.氣流反向流動(dòng)通路，13.換熱器密封石墨，14.法蘭，15.燃燒器密封石墨，16.小于淬熄直徑的多孔介質(zhì)，17.脈沖點(diǎn)火器，18.大于淬熄直徑的多孔介質(zhì)，19.點(diǎn)火空間，20.絕熱材料，21.石英玻璃管燃燒室，22.燃燒室取換蓋，23.氣流進(jìn)出口，24.換熱器上室，25.銅列管，26.散熱銅片，27.換熱器下室，28.換熱器外殼，29.法蘭。
具體實(shí)施例方式
一種往復(fù)流動(dòng)下多孔介質(zhì)內(nèi)稀薄乃至極其稀薄氣體自維持燃燒的裝置，由進(jìn)氣管路7、燃燒器2、換熱器1、正向氣流通路11、反向氣流通路12、排氣管路8、氣流換向控制系統(tǒng)6構(gòu)成，進(jìn)氣管路7和正、反向氣流通路11、12連接，正、反向氣流通路11、12與左右對(duì)稱兩個(gè)換熱器1連接，兩個(gè)換熱器1與燃燒器2連接，正、反氣流通路11、12與排氣管路8連接，氣流換向控制系統(tǒng)6與兩對(duì)同步電磁閥4連接。其中燃燒器2由多孔介質(zhì)泡沫陶瓷單元塊16和18、脈沖點(diǎn)火探針17、石英玻璃管燃燒室21、燃燒器密封石墨15、絕熱材料20、燃燒器外殼3、燃燒室取換蓋板22構(gòu)成。大于淬熄直徑的多孔介質(zhì)18對(duì)稱填充在燃燒室21點(diǎn)火空間19的左右兩側(cè)，小于淬熄直徑的多孔介質(zhì)16對(duì)稱填充在燃燒室的進(jìn)出口端，燃燒器密封石墨15與燃燒室21進(jìn)出口迷宮式連接，燃燒室密封石墨15與換熱器密封石墨13連接，燃燒室21外包有絕熱材料20，絕緣材料20外是燃燒器外殼3，燃燒器外殼3通過(guò)法蘭14與換熱器1連接。換熱器由水程和氣體流程構(gòu)成，其中水程由上室24、下室27和貫穿銅散熱片的銅列管25構(gòu)成，挖槽鋼板底座平面同另一塊鋼板板面用螺栓、螺母緊密連接形成三腔的換熱器上室24，另兩塊鋼板同樣連接形成兩腔換熱器下室27，上室24、下室27用銅列管25連通。從下室兩腔進(jìn)、出水口9、10接出家用熱水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)、出水管。氣體流程與燃燒器2連接。
實(shí)施例一小于淬熄直徑的多孔介質(zhì)是40ppi三氧化二鋁泡沫陶瓷，大于淬熄直徑的多孔介質(zhì)是10到30ppi均一孔隙率的三氧化二鋁泡沫陶瓷，打開家用熱水循環(huán)系統(tǒng)，使得換熱器內(nèi)水程內(nèi)產(chǎn)生水循環(huán)。氣流流向控制電路置于單向流動(dòng)設(shè)置，在爆炸極限之外，化學(xué)當(dāng)量比為0.4的空氣和燃?xì)饣旌蠚怏w在進(jìn)入燃燒室21，脈沖探針點(diǎn)火燃燒17，穩(wěn)定燃燒30秒，設(shè)定往復(fù)周期60秒，氣流換向控制系統(tǒng)6置于往復(fù)流動(dòng)設(shè)置，兩對(duì)電磁閥4同步開關(guān)，實(shí)現(xiàn)氣體管路內(nèi)流體周期往復(fù)流動(dòng)，逐漸縮小燃?xì)饬髁慷鴮?shí)現(xiàn)稀薄氣體自維持燃燒，而且火焰被控制在燃燒室21大于淬熄直徑的多孔介質(zhì)18內(nèi)。燃燒排放熱氣通過(guò)換熱器1加熱水供家用熱水，而燃燒排放溫度降為接近室溫。
實(shí)施例二小于淬熄直徑的多孔介質(zhì)是40ppi三氧化二鋁泡沫陶瓷，大于淬熄直徑的多孔介質(zhì)是直徑為8到15mm的三氧化二鋁陶瓷球堆積而成的，打開家用熱水循環(huán)系統(tǒng)，使得換熱器內(nèi)水程內(nèi)產(chǎn)生水循環(huán)。氣流流向控制電路置于單向流動(dòng)設(shè)置，在爆炸極限之外，化學(xué)當(dāng)量比為0.4的空氣和燃?xì)饣旌蠚怏w在進(jìn)入燃燒室21，脈沖探針點(diǎn)火燃燒17，穩(wěn)定燃燒30秒，設(shè)定往復(fù)周期60秒，氣流換向控制系統(tǒng)6置于往復(fù)流動(dòng)設(shè)置，兩對(duì)電磁閥4同步開關(guān)，實(shí)現(xiàn)氣體管路內(nèi)流體周期往復(fù)流動(dòng)，逐漸縮小燃?xì)饬髁慷鴮?shí)現(xiàn)稀薄氣體自維持燃燒，而且火焰被控制在燃燒室21大于淬熄直徑的多孔介質(zhì)18內(nèi)。燃燒排放熱氣通過(guò)換熱器1加熱水供家用熱水，而燃燒排放溫度降為接近室溫。
權(quán)利要求
1.一種往復(fù)流動(dòng)下多孔介質(zhì)超絕熱燃燒裝置，其特征在于，由進(jìn)氣管路(7)、燃燒器(2)、換熱器(1)、正向氣流通路(11)、反向氣流通路(12)、排氣管路(8)和氣流換向控制系統(tǒng)(6)構(gòu)成，進(jìn)氣管路(7)和正、反向氣流通路(11)、(12)連接，正、反向氣流通路(11)、(12)與左右對(duì)稱兩個(gè)換熱器(1)連接，兩個(gè)換熱器(1)與燃燒器(2)連接，正、反氣流通路(11)、(12)與排氣管路(8)連接，氣流換向控制系統(tǒng)(6)與兩對(duì)同步電磁閥(4)連接；其中燃燒器(2)由多孔介質(zhì)泡沫陶瓷單元塊(16)和(18)、脈沖點(diǎn)火探針(17)、石英玻璃管燃燒室(21)、燃燒器密封石墨(15)、絕熱材料(20)、燃燒器外殼(3)、燃燒室取換蓋板(22)構(gòu)成，它們依次連接是大于淬熄直徑的多孔介質(zhì)(18)對(duì)稱填充在燃燒室(21)點(diǎn)火空間(19)的左右兩側(cè)，小于淬熄直徑的多孔介質(zhì)(16)對(duì)稱填充在燃燒室的進(jìn)出口端，燃燒器密封石墨(15)與燃燒室(21)進(jìn)出口迷宮式連接，燃燒室密封石墨(15)與換熱器密封石墨(13)連接，燃燒室(21)外包有絕熱材料(20)，絕緣材料(20)外是燃燒器外殼(3)，燃燒器外殼(3)通過(guò)法蘭(14)與換熱器(1)連接；換熱器由水程和氣體流程構(gòu)成，其中水程由上室(24)、下室(27)和貫穿銅散熱片的銅列管(25)構(gòu)成，挖槽鋼板底座平面同另一塊鋼板板面用螺栓、螺母緊密連接形成三腔的換熱器上室(24)，另兩塊鋼板同樣連接形成兩腔換熱器下室(27)，上室(24)、下室(27)用銅列管(25)連通；從下室兩腔進(jìn)、出水口(9)、(10)接出家用熱水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)、出水管；氣體流程與燃燒器(2)連接。
2.使用權(quán)利要求1所述的一種往復(fù)流動(dòng)下多孔介質(zhì)超絕熱燃燒裝置進(jìn)行超絕熱燃燒的方法，其特征在于，打開家用熱水循環(huán)系統(tǒng)，使得換熱器水程內(nèi)產(chǎn)生水循環(huán)，大于爆炸極限化學(xué)當(dāng)量比的空氣和燃?xì)饣旌蠚怏w進(jìn)入燃燒室(21)，通用脈沖點(diǎn)火器(17)點(diǎn)火燃燒后，設(shè)定往復(fù)周期5秒-120秒，氣流換向控制系統(tǒng)(6)控制兩對(duì)電磁閥(4)同步開關(guān)，實(shí)現(xiàn)氣體管路內(nèi)流體周期往復(fù)流動(dòng)，逐漸縮小燃?xì)饬髁慨?dāng)量比小于0.2，實(shí)現(xiàn)稀薄氣體自維持燃燒，燃燒火焰被穩(wěn)定在大于淬熄直徑的多孔介質(zhì)(18)內(nèi)，燃燒排放熱氣通過(guò)換熱器(1)加熱家用循環(huán)熱水，而燃燒排放煙氣溫度降為接近室溫30℃左右。
全文摘要
一種往復(fù)流動(dòng)下多孔介質(zhì)超絕熱燃燒方法及其裝置，屬于往復(fù)流動(dòng)下多孔介質(zhì)內(nèi)稀薄乃至極其稀薄氣體超絕熱燃燒技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的裝置由泡沫陶瓷燃燒器、周期換向進(jìn)排氣管路系統(tǒng)和供應(yīng)熱水循環(huán)系統(tǒng)組成。工作原理是空氣和燃?xì)饣旌蠚怏w以一定時(shí)間間隔分別從燃燒器兩端引入，在燃燒室多孔介質(zhì)內(nèi)實(shí)現(xiàn)周期往復(fù)流動(dòng)燃燒、蓄熱和放熱，強(qiáng)化了燃燒，使得稀薄乃至及稀薄氣體在其中能自維持燃燒，而且NO和CO排放很低，燃燒放出熱量可以用于熱水循環(huán)系統(tǒng)熱源。本發(fā)明不僅可以用于處理工業(yè)有機(jī)廢氣、煤礦排氣、垃圾填埋氣和生物質(zhì)可燃?xì)怏w，而且還將這部分低品位能源加以利用。本發(fā)明適用于油田、煤礦、化工廠領(lǐng)域的廢氣處理和家庭、工業(yè)熱水供應(yīng)。
文檔編號(hào)F23D14/12GK1818468SQ200610046108
公開日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2006年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月15日
發(fā)明者鄧洋波, 解茂昭 申請(qǐng)人:大連海事大學(xué)