專利名稱：低壓力低濃度瓦斯氣體的燃燒方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種瓦斯氣體的燃燒方法及裝置，尤其涉及一種低壓力低濃度瓦斯氣
體的燃燒方法及裝置。
背景技術(shù)：
瓦斯氣是一種在成煤過程中生成并以吸附和游離狀態(tài)賦存于煤層及其圍巖中的以甲烷為主的自儲(chǔ)式非常規(guī)天然氣。瓦斯氣所含主要成分是CH4，其溫室效應(yīng)比C02大20-60倍，對(duì)臭氧層的破壞能力是C02的7倍。 瓦斯氣是一種優(yōu)質(zhì)潔凈能源，燃燒排放的污染物是石油的1/40，燃煤的1/800 ;燃用同樣熱值的煤層氣，排放的顆粒物只是煤炭的1/616， S(^為燃煤的1/120， CO只是燃煤的1/132。 低濃度瓦斯氣與常規(guī)天然氣不同，它是甲烷為主的氣體混合物，甲烷濃度在20%-60%之間波動(dòng)，利用難度較大。因此，煤礦除了少量的瓦斯氣用于民用外，大量的瓦斯氣資源沒有得到有效地開發(fā)和利用，嚴(yán)重地造成了資源浪費(fèi)，還對(duì)環(huán)境造成了極大的污染。
現(xiàn)有技術(shù)中，燃燒技術(shù)大多采用天然氣作為燃料(天然氣中CH4的體積濃度在80%以上)，產(chǎn)生熱水或蒸汽供熱，或者推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。燃料氣體成本較高，燃燒后排放污染較大。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種可燃燒低壓力低濃度的
瓦斯氣體，且成本低，燃燒排放污染小的低壓力低濃度瓦斯氣體的燃燒方法。 本發(fā)明的另一個(gè)目的是為實(shí)現(xiàn)上述方法，提供了一種可連續(xù)穩(wěn)定燃燒，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)
單的低壓力低濃度瓦斯氣體的燃燒裝置。 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的低壓力低濃度瓦斯氣體的燃燒方法，采用與燃燒室
連通的內(nèi)管和外管作為進(jìn)氣管，內(nèi)管內(nèi)為燃?xì)馔ǖ?，?nèi)管與外管之間的通道為空氣通道；空
氣通道內(nèi)的空氣高速進(jìn)入燃燒室時(shí)，在燃?xì)馔ǖ赖某隹谛纬韶?fù)壓，將燃?xì)馔ǖ纼?nèi)的低壓力
低濃度瓦斯氣體吸進(jìn)燃燒室內(nèi)，并在燃燒室內(nèi)混合燃燒。 進(jìn)一步，所述瓦斯氣體中含有的10% 75% (體積)的CH4 ; 進(jìn)一步，所述燃?xì)馔ǖ廊肟诘耐咚箽怏w壓力為50Pa 3000Pa ;所述空氣通道入口
的空氣壓力為3500Pa 10000Pa。 本發(fā)明提供的低壓力低濃度瓦斯氣體的燃燒裝置，包括燃燒室、與燃燒室連通的內(nèi)管和外管；所述內(nèi)管與外管之間形成環(huán)形的空氣通道，在外管上設(shè)有空氣進(jìn)氣口 ；所述內(nèi)管為燃?xì)馔ǖ?，在?nèi)管上設(shè)有燃?xì)膺M(jìn)氣口 ；所述燃燒室靠近外管端設(shè)有點(diǎn)火槍。
進(jìn)一步，所述空氣通道的出口端與燃燒室之間設(shè)置隔板，所述隔板在圓周方向上均布空氣進(jìn)氣孔I，空氣通道通過空氣進(jìn)氣孔I與燃燒室連通； 進(jìn)一步，所述空氣進(jìn)氣孔I伸進(jìn)燃燒室內(nèi)；所述隔板在圓周方向上還均布空氣進(jìn)氣孔II，空氣進(jìn)氣孔II位于空氣進(jìn)氣孔I的外側(cè)；所述空氣通道通過空氣進(jìn)氣孔II與燃燒室連通； 進(jìn)一步，沿所述外管的內(nèi)壁設(shè)置調(diào)節(jié)空氣進(jìn)氣孔II內(nèi)空氣流量的環(huán)形調(diào)節(jié)板，所述環(huán)形調(diào)節(jié)板通過調(diào)節(jié)桿驅(qū)動(dòng)可沿外管的內(nèi)壁縱向滑動(dòng)； 進(jìn)一步，所述內(nèi)管靠近出氣口端沿圓周均布空氣進(jìn)氣孔III，所述燃?xì)馔ǖ劳ㄟ^空氣進(jìn)氣孔III與空氣通道連通； 進(jìn)一步，在所述內(nèi)管上遠(yuǎn)離燃燒室的一端設(shè)有可觀測(cè)燃燒室內(nèi)混合氣體燃燒的窺視孔。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn) 1、本發(fā)明采用與燃燒室連通的內(nèi)管和外管作為進(jìn)氣管，空氣經(jīng)內(nèi)管和外管之間的空氣通道進(jìn)入燃燒室，在內(nèi)管的出口形成負(fù)壓，對(duì)內(nèi)管內(nèi)的低壓力低濃度瓦斯氣體產(chǎn)生強(qiáng)大的引射作用，促使低壓力低濃度瓦斯氣體被吸進(jìn)燃燒室內(nèi)和空氣混合，最后完全燃燒。通過這種方法不但可使低壓力低濃度瓦斯氣體有效地燃燒，而且燃燒成本低，燃燒排放污染物少，對(duì)臭氧層的破壞能力低，對(duì)溫室效應(yīng)的影響小。 2、低壓力低濃度瓦斯氣體的燃燒裝置包括與燃燒室連通的內(nèi)管和外管，內(nèi)管與外管之間形成環(huán)形的空氣通道，內(nèi)管內(nèi)為燃?xì)馔ǖ?，一定壓力的空氣?jīng)空氣通道進(jìn)入燃燒室時(shí)，在燃?xì)馔ǖ赖某隹诙诵纬韶?fù)壓，迫使低壓力低濃度瓦斯氣體不斷的被吸進(jìn)燃燒室內(nèi)，從而保證燃燒室內(nèi)的混合氣體穩(wěn)定安全燃燒，避免產(chǎn)生回火或脫火現(xiàn)象。該裝置主要以低壓力低濃度礦井瓦斯氣為燃料，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，燃燒可靠，適合用于電站鍋爐、工業(yè)鍋爐和其他工業(yè)爐窯等大中型熱力設(shè)備。 3、在燃?xì)夤芫W(wǎng)以及燃?xì)夤艿澜Y(jié)構(gòu)相同的情況時(shí)，常規(guī)燃燒器的燃?xì)馔ǖ莱隹诘娜細(xì)鈮毫榄h(huán)境壓力，而本發(fā)明的方法及裝置在燃?xì)馔ǖ赖某隹诋a(chǎn)生一定的負(fù)壓，使進(jìn)入燃燒室內(nèi)的燃?xì)饬髁勘瘸Ｒ?guī)燃燒器更大。 4、本發(fā)明采用的燃燒方法和裝置實(shí)現(xiàn)瓦斯氣能源化清潔燃燒，以利用礦井排放的瓦斯氣，使以前無(wú)法開發(fā)利用的資源優(yōu)勢(shì)真正轉(zhuǎn)化成為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)資源化利用，減少環(huán)境污染。因此具有很好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)保效益。


附圖為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中的附圖標(biāo)記所代表的結(jié)構(gòu)如下 1-燃燒室2-內(nèi)管3-外管4-空氣通道5-空氣進(jìn)氣口 6-燃?xì)馔ǖ?_燃?xì)膺M(jìn)氣口 8-點(diǎn)火槍9-隔板lO-空氣進(jìn)氣孔Ill-空氣進(jìn)氣孔II 12-環(huán)形調(diào)節(jié)板13-調(diào)節(jié)桿14-空氣進(jìn)氣孔11115_窺視孔
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。 低壓力低濃度瓦斯氣體的燃燒方法，采用與燃燒室連通的內(nèi)管和外管作為進(jìn)氣管，內(nèi)管內(nèi)為燃?xì)馔ǖ?，?nèi)管與外管之間的通道為空氣通道?？諝馔ǖ纼?nèi)的空氣高速進(jìn)入燃燒室時(shí)，在燃?xì)馔ǖ赖某隹谛纬韶?fù)壓，將燃?xì)馔ǖ纼?nèi)的低壓力低濃度瓦斯氣體吸進(jìn)燃燒室內(nèi)，并在燃燒室內(nèi)混合燃燒。燃燒后的氣體可作為鍋爐和其他工業(yè)爐窯等大中型熱力設(shè)備的熱源。 瓦斯氣體中含有體積為10% 75%的CH4。經(jīng)抽樣檢測(cè)，通入含有體積為10%的CH4的瓦斯氣體、通入含有體積為50%的CH4的瓦斯氣體或通入含有體積為75%的CH4的瓦斯氣體，均可與通入的空氣在燃燒室內(nèi)穩(wěn)定燃燒。 燃?xì)馔ǖ廊肟诘耐咚箽怏w壓力為50Pa 3000Pa ;空氣通道入口的空氣壓力為3500Pa 10000Pa。經(jīng)抽樣檢測(cè)，在內(nèi)管內(nèi)通入50Pa的瓦斯氣體，在空氣通道內(nèi)通入3500Pa的空氣；在內(nèi)管內(nèi)通入50Pa的瓦斯氣體，在空氣通道內(nèi)通入lOOOOPa的空氣；在內(nèi)管內(nèi)通入lOOOPa的瓦斯氣體，在空氣通道內(nèi)通入3500Pa的空氣；在內(nèi)管內(nèi)通入lOOOPa的瓦斯氣體，在空氣通道內(nèi)通入8000Pa的空氣；在內(nèi)管內(nèi)通入lOOOPa的瓦斯氣體，在空氣通道內(nèi)通入lOOOOPa的空氣；在內(nèi)管內(nèi)通入3000Pa的瓦斯氣體，在空氣通道內(nèi)通入lOOOOPa的空氣，上述通入的六組數(shù)據(jù)經(jīng)檢測(cè)，在燃?xì)馔ǖ赖某隹诰苄纬梢欢ǖ呢?fù)壓，將燃?xì)馔ǖ纼?nèi)低壓力低濃度瓦斯氣體吸入燃燒室內(nèi)形成穩(wěn)定、連續(xù)的燃燒，而且低壓力低濃度瓦斯氣體在燃?xì)馔ǖ纼?nèi)的阻力小，不超過100Pa。 附圖為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示低壓力低濃度瓦斯氣體的燃燒裝置包括燃燒室1、點(diǎn)火槍8、與燃燒室1連通的內(nèi)管2和外管3 ;內(nèi)管2與外管3之間形成環(huán)形的空氣通道4，在外管3上設(shè)有空氣進(jìn)氣口 5 ;內(nèi)管內(nèi)為燃?xì)馔ǖ?，在內(nèi)管2上設(shè)有燃?xì)膺M(jìn)氣口7 ;點(diǎn)火槍8安裝在燃燒室1的靠近外管3端。 空氣通道4的出口端與燃燒室1之間設(shè)置隔板9，隔板9在圓周方向上均布設(shè)有空氣進(jìn)氣孔110，空氣通道4通過空氣進(jìn)氣孔110與燃燒室1連通?？諝膺M(jìn)入環(huán)形的空氣通道4內(nèi)，并從橫截面縮小的空氣進(jìn)氣孔I10沖出，有助于在燃?xì)馔ǖ赖某隹谛纬韶?fù)壓，進(jìn)一步促進(jìn)燃?xì)馔ǖ纼?nèi)的低壓力低濃度瓦斯氣體被吸進(jìn)燃燒室1內(nèi)。 空氣進(jìn)氣孔I10伸進(jìn)燃燒室1內(nèi)；隔板9在圓周方向上還均布空氣進(jìn)氣孔I111，空氣進(jìn)氣孔1111位于空氣進(jìn)氣孔110的外側(cè)，空氣進(jìn)氣孔II11的孔徑小于空氣進(jìn)氣孔110的孔徑；空氣通道4通過空氣進(jìn)氣孔1111與燃燒室1連通。沿外管3的內(nèi)壁設(shè)置調(diào)節(jié)空氣進(jìn)氣孔II11內(nèi)空氣流量的環(huán)形調(diào)節(jié)板12，環(huán)形調(diào)節(jié)板12通過調(diào)節(jié)桿13驅(qū)動(dòng)可沿外管3的內(nèi)壁縱向滑動(dòng)(縱向指沿外管3的軸向方向)。讓一部分空氣提前與低壓力低濃度瓦斯氣體混合燃燒，燃燒產(chǎn)生的熱量對(duì)通過空氣進(jìn)氣孔IIO進(jìn)入燃燒室1的空氣進(jìn)行預(yù)熱，有助于燃燒室1內(nèi)的瓦斯氣體和空氣穩(wěn)定燃燒。對(duì)進(jìn)入燃燒室1內(nèi)空氣的預(yù)熱量可通過調(diào)節(jié)桿13拉動(dòng)環(huán)形調(diào)節(jié)板12縱向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)流過空氣進(jìn)氣孔I111內(nèi)的氣體流量進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制預(yù)混溫度。 內(nèi)管2靠近出氣口端沿圓周均布設(shè)有空氣進(jìn)氣孔III14，燃?xì)馔ǖ?通過空氣進(jìn)氣孔III14與空氣通道4連通?？諝饨?jīng)過空氣通道4的出口端部時(shí)一部分空氣通過空氣進(jìn)氣孔III14進(jìn)入燃?xì)馔ǖ?內(nèi)與低壓力低濃度瓦斯氣體預(yù)混，這種部分預(yù)混式與完全預(yù)混式相比，部分預(yù)混式使低壓力低濃度瓦斯氣體流動(dòng)阻力更小，而且燃燒效率更高，燃燒效率高達(dá)99. 99%。 在內(nèi)管2上遠(yuǎn)離燃燒室1的一端設(shè)有可觀測(cè)燃燒室1內(nèi)混合氣體燃燒的窺視孔15。從窺視孔15觀察氣體燃燒火焰的情況，通過人工調(diào)節(jié)瓦斯氣體進(jìn)氣閥的開度，從而控制燃燒室1內(nèi)混合氣體的燃燒。
本發(fā)明的燃燒方法可用瓦斯氣作為鍋爐的燃料，產(chǎn)生蒸汽供熱或者推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā) 電。只需要將傳統(tǒng)的燃煤鍋爐改造即可投入使用，即增加瓦斯氣供應(yīng)系統(tǒng)、點(diǎn)火槍和燃燒裝 置，便可使用。 最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較 佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技 術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本 發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
一種低壓力低濃度瓦斯氣體的燃燒方法，其特征在于采用與燃燒室連通的內(nèi)管和外管作為進(jìn)氣管，內(nèi)管內(nèi)為燃?xì)馔ǖ?，?nèi)管與外管之間的通道為空氣通道；空氣通道內(nèi)的空氣高速進(jìn)入燃燒室時(shí)，在燃?xì)馔ǖ赖某隹谛纬韶?fù)壓，將燃?xì)馔ǖ纼?nèi)的低壓力低濃度瓦斯氣體吸進(jìn)燃燒室內(nèi)，并在燃燒室內(nèi)混合燃燒。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓力低濃度瓦斯氣體的燃燒方法，其特征在于所述瓦斯 氣體中含有的10% 75% (體積)的CH4。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低壓力低濃度瓦斯氣體的燃燒方法，其特征在于所 述燃?xì)馔ǖ廊肟诘耐咚箽怏w壓力為50Pa 3000Pa;所述空氣通道入口的空氣壓力為 3500Pa lOOOOPa。
4. 一種低壓力低濃度瓦斯氣體的燃燒裝置，包括燃燒室(l)，其特征在于還包括與燃燒室(1)連通的內(nèi)管(2)和外管(3);所述內(nèi)管(2)與外管(3)之間形成環(huán)形的空氣通道 (4)，在外管(3)上設(shè)有空氣進(jìn)氣口 (5);所述內(nèi)管內(nèi)為燃?xì)馔ǖ?6)，在內(nèi)管(2)上設(shè)有燃 氣進(jìn)氣口 (7);所述燃燒室(1)靠近外管(3)端設(shè)有點(diǎn)火槍(8)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的低壓力低濃度瓦斯氣體的燃燒裝置，其特征在于所述空氣通道(4)的出口端與燃燒室(1)之間設(shè)置隔板(9)，所述隔板(9)在圓周方向上均布空氣進(jìn) 氣孔I(10)，空氣通道(4)通過空氣進(jìn)氣孔I(IO)與燃燒室(1)連通。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的低壓力低濃度瓦斯氣體的燃燒裝置，其特征在于所述空氣 進(jìn)氣孔I(IO)伸進(jìn)燃燒室(l)內(nèi)；所述隔板(9)在圓周方向上還均布空氣進(jìn)氣孔II(11)，空 氣進(jìn)氣孔II(ll)位于空氣進(jìn)氣孔I(IO)的外側(cè)；所述空氣通道(4)通過空氣進(jìn)氣孔II(ll)與燃燒室(1)連通。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的低壓力低濃度瓦斯氣體的燃燒裝置，其特征在于沿所述外管(3)的內(nèi)壁設(shè)置調(diào)節(jié)空氣進(jìn)氣孔II(ll)內(nèi)空氣流量的環(huán)形調(diào)節(jié)板(12)，所述環(huán)形調(diào)節(jié)板 (12)通過調(diào)節(jié)桿(13)驅(qū)動(dòng)可沿外管(3)的內(nèi)壁縱向滑動(dòng)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4至7中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的低壓力低濃度瓦斯氣體的燃燒裝置， 其特征在于所述內(nèi)管(2)靠近出氣口端沿圓周均布空氣進(jìn)氣孔III(14)，所述燃?xì)馔ǖ?(6)通過空氣進(jìn)氣孔111(14)與空氣通道(4)連通。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的低壓力低濃度瓦斯氣體的燃燒裝置，其特征在于在所述內(nèi) 管(2)上遠(yuǎn)離燃燒室(1)的一端設(shè)有可觀測(cè)燃燒室(1)內(nèi)混合氣體燃燒的窺視孔(15)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低壓力低濃度瓦斯氣體的燃燒方法，采用與燃燒室連通的內(nèi)管和外管作為進(jìn)氣管，內(nèi)管內(nèi)為燃?xì)馔ǖ?，?nèi)管與外管之間的通道為空氣通道；空氣通道內(nèi)的空氣高速進(jìn)入燃燒室時(shí)，在燃?xì)馔ǖ赖某隹谛纬韶?fù)壓，將燃?xì)馔ǖ纼?nèi)的低壓力低濃度瓦斯氣體吸進(jìn)燃燒室內(nèi)，并在燃燒室內(nèi)混合燃燒。本發(fā)明還提供了一種實(shí)現(xiàn)上述方法的燃燒裝置。本發(fā)明利用空氣經(jīng)空氣通道進(jìn)入燃燒室時(shí)在內(nèi)管的出口形成負(fù)壓，對(duì)內(nèi)管內(nèi)的低壓力低濃度瓦斯氣體產(chǎn)生強(qiáng)大的引射作用，促使低壓力低濃度瓦斯氣體進(jìn)入燃燒室內(nèi)和空氣混合燃燒，燃燒成本低，燃燒排放污染小。
文檔編號(hào)F23D14/66GK101713538SQ20091019195
公開日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者伍成波, 冉景煜, 唐強(qiáng), 張力, 蒲舸, 閆云飛 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)