一种近零污染物排放的气体燃烧设备制造技术

一种近零污染物排放的气体燃烧设备，所述设备包括：气体燃料输送管道、催化剂预热单元与催化燃烧反应器；所述催化燃烧反应器包括催化燃烧单元、介质加热单元和气体燃料预热单元；所述催化剂预热单元用于预热所述催化燃烧单元中的催化剂床层；所述气体燃料预热单元的入口与所述气体燃料输送管道的出口相连，所述气体燃料预热单元的出口与所述催化燃烧单元的入口相连；所述介质加热单元的入口与介质输送管道的出口相连，所述介质加热单元的出口与工艺管线相连。本实用新型专利技术的燃烧温度低，不产生氮氧化物，燃烧设备的体积小，热效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种近零污染物排放的气体燃烧设备
本技术属于燃烧设备
，具体涉及一种近零污染物排放的气体燃烧设备。
技术介绍
现有的燃气锅炉、各种加热炉等燃烧天然气或其它气体燃料的燃烧设备，会由于燃烧火焰存在温度高区域(大于1500℃)，而不可避免地生成氮氧化物NOx。氮氧化物的温室气体效应为二氧化碳的270倍，也是生成PM2.5的重要前驱体。减排氮氧化物对治理雾霾有重要意义，故各地方政府也不断降低NOx限值，控制NOx的排放水平。如北京将燃气锅炉的NOx排放限值定为30mg/m3.燃烧器结构和燃烧方法决定了锅炉、加热炉等燃烧设备排放氮氧化物的水平。近些年来，国内外开发各种低氮燃烧技术，如分级燃烧、烟气循环、预混燃烧等，但普遍存在如下问题：1.低氮燃烧器及管线布置等系统较复杂，相应地增加了成本。2.由燃烧方式决定了火焰温度需高于熄火极限，不可能无限制降低，任何低氮燃烧技术都会产生NOx。3.难以较好地均衡解决降低NOx、CO与提高热效率问题。4.操作弹性差。在低于额定负荷下操作，NOx排放会增加较多。由于存在上述问题，采用现有低氮燃烧技术难以较经济、稳定地实现更严格的氮氧化物排放标准，即难以进一步降低氮氧化物的排放。CN205473624U公开了一种预混型天然气催化装置结构较复杂，上下两室的结构与排气管相比大很多，表明该专利在需要较大发热量时，设备体积会很大，催化剂用量过大，效能较低。由于该专利对催化燃烧设计较差，燃烧效率低，还需要加热装置辅助提高燃烧效率，故不是较好的催化燃烧技术。CN202350509U公开了一种近零污染物排放的天然气无焰催化燃烧炉窑，比CN205473624U公开的结构简单一些，但该技术加热方法不科学，无法用烟气加热整个工件，而需要一个机构实现旋转工件，不仅加热时间长，浪费燃料，其受热也不均匀，严重影响产品质量(如烧制陶瓷制品)。上述两个专利都是小规模实验室的技术，在实际工程应用中会遇到很多问题，另外，这两个催化燃烧技术都烟气热量利用不充分，烟气排放的温度较高，使设备的热效率较差。针对上述问题，本技术提出的天然气等气体燃料的催化燃烧设备，不仅结构简单，而且通过合理的结构布置，使催化燃烧释放出的高温烟气以高效的对流传热形式把热量传递给需要加热的介质。本技术的催化燃烧装置结构紧凑、介质受热均匀、加热温度控制准确，另外，采用了介质加热单元，把热量回收用于加热介质，降低了排烟温度，大大提高了燃烧装置的热效率。不仅能实现氮氧化物的近零排放，也能使燃料充分燃烧，使燃烧过程中基本不产生一氧化碳，从而实现气体燃料的燃烧设备热效率高、污染物近零排放。本技术适用于各种大型气体燃烧设备应用场合。
技术实现思路
为了解决现有低氮燃烧技术中存在的问题，本技术提出了一种近零污染物排放的气体燃烧设备。为达到上述目的，本技术提出的近零污染物排放的气体燃烧设备包括：气体燃料输送管道、催化剂预热单元与催化燃烧反应器；所述催化燃烧反应器包括催化燃烧单元、介质加热单元和气体燃料预热单元；所述催化剂预热单元用于预热所述催化燃烧单元中的催化剂床层；所述气体燃料预热单元的入口与所述气体燃料输送管道的出口相连，所述气体燃料预热单元的出口与所述催化燃烧单元的入口相连；所述介质加热单元的入口与介质输送管道的出口相连，所述介质加热单元的出口与工艺管线相连；以气体燃料的流向计，所述催化燃烧单元包括依次设置的封头、气体分布器与催化剂床层；所述催化燃烧单元产生的高温气体依次经过所述介质加热单元和所述气体燃料预热单元后排放到大气中。优选地，所述催化燃烧反应器为大型催化燃烧反应器，所述催化剂预热单元包括第一引风机与电加热器，所述电加热器的入口与所述第一引风机的出口相连，所述电加热器的出口与所述催化燃烧单元的入口相连。优选地，所述催化燃烧反应器为小型催化燃烧反应器，所述催化剂预热单元为内置于所述催化燃烧反应器中的电热丝或电加热棒。优选地，所述设备还包括第二引风机与空气输送管道，所述空气输送管道的出口与所述第二引风机入口相连，所述第二引风机的出口与所述气体燃料输送管道相连。优选地，所述第二引风机的出口与所述气体燃料输送管道之间设置有空气过滤器。优选地，所述催化剂预热单元包括开工过滤器，所述气体燃料输送管道包括气体燃料过滤器和阻火器。优选地，所述催化剂床层中的催化剂为贵金属催化剂或者金属氧化物催化剂。优选地，所述介质加热单元和所述气体燃料预热单元为板式换热器或列管换热器。优选地，所述气体燃料为可以点燃的高热值燃料或不能点燃的低热值燃料，所述介质为各种工艺过程中需要加热的介质。优选地，所述高热值燃料为天然气或炼厂气，所述低热值燃料为低浓度瓦斯或一定浓度的有机废气。与现有技术相比，本技术具有以下特点：1.燃烧温度低，理论上不产生氮氧化物。催化燃烧可在400-1000℃下进行，较容易将NOx排放浓度控制在10mg/m3以下。2.减少燃烧设备的体积。催化燃烧是无焰燃烧，催化燃烧在催化剂床层上完成，不需要燃烧器，也不需要燃烧室，或加热炉的辐射段。2.燃料的适应性强。近零排放的催化燃烧设备不仅可以使用高热值燃料，也可以使用低热值燃料.3.节能环保的燃烧方式。能在降低NOx、CO排放水平的同时，保持较好的热效率。4.操作弹性大。可在10％-100％负荷下操作，稳定降低NOx排放。附图说明图1为本技术实施例中的设备的结构示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术作进一步的详细说明。本技术的气体燃烧设备包括：气体燃料输送管道、催化剂预热单元与催化氧化反应器；所述催化剂预热单元包括第一引风机与电加热器，所述催化氧化反应器包括催化燃烧单元、气体燃料预热单元与介质加热单元；所述电加热器的入口与所述第一引风机的出口相连；所述催化燃烧单元的入口与所述电加热器的出口相连；所述气体燃料预热单元的入口与气体燃料输送管道的出口相连；所述催化燃烧单元的入口与所述气体燃料预热单元的出口相连；以预热气体或气体燃料的流向计，所述催化燃烧单元包括依次设置的封头、气体分布器与催化剂床层。所述催化燃烧单元产生的高温气体依次经过所述介质加热单元和所述气体燃料预热单元后排放到大气中。当介质为水时，以高温气体的降温方向计，所述介质加热单元可以包括依次设置的蒸汽发生段与锅炉给水预热段。当需要过热蒸汽时，以高温气体的降温方向计，所述介质加热单元包括依次设置的蒸汽过热段、蒸汽发生段与锅炉给水预热段。各管道的压力可以根据实际需要调整，例如蒸汽过热段可以为高压蒸汽过热段，锅炉给水可以为高压锅炉给水。所述设备还包括第二引风机与空气输送管道，所述空气输送管道的出口与所述第二引风机入口相连，所述第二引风机出口与所述气体燃料输送管道的入口相连。利用所述燃烧设备燃烧气体燃料的方法包括以下步骤：首先，利用催化剂预热单元将催化剂床层预热，关闭催化剂预热单元，进入正常操作阶段；在正常操作阶段，利用气体燃料预热单元将气体燃料预热，将预热后的气体燃料依次经过封头、气体分布器分配至催化剂床层，使预热后的气体燃料在催化剂的作用下反应，得到高温烟气；所述高温烟气经过介质加热单元对介质进行加热，再经过气体燃料预热单元回收热量后，排本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种近零污染物排放的气体燃烧设备，其特征在于，包括：气体燃料输送管道、催化剂预热单元与催化燃烧反应器；所述催化燃烧反应器包括催化燃烧单元、介质加热单元和气体燃料预热单元；所述催化剂预热单元用于预热所述催化燃烧单元中的催化剂床层；所述气体燃料预热单元的入口与所述气体燃料输送管道的出口相连，所述气体燃料预热单元的出口与所述催化燃烧单元的入口相连；所述介质加热单元的入口与介质输送管道的出口相连，所述介质加热单元的出口与工艺管线相连；以气体燃料的流向计，所述催化燃烧单元包括依次设置的封头、气体分布器与催化剂床层；所述催化燃烧单元产生的高温气体依次经过所述介质加热单元和所述气体燃料预热单元后排放到大气中。

【技术特征摘要】
2017.07.28 CN 201710631756X1.一种近零污染物排放的气体燃烧设备，其特征在于，包括：气体燃料输送管道、催化剂预热单元与催化燃烧反应器；所述催化燃烧反应器包括催化燃烧单元、介质加热单元和气体燃料预热单元；所述催化剂预热单元用于预热所述催化燃烧单元中的催化剂床层；所述气体燃料预热单元的入口与所述气体燃料输送管道的出口相连，所述气体燃料预热单元的出口与所述催化燃烧单元的入口相连；所述介质加热单元的入口与介质输送管道的出口相连，所述介质加热单元的出口与工艺管线相连；以气体燃料的流向计，所述催化燃烧单元包括依次设置的封头、气体分布器与催化剂床层；所述催化燃烧单元产生的高温气体依次经过所述介质加热单元和所述气体燃料预热单元后排放到大气中。2.如权利要求1所述的气体燃烧设备，其特征在于，所述催化燃烧反应器为大型催化燃烧反应器，所述催化剂预热单元包括第一引风机与电加热器，所述电加热器的入口与所述第一引风机的出口相连，所述电加热器的出口与所述催化燃烧单元的入口相连。3.如权利要求1所述的气体燃烧设备，其特征在于，所述催化燃烧反应器为...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾志刚，王鹏，冯璐瑶，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：新型
国别省市：北京,11