一种综合平面燃烧、空气预热燃烧和蜂窝蓄热优势的催化燃烧低温起燃装置。本发明专利技术包括两套结构相同且紧凑布置的蓄热燃烧器和空烟气四通换向阀，蓄热燃烧器包括稳压室，蜂窝蓄热体，蜂窝催化体，常开型点火器，燃气快切阀和石英供气管，蓄热体置于稳压室之上且比表面积＞８００ｍ↑［２］／ｍ↑［３］，催化体置于蓄热体之上，供气管出口端高出催化体１５～２０ｍｍ且在催化体中垂线上，点火器置于供气管和催化体之间。蓄热燃烧器以１／（１５～６０）频率周期性组织燃烧和冷却烟气。发明专利技术能燃用低热值燃气，能在６０ｍｉｎ内完成起燃操作，经济安全稳定简便，催化体温度均匀且易于调控。本发明专利技术适用于流向变换型催化反应器，催化燃烧锅炉，燃气轮机或炉窑。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于非预混燃烧、平面燃烧、空气预热燃烧 和蜂窝蓄热原理，操作简单、方便、经济和快捷的催化燃烧低温起燃装置。 适用于流向变换型催化反应器，燃用石油液化气、天然气或合成燃气的各种 民用和工业催化燃烧锅炉，热力发电、燃气轮机或高温炉窑使用。
技术介绍
催化燃烧是一种清洁高效的热能供应途径，符合我国中长期规 划低排放、高效率增长方式要求。研究开发催化燃烧技术，可以大规模推广普 及应用天然气燃料，改善我国大气污染状况，改善我国能源结构。催化剂应用于燃烧领域需要解决经济且便捷起燃问题。北京建筑工程学院学报2006年第3期报道，实验室研究专门设置一个基于电加热原理的空气预 热器，提出和尝试起燃阶段在混合气中引入氢气，使得催化剂在不经火焰预 热的情况下就能起燃。如附图2所示，催化反应器由monolith反应器14，流量 调节阀15，空气进口管16，氢气进口管17，甲垸气进口管18组成，实验开始 时先调节合适的氢气和空气流量。在室温下，氢气和空气能在铂催化剂上燃 烧，反应器温度能逐步升到40(TC以上。氢气燃烧速度快，增加了燃烧不安全 性。化工学报2003年第9期报道的流向变换型催化反应器只能在反应气体积百 分数极低条件下使用，利用体积大比表面积小的陶瓷蓄热球吸收较弱的反应 放热以提高催化操作经济性，切换周期长达十几小时。流向变换型催化反应 器的蓄热过程只是完成低温起燃以后的催化反应过程，低温起燃仍然是一个 亟待解决的问题。民用燃气燃烧和动力燃烧领域的催化燃烧技术能普遍推广 的不多，大多数尚处于研发阶段，很难见到有关低温起燃设计操作报道
技术实现思路
吸收高效蓄热材料研发成果，结合非预混燃烧、平面燃烧、 空气预热燃烧和蜂窝蓄热技术，设计出催化燃烧低温起燃装置，满足催化燃 烧低温起燃操作简单、方便、安全、经济和快捷等要求。催化燃烧低温起燃装置，主要包括两套结构相同紧凑并列垂直布置的蓄 热式燃烧器和空烟气四通换向阀，燃烧器主要包括稳压室，蜂窝状陶瓷蓄热 体，蜂窝状催化体，常开型点火器，燃气快切阀和石英供气管，炉壁和两个 催化体顶面围成燃烧室，四通换向阀置于两个燃烧器底部中间位置，换向阀位置对称的两个气口分别和两稳压室进气口相连接，蓄热体置于稳压室顶面 之上且空烟气全部从蓄热体蜂窝通道中流过，蓄热体间壁薄且比表面积大于800m7m3，催化体置于蓄热体之上，催化体和蓄热体蜂窝通道轴线重合，燃气 快切阀置于炉外且沿燃气流动方向置于石英供气管上游，石英供气管穿过炉 壁，石英供气管出口端高出催化体顶面15 20mm且和催化体顶面中心在同一 条垂直线上，点火器穿过石英供气管和催化体顶面之间的炉壁。由换向阀送入的空气依次流经一个燃烧器的稳压室，蓄热体和催化体后 进入燃烧室，该燃烧器燃气快切阀处于开启状态使得燃气经石英供气管进入 燃烧室，烟气经过另一个燃烧器的催化体，蓄热体和稳压室后引入换向阀， 该燃烧器燃气快切阀处于关闭状态切断燃气供应，15 60s后两燃烧器燃气快 切阀开关状态改变，同时空烟气换向阀动作使得空气和烟气交换流动管道。本专利技术适用于燃用低热值、低品位和低能量密度气体燃料，低温起燃操 作时间短，经济性好，稳定简便，催化体使用安全，燃烧安全，蓄热体和催 化体温度易于控制调节。各类流向变换型催化反应器，燃用石油液化气、天 然气或合成燃气的各种民用或工业催化燃烧锅炉、加热装置，热力发电，燃 气轮机发电或高温炉窑均可使用本专利技术。附图说明图1为专利技术涉及的一种催化燃烧低温起燃装置；图2为monolith催化反应器原理图。14为monolith反应器，15为流量 调节阀，16为空气进口管，17为氢气进口管，18甲垸气进口管。 下面结合附图1对本专利技术作进一步的说明。具体实施例方式如图1所示，催化燃烧低温起燃装置主要包括稳压室1和12，蓄热体2 和ll，催化体4和9，供气管6和7，燃气快切阀3和10，点火器5和8，空 烟气四通换向阀13。稳压室l，蓄热体2，催化体4，点火器5，燃气快切阀 3和供气管6组成左侧蓄热式平面燃烧器，稳压室12，蓄热体ll，催化体9， 点火器8，燃气快切阀10和供气管7组成右侧蓄热式平面燃烧器。两燃烧器 燃烧面宽且集中并列布置。炉壁和催化体4和9的顶面围成燃烧室。四通换 向阀13置于两个燃烧器底部中间位置，换向阀13位置对称的两个气口分别和稳压室1和12的进气口相连接。稳压室1和12起均匀分配空气或集气作 用。点火器穿过石英供气管和催化体顶面之间的炉壁，点火器5置于催化体4 和燃气管6之间，点火器8置于催化体9和燃气管7之间。蓄热体置于稳压 室顶面之上且空烟气全部均匀流过蓄热体，蓄热体2两端分别和稳压室1及 催化体4紧密连接，蓄热体11两端分别和稳压室12及催化体9紧密连接， 燃烧室和催化体4及9紧密连接，蓄热体2和11主要材质为A1203，设置蜂窝 状气流通道，中间壁厚0.5 lmm，比表面积大于800m7m3。催化体4和9呈 球状或蜂窝状，可以是稀土型或贵金属型催化剂，可以是涂敷型或整体型催 化体，内部设置均匀的气流通道。催化体置于蓄热体之上，催化体和蓄热体 气流通道中心轴线重合。催化体4将燃烧室和蓄热体2分隔开，催化体9将 燃烧室和蓄热体11分隔开。燃气快切阀置于炉壁之外且沿燃气流动方向置于 石英供气管上游。供气管6和7用高温性能良好的中空刚玉管作成。供气管 穿过炉壁，供气管出口端高出催化体顶面15 20mm且和催化体顶面中心在同 一条垂直线上，将燃气送入燃烧室内催化体4或9中心区域。燃烧室不设置 水冷管。由换向阀13送入的空气依次流经一个燃烧器的稳压室，蓄热体和催化体 后进入燃烧室，该燃烧器燃气快切阀处于开启状态使得燃气经石英供气管进 入燃烧室，烟气经过另一个燃烧器的催化体，蓄热体和稳压室后引入换向阀， 该燃烧器燃气快切阀处于关闭状态切断燃气供应，15 60s后两燃烧器燃气快 切阀开关状态改变，同时空烟气换向阀动作使得空气和烟气交换流动管道。 两燃烧器配合工作， 一燃烧器组织高温预热燃烧时另一燃烧器排放烟气并起 回收烟气余热功能，切换周期不超过lmin。燃气快切阀3及10和燃烧器、空 烟气切换装置13动作相一致。两点火烧嘴5和8为两燃烧器提供稳定着火源， 处于常开状态，不随两燃烧器燃烧周期性切换而变化。以左侧燃烧器组织燃烧为例，进一步说明本专利技术涉及的低温起燃装置和 使用方法。左侧燃气快切阀3开启，右侧燃气快切阀10关闭。空气依次经过 换向阀13，稳压室1，蓄热体2和催化体4进入燃烧室内，燃气依次流过燃 气快切阀3和燃气管6注入燃烧室内催化体4顶部中心区域。由于左侧蓄热 体2温度高加上其比表面积大，空气流过蓄热体2时并迅速预热到高温水平。 在点火器5作用下高温空气和燃气混合后着火，发生扩散控制型预热空气燃烧，出现平面状火焰。燃烧室没有水冷管带走热量，但有炉壁蓄热。由于炉 壁温度低，在炉壁蓄热作用下流至催化体9的烟气温度低于催化体失活温度。在引风机作用下，烟气依次经过催化体9和蓄热体11流入稳压室12，再被引 入换向阀13。在右侧蓄热体11里烟气放热降温到高出环境温度50 10(TC的 温度水平。随着换热过程进行，左侧蓄热体2温度越来越低，右侧蓄热体ll温度越 来越高。15 60s后，空烟本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种催化燃烧低温起燃装置，其特征在于：包括两套结构相同且紧凑并列垂直布置的蓄热燃烧器和空烟气四通换向阀，蓄热燃烧器包括稳压室，蜂窝状的陶瓷蓄热体，蜂窝状的催化体，常开型点火器，燃气快切阀和石英供气管，炉壁和两个催化体的顶面围成燃烧室，在两个蓄热燃烧器底部的中间位置放置空烟气四通换向阀，空烟气四通换向阀位置对称的两个气口分别和两个稳压室的进气口相连接，在稳压室的顶面上设置陶瓷蓄热体，空烟气全部从陶瓷蓄热体的蜂窝通道中流过，陶瓷蓄热体间壁薄且比表面积大于８００ｍ↑［２］／ｍ↑［３］，在陶瓷蓄热体的上面放置催化体，催化体和陶瓷蓄热体的蜂窝通道轴线重合，燃气快切阀置于炉外且沿燃气流动方向置于石英供气管的上游，石英供气管穿过炉壁，石英供气管出口端高出催化体顶面１５～２０ｍｍ且和催化体顶面的中心在同一条垂直线上，常开型点火器穿过石英供气管和催化体顶面之间的炉壁。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：艾元方，蒋绍坚，蒋受宝，艾振宙，张全，周孑民，梅炽，徐文耀，徐明，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]
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