低热值燃气高温空气燃烧系统及方法技术方案

一种新型低热值燃气高温空气燃烧系统，包括燃烧室、燃料管道、气体通道、燃气预热器、蓄热体、烧嘴，所述蓄热体置于所述空气通道中，所述燃气预热器置于所述蓄热体之后。当燃烧系统运行时，燃料通过一侧气体通道内的烟气进行预热，再输送到另一侧进行燃烧。一个周期后，进行换向输送。配合高温预热的空气进行燃烧，可以改善炉内的换热条件，提高能源利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及低热值燃气蓄热式燃烧装置
，特别涉及低热值燃气高 温空气燃烧系统。
技术介绍
高温空气燃烧技术(HiTAC)是二十世纪九十年代发展起来的新型燃烧技 术，具有高效节能和低NOx排放的双重优越性。在大力推进节能与环保的中国， 发展HiTAC技术具有十分重要的意义。高温空气燃烧技术目前主要在冶金加热 炉、玻璃熔炉等行业中使用，今后将进一步扩展到工业锅炉、气化炉、固体废 弃物焚烧炉等领域，有着广泛的应用前景。对于使用低热值燃料的燃烧系统，如果对燃料不进行预热，很难满足工业 加热要求，因而大量的高炉煤气等低热值燃气因无法使用被放散。只要对这些 低热值燃气及其助燃空气进行有效预热，完全可以满足工业加热的高温要求， 这不仅可以节约大量的燃料，而且可以减少对大气环境的污染，扩大了低热值 燃气的应用范围。目前，用于低热值燃气高温空气燃烧领域使用的燃气预热手段主要是通过 蓄热体进行预热，其基本流程是炉膛所排放的高温烟气被分成两股分别输送， 在两个气体通道中置有蓄热体用于对空气和燃气分别进行预热。等蓄热体蓄热 饱和时，再通过空气四通换向阀和燃气换向阀进行切换，进入下一个蓄热和燃 烧周期。需要指出的是，由于烟气在气体通道内的流量分配不易调节，使得燃 气预热温度不易控制，可能会由于燃气预热温度过高而导致燃气裂解，对系统 安全性造成一定的影响。另外，由于烟气中存在一定的氧，那么可能会导致燃 气在气体通道中与氧气混合发生燃烧或爆炸，严重影响系统的安全运行。此外 在燃气换向的瞬间，还可能会使燃气造成泄露，加大了燃气意外燃烧的风险。
技术实现思路
针对上述缺点，本专利技术的目的在于提供一种新型高温空气燃烧系统，可以 实现燃气预热，提高能源利用效率，同时并能有效防止燃气意外燃烧以及泄露。 此高温空气燃烧系统既回收了高温烟气余热，又在很大程度上将燃气进行预热， 改善了炉内换热条件，从而提高了工业炉窑的热能利用效率。燃气预热的实现，能使得更多的低热值的燃料更充分地得到燃烧，扩大工业燃料使用的范围。 为实现上述目的，本专利技术是这样实现的一种高温空气燃烧系统，包括燃烧室、燃料管道、蓄热体、气体通道、烧 嘴、四通换向阀、燃气电磁阀，蓄热体和燃气预热器置于气体通道中，燃料管 道与燃气预热器相连，且燃料管道的末端连接烧嘴，其中燃气通过燃气预热器在气体通道中与烟气进行换热实现燃气预热，再通过燃 气管道输送至在燃烧室另一侧工作烧嘴进行燃烧。如上所述的高温空气燃烧系统，其中根据烟气流动方向，所述燃气预热 器置于蓄热体之后。如上所述的高温空气燃烧系统，其中所述燃气预热器为间壁式换热器。如上所述的高温空气燃烧系统，其中所述燃气预热器至少两个，对称分 布于气体通道内。使用如上所述的高温空气燃烧系统的方法，其中，(a) 燃烧室排出的烟气先与气体通道内的蓄热体进行换热，使得高温烟气的显 热蓄积在蓄热体内；(b) 经过蓄热体的烟气通过燃气预热器对燃气进行预热，换热后的烟气通过烟 囱排出；(c) 燃气在燃气预热器中与烟气换热后，通过燃气管道输送到另一侧工作烧嘴，在燃烧室与高温空气配合燃烧；(d) 蓄热体蓄热达到饱和时，燃气电磁阀和四通换向阀联动切换，常温空气进 入另一侧气体通道，经过蓄热体后被加热，将高温空气输送入燃烧室；(e) 与步骤(d)同时，燃气通过另一侧的气体通道内的燃气预热器实现预热， 通过燃气管道被输送至烧嘴。如上所述的方法，其中步骤(b)烟气可在烟气侧通道中温度降低到稍高于 烟气露点温度。如上所述的方法，其中烟气燃气预热器外的气体通道流动，燃气在燃气 预热器管内的燃气通道中流动。采用了以上技术手段，可以达到燃气的安全预热，有效防止燃气意外燃烧 和泄露的技术效果。燃气预热的实现，能使得更多的低热值的燃气更充分地得 到燃烧，提高能源利用率。附图说明图1为实施例的新型低热值燃气高温空气燃烧系统原理图。具体实施方式下面结合附图和实施例进一步说明本专利技术。一种新型低热值燃气高温空气燃烧系统，包括燃料管道1、蓄热体2a和2b、 气体通道3、两个燃气预热器4a和4b、四通换向阀5、工件6、保温层7、燃气 电磁阀8、燃气IO、烟气20、空气30，所述两蓄热体4a和4b置于所述两气体 通道3中，所述燃气预热器4a和4b分别置于蓄热体4a和4b之后。烧嘴A工作时，燃烧产生的高温烟气20首先通过蓄热体2b，使得高温烟 气20的显热蓄积在蓄热体2b内。从蓄热体出来的低温烟气20再通过燃气预热 器4b，对燃气10进行预热，通过燃气管道1输送到工作烧嘴A，在炉膛内与助 燃空气混合燃烧。待蓄热体2b蓄热达到饱和时，通过四通换向阀5和燃气电磁 阀8的联动切换。即燃气10通过燃气预热器4a实现预热，通过燃气管道1输 送至工作烧嘴B。由于采用间壁式热交换器，燃气与烟气不会直接接触。在高温空气燃烧系统运行参数方面，采用控制蓄热体后烟气温度的设计， 使得燃气在设计条件下得到预热，可以参照高温空气燃烧技术(HiTAC)的一 般标准确定。上述的对实施例的描述是为便于该
的普通技术人员能理解和应用 本专利技术。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改， 并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此， 本专利技术不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本专利技术的揭示，对于本专利技术 做出的改进和修改都应该在本专利技术的保护范围之内。权利要求1. 低热值燃气高温空气燃烧系统，包括燃烧室、燃料管道、蓄热体、气体通道、烧嘴、四通换向阀、燃气电磁阀，蓄热体和燃气预热器置于气体通道中，燃料管道与燃气预热器相连，且燃料管道的末端连接烧嘴，其特征在于燃气通过燃气预热器在烟气通道内与烟气进行热交换，实现燃气预热，再通过燃气管道输送到另侧工作烧嘴进行燃烧。2. 根据权利要求1所述的高温空气燃烧系统，其特征在于根据烟气流动方 向，所述燃气预热器置于蓄热体之后。3. 根据权利要求1所述的高温空气燃烧系统，其特征在于所述燃气预热器 为间壁式换热器。4. 根据权利要求1所述的高温空气燃烧系统，其特征在于所述燃气预热器 至少两个，对称分布于气体通道内。5. 使用根据权利要求1至4中任一所述的高温空气燃烧系统的方法，其中，(a) 燃烧室排出的烟气先与气体通道内的蓄热体进行换热，使得高温烟气的 显热蓄积在蓄热体内；(b) 经过蓄热体的烟气通过燃气预热器对燃气进行预热，烟气通过烟囱排出；(c) 燃气在燃气预热器中与烟气换热后，通过燃气管道将预热后的燃气输送 到另一侧工作烧嘴，在燃烧室与高温空气配合燃烧；(d) 蓄热体蓄热达到饱和时，燃气电磁阀与四通换向阀联动切换，常温空气 进入另一侧气体通道，经过蓄热体后被加热，将高温空气输送入燃烧室；(e) 与步骤(d)同时，燃气通过另一侧的气体通道内的燃气预热器实现预 热，通过燃气管道被输送至工作烧嘴。6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于烟气在燃气预热器外的气体通 道内流动，燃气在燃气预热器管内流动。全文摘要一种新型低热值燃气高温空气燃烧系统，包括燃烧室、燃料管道、气体通道、燃气预热器、蓄热体、烧嘴，所述蓄热体置于所述空气通道中，所述燃气预热器置于所述蓄热体之后。当燃烧系统运行时，燃料通过一侧气体通道内的烟气进行预热，再输送到另一侧进行燃烧。一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
低热值燃气高温空气燃烧系统，包括燃烧室、燃料管道、蓄热体、气体通道、烧嘴、四通换向阀、燃气电磁阀，蓄热体和燃气预热器置于气体通道中，燃料管道与燃气预热器相连，且燃料管道的末端连接烧嘴，其特征在于：燃气通过燃气预热器在烟气通道内与烟气进行热交换，实现燃气预热，再通过燃气管道输送到另侧工作烧嘴进行燃烧。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹甄俊，朱彤，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]