CN101713538A - 低压力低浓度瓦斯气体的燃烧方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低压力低浓度瓦斯气体的燃烧方法，采用与燃烧室连通的内管和外管作为进气管，内管内为燃气通道，内管与外管之间的通道为空气通道；空气通道内的空气高速进入燃烧室时，在燃气通道的出口形成负压，将燃气通道内的低压力低浓度瓦斯气体吸进燃烧室内，并在燃烧室内混合燃烧。本发明还提供了一种实现上述方法的燃烧装置。本发明利用空气经空气通道进入燃烧室时在内管的出口形成负压，对内管内的低压力低浓度瓦斯气体产生强大的引射作用，促使低压力低浓度瓦斯气体进入燃烧室内和空气混合燃烧，燃烧成本低，燃烧排放污染小。
Description
技术领域
本发明涉及一种瓦斯气体的燃烧方法及装置，尤其涉及一种低压力低浓度瓦斯气体的燃烧方法及装置。
背景技术
瓦斯气是一种在成煤过程中生成并以吸附和游离状态赋存于煤层及其围岩中的以甲烷为主的自储式非常规天然气。瓦斯气所含主要成分是CH4，其温室效应比CO2大20-60倍，对臭氧层的破坏能力是CO2的7倍。
瓦斯气是一种优质洁净能源，燃烧排放的污染物是石油的1/40，燃煤的1/800；燃用同样热值的煤层气，排放的颗粒物只是煤炭的1/616，SO2为燃煤的1/120，CO只是燃煤的1/132。
低浓度瓦斯气与常规天然气不同，它是甲烷为主的气体混合物，甲烷浓度在20％-60％之间波动，利用难度较大。因此，煤矿除了少量的瓦斯气用于民用外，大量的瓦斯气资源没有得到有效地开发和利用，严重地造成了资源浪费，还对环境造成了极大的污染。
现有技术中，燃烧技术大多采用天然气作为燃料(天然气中CH4的体积浓度在80％以上)，产生热水或蒸汽供热，或者推动汽轮机发电。燃料气体成本较高，燃烧后排放污染较大。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种可燃烧低压力低浓度的瓦斯气体，且成本低，燃烧排放污染小的低压力低浓度瓦斯气体的燃烧方法。
本发明的另一个目的是为实现上述方法，提供了一种可连续稳定燃烧，且结构简单的低压力低浓度瓦斯气体的燃烧装置。
本发明的目的是这样实现的：低压力低浓度瓦斯气体的燃烧方法，采用与燃烧室连通的内管和外管作为进气管，内管内为燃气通道，内管与外管之间的通道为空气通道；空气通道内的空气高速进入燃烧室时，在燃气通道的出口形成负压，将燃气通道内的低压力低浓度瓦斯气体吸进燃烧室内，并在燃烧室内混合燃烧。
进一步，所述瓦斯气体中含有的10％～75％(体积)的CH4；
进一步，所述燃气通道入口的瓦斯气体压力为50Pa～3000Pa；所述空气通道入口的空气压力为3500Pa～10000Pa。
本发明提供的低压力低浓度瓦斯气体的燃烧装置，包括燃烧室、与燃烧室连通的内管和外管；所述内管与外管之间形成环形的空气通道，在外管上设有空气进气口；所述内管为燃气通道，在内管上设有燃气进气口；所述燃烧室靠近外管端设有点火枪。
进一步，所述空气通道的出口端与燃烧室之间设置隔板，所述隔板在圆周方向上均布空气进气孔I，空气通道通过空气进气孔I与燃烧室连通；
进一步，所述空气进气孔I伸进燃烧室内；所述隔板在圆周方向上还均布空气进气孔II，空气进气孔II位于空气进气孔I的外侧；所述空气通道通过空气进气孔II与燃烧室连通；
进一步，沿所述外管的内壁设置调节空气进气孔II内空气流量的环形调节板，所述环形调节板通过调节杆驱动可沿外管的内壁纵向滑动；
进一步，所述内管靠近出气口端沿圆周均布空气进气孔III，所述燃气通道通过空气进气孔III与空气通道连通；
进一步，在所述内管上远离燃烧室的一端设有可观测燃烧室内混合气体燃烧的窥视孔。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明采用与燃烧室连通的内管和外管作为进气管，空气经内管和外管之间的空气通道进入燃烧室，在内管的出口形成负压，对内管内的低压力低浓度瓦斯气体产生强大的引射作用，促使低压力低浓度瓦斯气体被吸进燃烧室内和空气混合，最后完全燃烧。通过这种方法不但可使低压力低浓度瓦斯气体有效地燃烧，而且燃烧成本低，燃烧排放污染物少，对臭氧层的破坏能力低，对温室效应的影响小。
2、低压力低浓度瓦斯气体的燃烧装置包括与燃烧室连通的内管和外管，内管与外管之间形成环形的空气通道，内管内为燃气通道，一定压力的空气经空气通道进入燃烧室时，在燃气通道的出口端形成负压，迫使低压力低浓度瓦斯气体不断的被吸进燃烧室内，从而保证燃烧室内的混合气体稳定安全燃烧，避免产生回火或脱火现象。该装置主要以低压力低浓度矿井瓦斯气为燃料，结构简单，燃烧可靠，适合用于电站锅炉、工业锅炉和其他工业炉窑等大中型热力设备。
3、在燃气管网以及燃气管道结构相同的情况时，常规燃烧器的燃气通道出口的燃气压力为环境压力，而本发明的方法及装置在燃气通道的出口产生一定的负压，使进入燃烧室内的燃气流量比常规燃烧器更大。
4、本发明采用的燃烧方法和装置实现瓦斯气能源化清洁燃烧，以利用矿井排放的瓦斯气，使以前无法开发利用的资源优势真正转化成为经济优势，实现资源化利用，减少环境污染。因此具有很好的经济效益、社会效益和环保效益。
附图说明
附图为本发明的结构示意图。
附图中的附图标记所代表的结构如下：
1-燃烧室 2-内管 3-外管 4-空气通道 5-空气进气口6-燃气通道 7-燃气进气口 8-点火枪 9-隔板 10-空气进气孔I11-空气进气孔II 12-环形调节板 13-调节杆 14-空气进气孔III15-窥视孔
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。
低压力低浓度瓦斯气体的燃烧方法，采用与燃烧室连通的内管和外管作为进气管，内管内为燃气通道，内管与外管之间的通道为空气通道。空气通道内的空气高速进入燃烧室时，在燃气通道的出口形成负压，将燃气通道内的低压力低浓度瓦斯气体吸进燃烧室内，并在燃烧室内混合燃烧。燃烧后的气体可作为锅炉和其他工业炉窑等大中型热力设备的热源。
瓦斯气体中含有体积为10％～75％的CH4。经抽样检测，通入含有体积为10％的CH4的瓦斯气体、通入含有体积为50％的CH4的瓦斯气体或通入含有体积为75％的CH4的瓦斯气体，均可与通入的空气在燃烧室内稳定燃烧。
燃气通道入口的瓦斯气体压力为50Pa～3000Pa；空气通道入口的空气压力为3500Pa～10000Pa。经抽样检测，在内管内通入50Pa的瓦斯气体，在空气通道内通入3500Pa的空气；在内管内通入50Pa的瓦斯气体，在空气通道内通入10000Pa的空气；在内管内通入1000Pa的瓦斯气体，在空气通道内通入3500Pa的空气；在内管内通入1000Pa的瓦斯气体，在空气通道内通入8000Pa的空气；在内管内通入1000Pa的瓦斯气体，在空气通道内通入10000Pa的空气；在内管内通入3000Pa的瓦斯气体，在空气通道内通入10000Pa的空气，上述通入的六组数据经检测，在燃气通道的出口均能形成一定的负压，将燃气通道内低压力低浓度瓦斯气体吸入燃烧室内形成稳定、连续的燃烧，而且低压力低浓度瓦斯气体在燃气通道内的阻力小，不超过100Pa。
附图为本发明的结构示意图，如图所示：低压力低浓度瓦斯气体的燃烧装置包括燃烧室1、点火枪8、与燃烧室1连通的内管2和外管3；内管2与外管3之间形成环形的空气通道4，在外管3上设有空气进气口5；内管内为燃气通道6，在内管2上设有燃气进气口7；点火枪8安装在燃烧室1的靠近外管3端。
空气通道4的出口端与燃烧室1之间设置隔板9，隔板9在圆周方向上均布设有空气进气孔I10，空气通道4通过空气进气孔I10与燃烧室1连通。空气进入环形的空气通道4内，并从横截面缩小的空气进气孔I10冲出，有助于在燃气通道的出口形成负压，进一步促进燃气通道内的低压力低浓度瓦斯气体被吸进燃烧室1内。
空气进气孔I10伸进燃烧室1内；隔板9在圆周方向上还均布空气进气孔II11，空气进气孔II11位于空气进气孔I10的外侧，空气进气孔II11的孔径小于空气进气孔I10的孔径；空气通道4通过空气进气孔II11与燃烧室1连通。沿外管3的内壁设置调节空气进气孔II11内空气流量的环形调节板12，环形调节板12通过调节杆13驱动可沿外管3的内壁纵向滑动(纵向指沿外管3的轴向方向)。让一部分空气提前与低压力低浓度瓦斯气体混合燃烧，燃烧产生的热量对通过空气进气孔I10进入燃烧室1的空气进行预热，有助于燃烧室1内的瓦斯气体和空气稳定燃烧。对进入燃烧室1内空气的预热量可通过调节杆13拉动环形调节板12纵向移动，实现对流过空气进气孔II11内的气体流量进行控制，从而达到控制预混温度。
内管2靠近出气口端沿圆周均布设有空气进气孔III14，燃气通道6通过空气进气孔III14与空气通道4连通。空气经过空气通道4的出口端部时一部分空气通过空气进气孔III14进入燃气通道6内与低压力低浓度瓦斯气体预混，这种部分预混式与完全预混式相比，部分预混式使低压力低浓度瓦斯气体流动阻力更小，而且燃烧效率更高，燃烧效率高达99.99％。
在内管2上远离燃烧室1的一端设有可观测燃烧室1内混合气体燃烧的窥视孔15。从窥视孔15观察气体燃烧火焰的情况，通过人工调节瓦斯气体进气阀的开度，从而控制燃烧室1内混合气体的燃烧。
本发明的燃烧方法可用瓦斯气作为锅炉的燃料，产生蒸汽供热或者推动汽轮机发电。只需要将传统的燃煤锅炉改造即可投入使用，即增加瓦斯气供应系统、点火枪和燃烧装置，便可使用。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种低压力低浓度瓦斯气体的燃烧方法，其特征在于：采用与燃烧室连通的内管和外管作为进气管，内管内为燃气通道，内管与外管之间的通道为空气通道；空气通道内的空气高速进入燃烧室时，在燃气通道的出口形成负压，将燃气通道内的低压力低浓度瓦斯气体吸进燃烧室内，并在燃烧室内混合燃烧。
2.根据权利要求1所述的低压力低浓度瓦斯气体的燃烧方法，其特征在于：所述瓦斯气体中含有的10％～75％(体积)的CH4。
3.根据权利要求1或2所述的低压力低浓度瓦斯气体的燃烧方法，其特征在于：所述燃气通道入口的瓦斯气体压力为50Pa～3000Pa；所述空气通道入口的空气压力为3500Pa～10000Pa。
4.一种低压力低浓度瓦斯气体的燃烧装置，包括燃烧室(1)，其特征在于：还包括与燃烧室(1)连通的内管(2)和外管(3)；所述内管(2)与外管(3)之间形成环形的空气通道(4)，在外管(3)上设有空气进气口(5)；所述内管内为燃气通道(6)，在内管(2)上设有燃气进气口(7)；所述燃烧室(1)靠近外管(3)端设有点火枪(8)。
5.根据权利要求4所述的低压力低浓度瓦斯气体的燃烧装置，其特征在于：所述空气通道(4)的出口端与燃烧室(1)之间设置隔板(9)，所述隔板(9)在圆周方向上均布空气进气孔I(10)，空气通道(4)通过空气进气孔I(10)与燃烧室(1)连通。
6.根据权利要求5所述的低压力低浓度瓦斯气体的燃烧装置，其特征在于：所述空气进气孔I(10)伸进燃烧室(1)内；所述隔板(9)在圆周方向上还均布空气进气孔II(11)，空气进气孔II(11)位于空气进气孔I(10)的外侧；所述空气通道(4)通过空气进气孔II(11)与燃烧室(1)连通。
7.根据权利要求6所述的低压力低浓度瓦斯气体的燃烧装置，其特征在于：沿所述外管(3)的内壁设置调节空气进气孔II(11)内空气流量的环形调节板(12)，所述环形调节板(12)通过调节杆(13)驱动可沿外管(3)的内壁纵向滑动。
8.根据权利要求4至7中任一项权利要求所述的低压力低浓度瓦斯气体的燃烧装置，其特征在于：所述内管(2)靠近出气口端沿圆周均布空气进气孔III(14)，所述燃气通道(6)通过空气进气孔III(14)与空气通道(4)连通。
9.根据权利要求8所述的低压力低浓度瓦斯气体的燃烧装置，其特征在于：在所述内管(2)上远离燃烧室(1)的一端设有可观测燃烧室(1)内混合气体燃烧的窥视孔(15)。
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