CN103277799A - 一种外热式燃烧器系统 - Google Patents
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Abstract
一种外热式燃烧器系统，适用于低热值有机气体转换热能和电能的装置。本发明是一种燃烧低热值有机气体燃料效率高、稳定性好，减少废气排放，节能降耗，有效地提高废物利用率。其特征在于空气进气管1通过外壳体7侧板与空气进器室3相连，空气进器室3内设有一层均流板2，电动调节阀杆12穿过外壳体7侧板进入空气进器室3和一层均流板2与阀座13相连，装有气体分流均流管5的气体混合室14进口由阀座13控制，气体混合室14与前级预混燃烧筒6之间安装一金属过滤片23，前级预混燃烧筒6与燃烧筒8相连接，燃烧筒8固定在保温壳体7上与扩散燃烧室24相连，扩散燃烧室24出口端分别连接有吸热集气管10和启动加热烧嘴9，吸热集气管10连接在外热机17上。
Description
技术领域
本发明涉及一种外热式燃烧器系统，尤其适用于对煤矿低浓度瓦斯、油井低浓度伴生气、废弃矿井和油井、边缘井排放气等低热值有机气体转换为热能和电能的一种外热式燃烧器发电系统。
背景技术
人所共知，天然气体浓度低容易引起燃烧不充分，直接引起的燃烧性差且不稳定性等因素，尤其是煤矿产业、石油产业等一些产生低浓度气体的行业，普遍存在所产生的低浓度瓦斯、油井低浓度伴生气、废弃井产生的沼气、边缘井排放气等容易产生低浓度气体产业，大部分剩余气体白白排放到大气中，能源没得到充分利用，也不利于环保排放，污染环境的同时存在着不安全隐患。
因此，为了很好地利用这些自然资源，在全球资源越来愈紧缺的今天，此发明尤为重要。有机气体最好的用途就是发电，但是现有发电技术如燃气轮机、燃气内燃机发电机只能利用高浓瓦斯（目前实际应用的能够做到10%以上的利用），燃气外燃机、涡轮燃气机和催化燃烧发电机组等由于经济性和设备自身原因也不能适应我国煤层气浓度低、波动大的特点。
目前应用最有效最广泛的双向逆流(催化)蓄热床技术只能处理1%（V）左右的可燃气体，且对于高浓度气体，装置处理规模大，经济性差。
为解决低浓度有机气体燃烧问题,人们在燃烧器技术中加入多孔介质材料，多孔介质预混合气体燃烧特点可概括如下：由于多孔介质具有很大的热容量以及气固之间的传热效率高, 使燃烧过程可在较低温度下进行。反应区中温度分布均匀, 因而燃烧状态易于控制。反应区尺度大, 其厚度可达自由火焰厚度的数百倍。燃烧速率远远大于自由火焰的传播速率。多孔介质内不存在宏观尺度上的火焰。燃烧过程非常稳定而完全, 从而有利于对燃烧过程的控制。污染物排放可达很低的水平。可达到很高的功率密度，从而实现强化燃烧。动力范围具有很强的调制性。由于燃烧过程具有良好的可控性, 故燃烧噪声小。但也存在着燃烧温度分布不均,火焰倾斜和燃烧功率匹配的问题.
5 由于上述众多的优点，多孔介质燃烧技术在人们力图实现高效低污染燃烧的各种装置中均有可能获得实际的应用,尤其适合低浓瓦斯的燃烧利用。结合斯特林发动机因外热特性可以使用外部任何热源作为动力来源的特点，可以组成有机气体外燃发电系统。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种燃烧低热值气体燃料效率高、稳定性好，减少废气排放，污染环境；节能降耗，有效提高废物利用等问题的外热式燃烧器发电系统。
本发明一种外热式燃烧器系统，其特征在于空气进气管1通过外壳体7侧板与空气进器室3相连，空气进器室3内设有一层均流板2，电动调节阀杆12穿过外壳体7侧板进入空气进器室3和一层均流板2与阀座13相连，装有气体分流均流管5的气体混合室14进口由阀座13控制，气体混合室14与前级预混燃烧筒6之间安装一金属过滤片23，前级预混燃烧筒6与燃烧筒8相连接，燃烧筒8固定在保温壳体7上与扩散燃烧室24相连，扩散燃烧室24出口端分别连接有吸热集气管10和启动加热烧嘴9，吸热集气管10连接在外热机17上。
前级预混燃烧筒6是由多孔陶瓷介质构成的,表面有催化剂。
前级预混燃烧筒6、燃烧筒8、扩散燃烧室24内部与热电偶18相连。燃烧筒8是锥形。
燃烧筒8内填充介质材料二层-三层不同孔隙密度的多孔介质材料。
保温壳体7内部安有钢制缠绕管换器。
扩散燃烧室24内壁衬有高效蓄热陶瓷材料15。
气体混合室14内部安装有气体分流均流管5。
扩散燃烧室24出口连接有外燃机吸热集气管10。
前级预混燃烧筒（6）和二级锥形燃烧筒（8）内部的多孔介质材料其表面喷涂催化剂。
本发明与现有技术相比有如下优点：
1、本发明的特殊结构设计，解决了低浓度低密度气体的燃烧问题，燃烧浓度范围1%-100%，现有的燃烧器和内燃机使用浓度在10%以上。
2、本发明可通过燃烧低浓度气体转为热能和电能有效的开发利用了新能源。
3、进一步拓展了有机气体的回收利用再生资源，可以充分利用余热提高燃烧效率，减少了污染物排放量达到了节能环保的作用。
4、本发明其系统结构简单、操作方便，有效的降低了生产成本，节能环保。
5、多孔介质内不存在宏观尺度上的火焰，因此燃烧过程非常稳定而完全，从而有利于对燃烧过程的控制，动力范围具有很强的调制性，由于燃烧过程具有良好的可控性，固燃烧噪声小，燃烧温度分布较均匀，解决了火焰倾斜和燃烧功率匹配的问题。
附图说明
图1 是本发明的系统结构图。
图中：1-空气进气管，2-空气均流板，3-空气进器室，4-燃气进气管，5-气体分流均流管，6-前级预混燃烧筒，7-燃烧器保温壳体，8-锥形燃烧筒，9-启动加热烧嘴，10-吸热集气管，11-壳体，12-电动调节阀杆，13-阀座，14-气体混合室，15-高效蓄热陶瓷材料，16-排烟管路，17-斯特林外热机，18-热电偶，19-有机气体锥形燃烧器，20-阻火器，21-燃气电动调节阀，22-气源，23-金属过滤片，24-扩散燃烧室，25-发电机，26-烟气换热器，27-缠绕管换器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
本发明本发明一种外热式燃烧器系统，其特征在于空气进气管1通过外壳体7侧板与空气进器室3相连，空气进器室3内设有一层均流板2，电动调节阀杆12穿过外壳体7侧板进入空气进器室3和一层均流板2与阀座13相连，装有气体分流均流管5的气体混合室14进口由阀座13控制，气体混合室14与前级预混燃烧筒6之间安装一金属过滤片23，前级预混燃烧筒6与燃烧筒8相连接，燃烧筒8固定在保温壳体7上与扩散燃烧室24相连，扩散燃烧室24出口端分别连接有吸热集气管10和启动加热烧嘴9，吸热集气管10连接在外热机17上。
实施例：本发明的外热式燃烧器系统，主要由空气进器室、气体混合室、有机气体锥形燃烧器、扩散燃烧室、外热机、发电机和辅助部件构成。空气进器室（3）上装有空气进气管（1），内部设空气均流板（2），外壳（11）为钢制，出口设有阀杆（12）阀座（13），气体混合室（14）及其管路（4）外依次安装有阻火器（20）和燃气电动调节阀（21），气体混合室（14）出口端连接锥形燃烧器（19），气体混合室（14）内由前级预混燃烧筒（6）和二级锥形燃烧筒（8）构成燃烧主体，上面安装测量和控制所需热电偶（18），燃烧器保温壳体（7）内有缠绕管换器（27），气体混合室（14）出口和扩散燃烧室（24）入口相连，扩散燃烧室（24）侧装有启动加热烧嘴（9）和排烟管路（16），排烟管路（16）内设烟气换热器（26），扩散燃烧室（24）内壁衬高效蓄热陶瓷材料（15），斯特林外热机（17）的吸热集气管（10）插入扩散燃烧室（24）出口处，发电机（25）安装在斯特林外热机（17）输出轴上。
Claims (10)
1.一种外热式燃烧器系统，其特征在于空气进气管（1）通过外壳体（7）侧板与空气进器室（3）相连，空气进气室（3）内设有一层均流板（2），电动调节阀杆（12）穿过外壳体（7）侧板进入空气进气室（3），并穿过一层均流板（2）与阀座（13）相连，装有气体分流均流管（5）的气体混合室（14）进口由阀座（13）控制，气体混合室（14）与前级预混燃烧筒（6）之间安装一金属过滤片（23），前级预混燃烧筒（6）与燃烧筒（8）相连接，燃烧筒（8）固定在保温壳体（7）上与扩散燃烧室（24）相连，扩散燃烧室（24）出口端分别连接有吸热集气管（10）和启动加热烧嘴（9），吸热集气管（10）连接在外热机（17）上。
2.根据权利要求1所述一种外热式燃烧器系统，其特征在于前级预混燃烧筒（6）是由多孔陶瓷介质构成的，表面有催化剂。
3.根据权利要求1所述一种外热式燃烧器系统，其特征在于前级预混燃烧筒（6）、燃烧筒（8）、扩散燃烧室（24）内部与热电偶（18）相连。
4.根据权利要求1所述一种外热式燃烧器系统，其特征在于燃烧筒（8）内填充介质材料为二种或三种不同孔隙密度的多孔介质材料。
5.根据权利要求1或3或4所述一种外热式燃烧器系统，其特征在于燃烧筒（8）是锥形。
6.根据权利要求1所述一种外热式燃烧器系统，其特征在于保温壳体（7）内部安有钢制缠绕管换器（27）。
7.根据权利要求1所述一种外热式燃烧器系统，其特征在于扩散燃烧室（24）内壁衬有高效蓄热陶瓷材料（15）。
8.根据权利要求1所述一种外热式燃烧器系统，其特征在于气体混合室（14）内部安装有气体分流均流管（5）。
9.根据权利要求1所述一种外热式燃烧器系统，其特征在于扩散燃烧室（24）出口连接有外热机吸热集气管（10）。
10.据权利要求1所述一种外热式燃烧器系统, 其特征在于前级预混燃烧筒（6）和二级锥形燃烧筒（8）内部的多孔介质材料其表面喷涂催化剂。
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