燃烧装置

1.本发明涉及燃烧设备技术领域，尤其是涉及到一种燃烧装置。


背景技术：

2.蓄热式燃烧技术是目前工业炉上普遍采用的燃烧技术，该技术依靠蓄热体完成燃烧加热的过程。
3.目前，普遍使用的蓄热式燃烧技术包括蓄热式富氧燃烧技术和净化蓄热燃烧技术，其中，蓄热式富氧燃烧技术多为简单的在蓄热式燃烧基础上兑入氧气，从而提高氧气浓度，该方式往往需要单独采购或制造氧气，存在氧气运输和成本问题，尤其是连续运行需要大量稳定的氧气源，实现较为困难；净化蓄热燃烧技术是指蓄热式燃烧技术所用到的蓄热体材质替换为可以催化燃烧反应，使燃烧尽可能完全，减少碳灰、一氧化碳的生成，该技术局限于蓄热体材质，也没有实现二氧化碳的铺集，无法实现碳中和。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明实施例提供了一种燃烧装置，主要目的是实现将变压吸附与蓄热式燃烧技术联合使用，实现稳定地富氧蓄热燃烧，同时对烟气中的二氧化碳进风分离捕集，减少二氧化碳的排放，实现碳中和。
5.为达到上述目的，本发明实施例主要提供如下技术方案：
6.本发明实施例提供了一种燃烧装置，包括：
7.第一氮气吸附塔、第一二氧化碳吸附塔、第一蓄热体、第二蓄热体、第二氮气吸附塔、第二二氧化碳吸附塔、第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀和第一四通阀；
8.所述第一氮气吸附塔的一端、第一二氧化碳吸附塔的一端和第一蓄热体的一端分别与所述第一三通阀的第一阀口、第二阀口和第三阀口一一对应连通；所述第二氮气吸附塔的一端、第二二氧化碳吸附塔的一端和第二蓄热体的一端分别与所述第二三通阀的第一阀口、第二阀口和第三阀口一一对应连通；
9.所述第一氮气吸附塔的另一端和第二氮气吸附塔的另一端分别与所述第一四通阀的第一阀口和第二阀口一一对应连通；所述第一二氧化碳吸附塔的另一端和第二二氧化碳吸附塔的另一端分别与所述第三三通阀的第一阀口和第二阀口一一对应连通，所述第三三通阀的第三阀口连通有储气罐；
10.所述第一蓄热体的另一端和第二蓄热体的另一端分别用于与炉膛连通；所述第一四通阀的第三阀口用于通入压缩空气。
11.进一步地，所述燃烧装置还包括第四三通阀；
12.所述第一二氧化碳吸附塔的另一端和第二二氧化碳吸附塔的另一端还分别与所述第四三通阀的第一阀口和第二阀口一一对应连通。
13.进一步地，所述的燃烧装置还包括：
14.第三二氧化碳吸附塔、第四二氧化碳吸附塔、第三蓄热体、第四蓄热体、第五三通
阀、第六三通阀和第二四通阀；
15.所述第三二氧化碳吸附塔的一端、第三蓄热体的一端和第二四通阀的第一阀口分别与所述第五三通阀的第一阀口、第二阀口和第三阀口一一对应连通；所述第四二氧化碳吸附塔的一端、第四蓄热体的一端和第二四通阀的第二阀口分别与所述第六三通阀的第一阀口、第二阀口和第三阀口一一对应连通；
16.所述第三二氧化碳吸附塔的另一端与所述第一二氧化碳吸附塔的另一端连通；所述第四二氧化碳吸附塔的另一端与所述第二二氧化碳吸附塔的另一端连通；
17.所述第三蓄热体的另一端和第四蓄热体的另一端分别用于与所述炉膛连通；所述第二四通阀的第三阀口用于通入压缩燃料气。
18.进一步地，所述第三二氧化碳吸附塔的另一端和所述第四二氧化碳吸附塔的另一端分别与所述第四三通阀的第一阀口和第二阀口一一对应连通。
19.进一步地，所述的燃烧装置还包括：
20.第三氮气吸附塔和第四氮气吸附塔；
21.所述第二四通阀的第一阀口通过所述第三氮气吸附塔与所述第五三通阀的三阀口连通；
22.第二四通阀的第二阀口通过所述第四氮气吸附塔与所述第六三通阀的第三阀口连通。
23.进一步地，所述第三三通阀的第三阀口通过引风机与所述储气罐连通。
24.进一步地，所述第三二氧化碳吸附塔的另一端通过第一逆止阀与所述第一二氧化碳吸附塔的另一端连通，所述第一逆止阀的流通方向为从所述第三二氧化碳吸附塔至所述第一二氧化碳吸附塔的方向；
25.所述第四二氧化碳吸附塔的另一端通过第二逆止阀与所述第二二氧化碳吸附塔的另一端连通，所述第二逆止阀的流通方向为从所述第四二氧化碳吸附塔至所述第二二氧化碳吸附塔的方向。
26.进一步地，所述第三二氧化碳吸附塔的另一端通过第三逆止阀与所述第四三通阀的第一阀口连通，所述第四逆止阀的流通方向为从所述第三二氧化碳吸附塔至所述第四三通阀的第一阀口的方向；
27.所述第四二氧化碳吸附塔的另一端通过第四逆止阀与所述第四三通阀的第二阀口连通，所述第四逆止阀的流通方向为从所述第四二氧化碳吸附塔至所述第四三通阀的第二阀口的方向。
28.进一步地，所述的燃烧装置还包括：
29.第一压缩机，所述第一压缩机与所述第一四通阀的第三阀口连通。
30.进一步地，所述的燃烧装置还包括：
31.第二压缩机，所述第二压缩机与所述第二四通阀的第三阀口连通。
32.借由上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：
33.本发明实施例提供的燃烧装置，通过第一至第三三通阀以及第一四通阀的联动换向，实现了通过第一氮气吸附塔分离压缩空气中的氧气，且氧气可经过第一蓄热体进行加热后进入炉膛与燃料混合燃烧，燃烧后的烟气可进入第二蓄热体进行换热后通过第二二氧化碳吸附塔脱去二氧化碳，或者，通过第二氮气吸附塔分离压缩空气中的氧气，且氧气可经
过第二蓄热体进行加热后进入炉膛与燃料混合燃烧，燃烧后的烟气可进入第一蓄热体进行换热后通过第一二氧化碳吸附塔脱去二氧化碳，整个过程中脱去的二氧化碳可存储在储气罐中，与现有技术相比，本发明实施例提供的技术方案将变压吸附与蓄热式燃烧联合使用，实现了连续稳定的制氧及富氧燃烧、蓄热式燃烧和二氧化碳捕集一体化，由于此过程中无需单独采购或制造氧气，因此不存在氧气运输和成本问题，操作方便，同时，蓄热与二氧化碳捕集联合使用，不仅不局限于蓄热体的材质，还显著降低了烟气中的二氧化碳含量，有利于实现碳中和。
附图说明
34.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
35.图1为本发明实施例提供的一种燃烧装置的结构示意图；
36.图2为本发明实施例提供的另一种燃烧装置的结构示意图。
具体实施方式
37.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的优选实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实施例保护范围的限制。
38.如图1所示，本发明实施例提供了一种燃烧装置，包括第一氮气吸附塔1、第一二氧化碳吸附塔2、第一蓄热体3、第二蓄热体4、第二氮气吸附塔5、第二二氧化碳吸附塔6、第一三通阀7、第二三通阀8、第三三通阀9和第一四通阀10；第一氮气吸附塔1的一端、第一二氧化碳吸附塔2的一端和第一蓄热体3的一端分别与第一三通阀7的第一阀口、第二阀口和第三阀口一一对应连通；第二氮气吸附塔5的一端、第二二氧化碳吸附塔6的一端和第二蓄热体4的一端分别与第二三通阀8的第一阀口、第二阀口和第三阀口一一对应连通；第一氮气吸附塔1的另一端和第二氮气吸附塔5的另一端分别与第一四通阀10的第一阀口和第二阀口一一对应连通；第一二氧化碳吸附塔2的另一端和第二二氧化碳吸附塔6的另一端分别与第三三通阀9的第一阀口和第二阀口一一对应连通，第三三通阀9的第三阀口连通有储气罐22；第一蓄热体3的另一端和第二蓄热体4的另一端分别用于与炉膛100连通，第一四通阀10的第三阀口用于通入压缩空气。
39.该燃烧装置，在工作的前半个周期，压缩空气经过第一四通阀10的第三阀口和第一阀口流入第一氮气吸附塔1，在第一氮气吸附塔1内分离出的氧气经过第一三通阀7的第
一阀口和第三阀口流入第一蓄热体3，被第一蓄热体3加热后进入炉膛100与燃料混合燃烧，燃烧后产生的烟气进入第二蓄热体4进行换热，换热后的低温烟气经过第二三通阀8的第三阀口和第二阀口进入第二二氧化碳吸附塔6，并在第二二氧化碳吸附塔6内脱去二氧化碳，脱去二氧化碳后的烟气可以排入大气中，在此过程中，上一周期进入第一二氧化碳吸附塔2中的二氧化碳可以经过第三三通阀9的第一阀口和第三阀口进入储气罐22，同时，上一周期进入第二氮气吸附塔5中的氮气经过第一四通阀10的第二阀口和第四阀口排入大气中，从而使第二氮气吸附塔5和第一二氧化碳吸附塔2中的吸附剂恢复活性。在半个周期后，第一至第三三通阀9以及第一四通阀10同时联动换向，进入后半个工作周期，此时压缩空气经过第一四通阀10的第三阀口和第二阀口流入第二氮气吸附塔5，被分离出的氧气经第二三通阀8的第一阀口和第三阀口进入第二蓄热体4，与第二蓄热体4换热后进入炉膛100助燃，燃烧后的烟气进入第一蓄热体3，与第一蓄热体3换热，换热后的低温烟气经第一三通阀7的第三阀口和第二阀口进入第一二氧化碳吸附塔2，脱去二氧化碳后的烟气可以排入大气中，此时第一氮气吸附塔1内，上一周期吸附的氮气经第一四通阀10的第一阀口和第四阀口排入大气中，同时，第二二氧化碳吸附塔6中上一周期吸附的二氧化碳可以经过第三三通阀9的第二阀口和第三阀口进入储气罐22，以上为该燃烧装置的整个周期的工作流程，实现了空气单蓄热。
40.本发明实施例提供的燃烧装置，通过第一至第三三通阀9以及第一四通阀10的联动换向，实现了通过第一氮气吸附塔1分离压缩空气中的氧气，且氧气可经过第一蓄热体3进行加热后进入炉膛100与燃料混合燃烧，燃烧后的烟气可进入第二蓄热体4进行换热后通过第二二氧化碳吸附塔6脱去二氧化碳，或者，通过第二氮气吸附塔5分离压缩空气中的氧气，且氧气可经过第二蓄热体4进行加热后进入炉膛100与燃料混合燃烧，燃烧后的烟气可进入第一蓄热体3进行换热后通过第一二氧化碳吸附塔2脱去二氧化碳，整个过程中脱去的二氧化碳可存储在储气罐22中，与现有技术相比，本发明实施例提供的技术方案将变压吸附与蓄热式燃烧联合使用，实现了连续稳定的制氧及富氧燃烧、蓄热式燃烧和二氧化碳捕集一体化，由于此过程中无需单独采购或制造氧气，因此不存在氧气运输和成本问题，操作方便，同时，蓄热与二氧化碳捕集联合使用，不仅不局限于蓄热体的材质，还显著降低了烟气中的二氧化碳含量，有利于实现碳中和。
41.在一可选的实施例中，参见图1，该燃烧装置还可以包括第四三通阀11；第一二氧化碳吸附塔2的另一端和第二二氧化碳吸附塔6的另一端还分别与第四三通阀11的第一阀口和第二阀口一一对应连通。
42.上述实施例中，该第四三通阀11可以与第一至第三三通阀9以及第一四通阀10联动换向，实现了在该燃烧装置工作的前半个周期中，与第二蓄热体4进行换热后的低温烟气经第二三通阀8的第三阀口和第二阀口进入第二二氧化碳吸附塔6，并在第二二氧化碳吸附塔6内脱去二氧化碳，脱去二氧化碳后的烟气可以经第四三通阀11的第二阀口和第三阀口排入大气中，以便于第二二氧化碳吸附塔6中的吸附剂恢复活性，以备后续继续工作；相应地，在该燃烧装置工作的后半个周期中，与第一蓄热体3进行换热后的低温烟气经第一三通阀7的第三阀口和第二阀口进入第一二氧化碳吸附塔2，脱去二氧化碳后的烟气可以经第四三通阀11的第一阀口和第三阀口排入大气中，以便于第一二氧化碳吸附塔2中的吸附剂恢复活性，以备后续继续工作。
43.在一可选的实施例中，参见图2，该燃烧装置还可以包括第三二氧化碳吸附塔12、第四二氧化碳吸附塔13、第三蓄热体14、第四蓄热体15、第五三通阀16、第六三通阀17和第二四通阀18；第三二氧化碳吸附塔12的一端、第三蓄热体14的一端和第二四通阀18的第一阀口分别与第五三通阀16的第一阀口、第二阀口和第三阀口一一对应连通；第四二氧化碳吸附塔13的一端、第四蓄热体15的一端和第二四通阀18的第二阀口分别与第六三通阀17的第一阀口、第二阀口和第三阀口一一对应连通；第三二氧化碳吸附塔12的另一端与第一二氧化碳吸附塔2的另一端连通；第四二氧化碳吸附塔13的另一端与第二二氧化碳吸附塔6的另一端连通。
44.上述实施例中，通过设置第三二氧化碳吸附塔12、第四二氧化碳吸附塔13、第三蓄热体14、第四蓄热体15、第五三通阀16、第六三通阀17以及第二四通阀18，且第一至第六三通阀17以及第一和第二四通阀18可联动换向，实现了燃料和空气的双蓄热，从而提高了炉膛100温度，更有利于该燃烧装置的富氧燃烧和蓄热式燃烧。
45.根据上述实施例，该燃烧装置在工作的前半个周期，压缩空气经过第一四通阀10的第三阀口和第一阀口流入第一氮气吸附塔1，在第一氮气吸附塔1内分离出的氧气经过第一三通阀7的第一阀口和第三阀口流入第一蓄热体3，被第一蓄热体3加热后进入炉膛100与燃料混合燃烧，与此同时，压缩的燃料气经第二四通阀18的第三阀口和第一阀口以及第五三通阀16的第三阀口和第二阀口进入第三蓄热体14，与第三蓄热体14换热后，燃料气进入炉膛100，与从第一蓄热体3出来的氧气在炉膛100内混合燃烧，燃烧生成的烟气分为两部分，分别进入第二蓄热体4和第四蓄热体15进行换热，流经第二蓄热体4的烟气经第二三通阀8的第三阀口和第二阀口进入第二二氧化碳吸附塔6脱去二氧化碳，脱去二氧化碳后的烟气经第四三通阀11的第二阀口和第三阀口排入大气中，同时，流经第四蓄热体15的烟气经第六三通阀17的第二阀口和第二阀口进入第四二氧化碳吸附塔13脱去二氧化碳，脱去二氧化碳后的烟气可以排入大气中，在这一阶段，第三二氧化碳吸附塔12和第一二氧化碳吸附塔2中存储着上一周期吸附的二氧化碳，这些二氧化碳可以经第三三通阀9的第一阀口和第三阀口进入储气罐22，同时，第二氮气吸附塔5内吸附的上一周期的氮气经第一四通阀10的第二阀口和第四阀口排入大气环境中，从而使第二氮气吸附塔5的吸附剂恢复活性。经过一段时间后，第一至第六三通阀17以及第一和第二四通阀18同时换向，进入后半个工作周期。此时，压缩空气经第一四通阀10的第三阀口和第二阀口流入第二氮气吸附塔5，分离出的氧气经第二三通阀8的第一阀口和第三阀口进入第二蓄热体4，与第二蓄热体4换热后进入炉膛100，与此同时，压缩的燃料气经第二四通阀18的第三阀口和第二阀口进入第四蓄热体15，与第四蓄热体15换热后进入炉膛100，与从第二蓄热体4流出的氧气混合燃烧，燃烧后的烟气分为两部分，分别进入第一蓄热体3和第三蓄热体14，流经第三蓄热体14的烟气换热后，经第三二氧化碳吸附塔12脱去二氧化碳后可以排入大气中，同时，流经第一蓄热体3的烟气经第一三通阀7的第三阀口和第二阀口进入第一二氧化碳吸附塔2中，脱去二氧化碳的烟气在流出第一二氧化碳吸附塔2后经第四三通阀11的第二阀口和第三阀口排入大气中，在这一阶段中，第二二氧化碳吸附塔6和第四二氧化碳吸附塔13中存储着上一周期吸附的二氧化碳，这些二氧化碳可以经第三三通阀9的第二阀口和第三阀口进入储气罐22，同时，第一氮气吸附塔1内吸附了上一周期流入的氮气，第一氮气吸附塔1内的氮气经第一四通阀10的第一阀口和第四阀口排入大气中，从而使得第一氮气吸附塔1泄压，吸附剂恢复活性，
达到换向周期时间后，所有三通阀和四通阀联动换向，此时进入下一个工作周期。
46.在一可选的实施例中，参见图2，第三二氧化碳吸附塔12的另一端和第四二氧化碳吸附塔13的另一端分别与第四三通阀11的第一阀口和第二阀口一一对应连通。
47.根据上述实施例，该燃烧装置在工作的前半个周期，流经第四蓄热体15的烟气经第六三通阀17的第二阀口和第二阀口进入第四二氧化碳吸附塔13脱去二氧化碳，脱去二氧化碳后的烟气可以经第四三通阀11的第二阀口和第三阀口排入大气中，以便于第四二氧化碳吸附塔13中的吸附剂恢复活性，以备后续继续工作；相应地，该燃烧装置在工作的后半个周期，流经第三蓄热体14的烟气换热后，经第三二氧化碳吸附塔12脱去二氧化碳，然后经第四三通阀11的第一阀口和第三阀口排入大气中，以便于第三二氧化碳吸附塔12中的吸附剂恢复活性，以备后续继续工作。
48.在一可选的实施例中，参见图2，该燃烧装置还可以包括第三氮气吸附塔19和第四氮气吸附塔20；第二四通阀18的第一阀口通过第三氮气吸附塔19与第五三通阀16的三阀口连通；第二四通阀18的第二阀口通过第四氮气吸附塔20与第六三通阀17的第三阀口连通。
49.上述实施例中，通过设置第三氮气吸附塔19和第四氮气吸附塔20，实现了在该燃烧装置工作的前半个周期，压缩的燃料气经第二四通阀18的第三阀口和第一阀口进入第三氮气吸附塔19，并在第三氮气吸附塔19内脱掉氮气后再经第五三通阀16的第三阀口和第二阀口进入第三蓄热体14，在与第三蓄热体14换热后进入炉膛100与从第一蓄热体3出来的氧气在炉膛100内混合燃烧；相应地，在该燃烧装置工作的后半个周期，压缩的燃料气经第二四通阀18的第三阀口和第二阀口进入第四氮气吸附塔20，并在第四氮气吸附塔20内脱掉氮气后再经第二四通阀18的第三阀口和第二阀口进入第四蓄热体15，在与第四蓄热体15换热后进入炉膛100与从第二蓄热体4流出的氧气混合燃烧，也就是说，整个工作周期中，燃料气均是在脱掉氮气后再进行换热后进入炉膛100进行燃烧，同时助燃气中也脱掉了氮气，这样可以降低燃料型和热力型的氮氧化物，避免混有较多氮氧化物的烟气排入大气中对环形造成污染，同时也提高了烟气中二氧化碳的比例，更有利于二氧化碳的捕集。
50.在一可选的实施例中，参见图1或图2，第三三通阀9的第三阀口通过引风机21与储气罐22连通。通过设置引风机21，可以使得从各个二氧化碳吸附塔脱出的二氧化碳能够在引风机21的作用下顺利地流入储气罐22内，从而更有利于二氧化碳的捕集。
51.在一可选的实施例中，参见图2，第三二氧化碳吸附塔12的另一端通过第一逆止阀23与第一二氧化碳吸附塔2的另一端连通，第一逆止阀23的流通方向为从第三二氧化碳吸附塔12至第一二氧化碳吸附塔2的方向；第四二氧化碳吸附塔13的另一端通过第二逆止阀24与第二二氧化碳吸附塔6的另一端连通，第二逆止阀24的流通方向为从第四二氧化碳吸附塔13至第二二氧化碳吸附塔6的方向。
52.上述实施例中，通过设置第一逆止阀23和第二逆止阀24，可以防止脱出的二氧化碳出现倒流现象，从而更加有利于相应二氧化碳吸附塔的泄压以及对二氧化碳的捕集。
53.在一可选的实施例中，参见图2，第三二氧化碳吸附塔12的另一端通过第三逆止阀25与第四三通阀11的第一阀口连通，第三逆止阀25的流通方向为从第三二氧化碳吸附塔12至第四三通阀11的第一阀口的方向；第四二氧化碳吸附塔13的另一端通过第四逆止阀26与第四三通阀11的第二阀口连通，第四逆止阀26的流通方向为从第四二氧化碳吸附塔13至第四三通阀11的第二阀口的方向。
54.上述实施例中，通过设置第三逆止阀25和第四逆止阀26，可以防止流出的烟气出现倒流现象，从而更加有利于相应二氧化碳吸附塔的泄压以及烟气的流出。
55.在一可选的实施例中，参见图1或图2，该燃烧装置还包括第一压缩机27，该第一压缩机27与第一四通阀10的第三阀口连通，从而使得空气可以直接经过第一压缩机27进行压缩后进入第一四通阀10，操作更方便。
56.在一可选的实施例中，参见图2，该燃烧装置还包括第二压缩机28，该第二压缩机28与第二四通阀18的第三阀口连通，从而使得燃料气可以直接经过第二压缩机28进行压缩后进入第二四通阀18，操作更方便。
57.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。