一种富氧瓦斯气体脉动燃烧装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于瓦斯利用技术领域，具体涉及一种富氧瓦斯气体脉动燃烧装置。
【背景技术】
[0002]2014年，我国煤矿瓦斯抽采量达116亿立方米，实施煤矿瓦斯抽采的矿井仅占全国矿井总数的30%。一般而言，甲烷浓度超过30%的瓦斯多数可作为民用燃气供居民生活使用，但在实际生产中，80%以上的矿井抽采瓦斯属甲烷浓度在30%以下的富氧瓦斯气体，无法直接作为民用燃气使用。在富氧瓦斯的利用方面，甲烷浓度为7%?30%的部分目前可利用内燃机瓦斯发电技术发电，甲烷浓度7%以下的部分因甲烷浓度过低无法利用不得不被放散，使得矿井所抽采的瓦斯实际利用率只有33%。与此同时，每年还有大约150亿立方米的甲烷浓度在0.5%以下的矿井通风瓦斯直接排到大气中，目前针对这部分矿井通风瓦斯的利用技术为乏风氧化利用技术，但该技术投资大、盈利能力弱而缺乏商业应用价值。
[0003]因此，每年大约有200多亿立方米甲烷浓度在O?7%的煤矿瓦斯被放散，造成大量资源浪费和严重环境污染(甲烷对大气的温室效应是二氧化碳的25倍)。需要有低成本、高效利用的技术来解决矿井富氧瓦斯气体综合利用问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服上述不足，提供一种利用煤矿富氧瓦斯气体作为供氧气体，将其中的甲烷与燃油或煤粉混合在脉动燃烧器中充分燃烧产生高温高压蒸汽来供热或发电的装置，实现煤矿瓦斯的零排放。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种富氧瓦斯气体脉动燃烧装置，包括进气装置1、燃料加料器2、燃料加料控制器3、进气阀4、混合室5、点火器6、脉动燃烧室7、尾管8、烟气去耦室9、尾气管10、集灰斗11、灰尘收集袋12和蒸汽锅炉13，其特征在于，该装置采用里克型燃烧器，下行式燃烧集灰模式，即上端封闭、下端开口的直管型燃烧器，所述燃烧器包括混合室5、点火器6、脉动燃烧室7和尾管8，进气装置I设在顶端，通过进气阀4与混合室5连接，混合室5的一侧设有燃料加料器2和燃料加料控制器3，脉动燃烧室7下部为尾管8，末端连接烟气去耦室9，烟气去耦室9上设有尾气管10和集灰斗11，集灰斗11下面设有灰尘收集袋12，蒸汽锅炉13与燃烧器温度最高段脉动燃烧室7结合为一体。
[0006]所述进气阀4是可以上下自由活动的，利用进气装置I与脉动燃烧室7的压力差使阀芯上下移动实现燃烧器自主进气的阀门。
[0007]所述燃烧器采用里克型燃烧器，是基于声学上的四分之一波长谐振管的原理工作的，四分之一脉动燃烧器由一端开口、另一端封闭的直管构成。与封闭端相邻的部分称为混合室5，在封闭端装有燃料加料控制器3和供燃烧用的富氧瓦斯气体进气阀4。当燃烧器内的压力低于富氧瓦斯气体或燃料的供给压力时，进气阀4自动打开，新鲜富氧瓦斯气体通过进气阀4进入混合室5与加入的燃料混合经点火器6点火后再进入脉动燃烧室7。当燃烧器内的压力高于富氧瓦斯气体的供给压力时，进气阀4自动关闭，燃烧器内的燃气不会通过进气阀4倒流。
[0008]本发明的有益效果:采用从上入料，下行燃烧的方式，这样有利于利用重力均匀混合燃料，燃烧后粉尘经排灰斗进入灰尘收集袋，尾气经尾气管净化冷却，实现尾气粉尘收集处理，结构简单，避免燃烧器中粉尘堆积，免维护。
[0009]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
【附图说明】
[0010]图1是本发明一种富氧瓦斯气体脉动燃烧装置的结构示意图。
[0011]图中:1、进气装置，2、燃料加料器，3、燃料加料控制器，4、进气阀，5、混合室，6、点火器，7、脉动燃烧室，8、尾管，9、烟气去耦室，10、尾气管，11、集灰斗，12、灰尘收集袋，13、蒸汽锅炉。
【具体实施方式】
[0012]参见图1，本发明提出的一种富氧瓦斯气体脉动燃烧装置，包括进气装置1、燃料加料器2、燃料加料控制器3、进气阀4、混合室5、点火器6、脉动燃烧室7、尾管8、烟气去耦室9、尾气管10、集灰斗11、灰尘收集袋12和蒸汽锅炉13，其特征在于，该装置采用里克型燃烧器，下行式燃烧集灰模式，即上端封闭、下端开口的直管型燃烧器，所述燃烧器包括混合室5、点火器6、脉动燃烧室7和尾管8，进气装置I设在顶端，通过进气阀4与混合室5连接，混合室5的一侧设有燃料加料器2和燃料加料控制器3，脉动燃烧室7下部为尾管8，末端连接烟气去耦室9，烟气去耦室9上设有尾气管10和集灰斗11，集灰斗11下面设有灰尘收集袋12，蒸汽锅炉13与燃烧器温度最高段脉动燃烧室7结合为一体。
[0013]所述进气阀4是可以上下自由活动的，利用进气装置I与脉动燃烧室7的压力差使阀芯上下移动实现燃烧器自主进气的阀门。
[0014]煤矿的通风瓦斯经引风道在自动配气装置的控制下与煤矿抽放系统抽出来的甲烷在30%以下部分矿井瓦斯(30%以上部分已经有其他有效利用方式)进行混合，使其在压力为30?120kpa，甲烷浓度控制在4%以下，氧气浓度控制在16 %以上，配成富氧瓦斯气体；如果没有需要处理的低浓度瓦斯抽放气体也可以直接利用矿井通风瓦斯气作为富氧瓦斯气体。
[0015]当装置静态启动时，进气阀4的阀芯在重力作用下落下，阀门处于开启状态，富氧瓦斯气体进入混合室5。
[0016]燃料加料控制器3根据富氧瓦斯气体中甲烷、氧气的浓度，按设置好的混合燃料浓度控制添加燃油或煤粉进入混合室5。
[0017]混合好的燃料在下行过程中，由点火器6点火，燃料在脉动燃烧室7中燃烧，燃烧器内的温度和压力开始升高，燃烧区膨胀，燃烧产物向两端排出，此时，进气阀4阀芯被顶起，阀门处于关闭状态；由于气流的惯性，使得燃烧器内压力下降到大气压以下，形成负压；在燃烧器负压和阀芯的重力共同作用下，进气阀4阀芯落下，富氧瓦斯气体和燃料自动进入混合室5 ;以此同时，尾管8内的燃烧产物也返回脉动燃烧室7，在回流气体的作用下使其压力升高而压缩，使新进入的富氧瓦斯气体与燃料急速混合，被返回的高温气体重新点燃进入下一个循环，形成稳定的脉动燃烧。
[0018]利用脉动燃烧效率高、强度大、热效率高、传热系数大的优点，将脉动燃烧室7和部分尾管8与蒸汽锅炉13设计为一体，将燃烧器产生的热能转换为高温高压蒸汽供利用。
[0019]脉动燃烧室7的燃烧产物通过尾管8进入烟气去耦室9，烟气去耦室9设计成一个大的可通过尾气管10控制排气压力的空间，从而控制噪声、尾气和粉尘排放，并对脉动燃烧的频率等要素实施影响。
【主权项】
1.一种富氧瓦斯气体脉动燃烧装置，包括进气装置(I)、燃料加料器(2)、燃料加料控制器(3)、进气阀(4)、混合室(5)、点火器(6)、脉动燃烧室(7)、尾管(8)、烟气去耦室(9)、尾气管(10)、集灰斗(11)、灰尘收集袋(12)和蒸汽锅炉(13)，其特征在于，该装置采用里克型燃烧器，下行式燃烧集灰模式，即上端封闭、下端开口的直管型燃烧器，所述燃烧器包括混合室(5)、点火器(6)、脉动燃烧室(7)和尾管(8)，进气装置⑴设在顶端，通过进气阀(4)与混合室(5)连接，混合室(5)的一侧设有燃料加料器(2)和燃料加料控制器(3)，脉动燃烧室(7)下部为尾管(8)，末端连接烟气去耦室(9)，烟气去耦室(9)上设有尾气管(10)和集灰斗(11)，集灰斗(11)下面设有灰尘收集袋(12)，蒸汽锅炉(13)与燃烧器温度最高段脉动燃烧室(X)结合为一体。2.根据权利要求1所述的一种富氧瓦斯气体脉动燃烧装置，其特征在于，所述进气阀(4)是可以上下自由活动的，利用进气装置(I)与脉动燃烧室(7)的压力差使阀芯上下移动实现燃烧器自主进气的阀门。
【专利摘要】本发明属于瓦斯利用技术领域，涉及一种富氧瓦斯气体脉动燃烧装置，其特征是，采用里克型燃烧器，下行式燃烧集灰模式，即上端封闭、下端开口的直管型燃烧器，进气装置设在顶端，通过进气阀与混合室连接。本发明采用从上入料，下行燃烧的方式，这样有利于利用重力均匀混合燃料，燃烧后粉尘经排灰斗进入灰尘收集袋，尾气经尾气管净化冷却，实现尾气粉尘收集处理，结构简单，避免燃烧器中粉尘堆积，免维护。
【IPC分类】F23D14/46, F23D14/02
【公开号】CN104949122
【申请号】CN201510323513
【发明人】杨世梁
【申请人】贵州盘江煤层气开发利用有限责任公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月12日