工业采暖用低浓度煤层气氧化加热装置的制作方法

本实用新型涉及煤层气利用领域，具体涉及工业采暖用低浓度煤层气氧化加热装置。

背景技术：

现有技术中的低浓度瓦斯的氧化装置，通常将燃烧器与待加热装置连通，低浓度煤层气经过氧化燃烧生成热烟气，热烟气将其携带的热量传给加热装置，在加热装置中热烟气将冷流体加热为热流体。热流体被输送至采暖区进行供暖。上述工艺和装置虽然能将低浓度煤层气重复利用起来，再燃烧，在热烟气中仍然存在大量可燃气体，其中可燃气体的利用率并不高，经过研究测量发现，热烟气中含有一定的可燃气体，若直接排出会造成能源浪费和温室效应。

另外，低浓度煤层气的热量值不够，其供热效率较低，无法适用于工业企业的热能需求，使得其利用率较低，并且超低浓度煤层气的甲烷含量更低，在实际的生产中很难被利用，不仅污染环境，且存在能源浪费。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供工业采暖用低浓度煤层气氧化加热装置，解决现有的低浓度煤层气燃烧装置对低浓度煤层气的燃烧利用低，污染环境的问题；同时具有蒸汽能量二次收集的功能，适用于工业上蒸汽能量应用，且上述装置可选择性的对超低浓度煤层气的热量进行回收利用。

本实用新型通过下述技术方案实现：

工业采暖用低浓度煤层气氧化加热装置，与低浓度瓦斯管、超低浓度瓦斯管和天然气管连接的主燃烧器，低浓度瓦斯管、超低浓度瓦斯管和天然气管上设置有阀门，还包括副燃烧器、烟气加热箱，所述主燃烧器和副燃烧器的出气端分别通过管道与烟气加热箱内相通、空气进气端分别通过管道与引风机连接；还包括安装在烟气加热箱上的高温水箱，所述高温水箱顶端固定有一个顶盖，在顶盖内设置有抽气机，抽气机的抽气口正对高温水箱内腔，所述顶盖上方设置有一个蒸汽喷射式热泵，抽气机的出气口与蒸汽喷气式热泵的进气口连接，所述蒸汽喷射式热泵的出气口与蒸汽加热箱的进气口连接；所述高温水箱的下端贯穿烟气加热箱的顶盖后部分置于烟气加热箱内，高温水箱与烟气加热箱之间形成烟气加热腔，在烟气加热箱的顶端还设置有一个净化分流器，所述净化分流器的底端通过第一导气管与烟气加热腔相通、顶端通过第二导气管与副燃烧器的燃料进气口相通。

针对上述技术问题，本实用新型的发明点如下：1、再增加了一个副燃烧器，然后对热烟气加热结构进行了改进，高温水箱坐落在烟气加热箱内并与烟气加热箱之间形成烟气加热腔，主燃烧器和副燃烧器的出气端分别通过管道与烟气加热腔相通，主燃烧器内源源不断排出的热烟气，在对高温水箱进行加热的同时，一部分会逐渐流向净化分流器，另一部分直接通过管道流入副燃烧器中。流向净化分流器的一部分热烟气分为两部分，一部分就被净化分流器净化排到空气中，而绝大多数可燃烧的气体会在净化分流器的分流下通过第二导气管流向副燃烧器中，由副燃烧器对流入其内的可燃气体进行燃烧，燃烧后再将热烟气排入烟气加热腔中，对高温水箱进行加热。通过上述结构，可将热烟气中剩余的30%可燃气体再次利用起来，不仅可提高燃烧利用率，降低环境污染，而且两个燃烧器一起工作，更促进了高温水箱内介质的加热效率，实用经济。2、在高温水箱顶端设置抽气机、蒸汽喷射式热泵、蒸汽加热箱，抽气机加速将高温水箱产生的高温蒸汽进行收集并送入蒸汽喷射式热泵中，高温蒸汽高速通过蒸汽喷射式热泵的拉瓦尔喷嘴，在真空下膨胀，势能转换成动能，在喷嘴口处形成高速蒸汽流，由于高速蒸汽流的卷吸作用，空气中的冷空气流通过吸气通道与高温蒸汽相互混合，进行能量和质量的交换，混合汽体再经过蒸汽喷射式热泵内的超高速扩压器的扩张段形成激波，由于激波的增压作用，混合汽体再扩压器出口处增压到一定背压值，然后进入蒸汽加热箱的蒸汽加热进气口。在上述过程中，本实用新型不仅将高温水箱的水蒸气能量二次收集利用，同时还由于蒸汽喷射式热泵将冷空气流通过机械增压的方式转为具有高温高压的混合汽体的一部分，增加了混合汽体的体积和热量，使得最后进入蒸汽加热箱中进行工作的蒸汽能量大大增加，能够满足工业需要，解决了现有的低浓度煤层气热能值不够，无法适用于工业上蒸汽能量应用的问题。3、在低浓度瓦斯管、超低浓度瓦斯管和天然气管上设置阀门，在工作过程中可以根据实际情况选择低浓度瓦斯管和超低浓度瓦斯管上的阀门中一者开启，另外一者闭合，并调整天然气管的阀门来实现对超低浓度瓦斯或低浓度瓦斯的利用。

连接主燃烧器和副燃烧器的引风机的进风口分别朝向相对方向，还包括换向阀，所述换向阀同时与两个引风机以及连接主燃烧器和副燃烧器空气进气端的管道连接。风向对引风机工作会存在一定的影响，当风向与引风机引风方向一致时，引风机引入空气的效率更高，做功更小；当风向与引风机引风方向不一致时，引风机需要克服风力，做更多的功，其耗能更大，引入空气流的效果较差。针对以上问题，发明人在两个引风机以及主副燃烧器之间设置了一个换向阀，可根据风向的不同来切换换向阀，以保证连接主燃烧器的引风机与风向一致，处于高效运转状态，提高气流进入主燃烧器的效率。

在净化分流器上还设置有排烟管，所述排烟管的一端与净化分流器的内腔相通、另一端与大气相通，所述第一导气管的出气端正对第二导气管的进气端，且第一导气管的出气端高于排烟管口的最高点；在净化分流器的内腔中还装有自来水，所述第一导气管的出气端、排烟管口均高于自来水液面。热烟气中一般包括甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氧气，甲烷、一氧化碳的空气质量都比二氧化碳、氧气更轻，扩散性更高，所以本实用新型将第一导气管的出气端正对第二导气管的进气端，且高于排烟管口的最高点，这样大部分甲烷、一氧化碳就直接进入了第二导气管中了，而大部分二氧化碳、氧气则在下端聚集并进入排烟管中排放到空气中。以上结构为净化分流器分流的具体原理结构，可减低有害物质排放到大气中的量，降低空气污染。在热烟气中一般还含有许多粉尘，粉尘的质量大于甲烷、一氧化碳，本实用新型在净化分流器的内腔中设置自来水，可吸附下落的粉尘，进一步降低对空气的污染。

优选的，所述排烟管的内壁上还均匀设置有一层活性炭。活性炭可有效吸附一氧化碳等有害气体，通过活性炭的设置，可进一步降低对空气的污染。

优选的，所述主燃烧器的内腔壁上端还设置有吹灰器组、底端设置有一个灰尘吸收水槽，所述吹灰器组包括第一吹灰头、第二吹灰头以及链条轮，所述链条轮固定在主燃烧器的内腔壁上形成椭圆环，多个第一吹灰头分别通过连接杆与链条轮的外壁固定且沿链条轮的周向设置，第二吹灰头通过支架安装在主燃烧器的两个相对内侧壁上，在链条轮转动过程中，所述第一吹灰头与第二吹灰头的清灰触须相互摩擦。现有的主燃烧器内也包括吹灰器，吹灰器一般设在燃烧器喷嘴的上方，由于低浓度煤层气在燃烧过程中也有大量烟尘，所以在主燃烧器工作的过程中，吹灰器也会运转清理内壁，但是现有的结构只能对燃烧器内壁进行清理，吹灰器不能自动自己清理，在使用一段时间后，吹灰器表面附着灰尘过多，其清理效果会大大降低。针对上述技术问题，本实用新型设计了一组吹灰器组，吹灰器组包括第一吹灰头、第二吹灰头以及链条轮组，第一吹灰头与链条轮组形成动态清灰组，可周向运转清灰；第二吹灰头固定在主燃烧器的内腔壁上，为静态清灰组，只能自转清灰，在链条轮运动的过程中，第一吹灰头的清灰触须与第二吹灰头的清灰触须相互接触摩擦，使得第一吹灰头与第二吹灰头相互清理，以降低在吹灰器上的灰尘沉积量。清理后的灰尘自然下落，由灰尘吸收水槽对灰尘进行吸附，可达到降低粉尘量的目的。

优选的，所述蒸汽喷射式热泵采用JF-CV蒸汽喷射式热泵。

所述第二导气管包括内管和外管，所述内管与外管之间通过点固定的方式焊接，且内管与外管之间填充有沙土。利用沙土的吸热特性，将第二导气管设计成内外管加沙土的包层隔热结构，可大大提高第二导气管的保温效果，以减少可燃烧的气体通过第二导气管流向副燃烧器时的热量损失。

所述第二导气管上还设置有减压阀。减压阀可降低第二导气管的内压，避免出现爆炸问题。

优选的，在高温水箱的外壁上固定有一圈卡环，在烟气加热箱的顶端开有一圈卡槽，当高温水箱贯穿烟气加热箱的顶盖后，所述卡槽的中心轴线与高温水箱的中心线重合，且卡槽与卡环相互匹配。以上为高温水箱安装在烟气加热箱上的具体结构，通过卡环和卡槽的设置，可强化高温水箱与烟气加热箱连接时的密封性，避免烟气加热腔内的热烟气泄漏。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型工业采暖用低浓度煤层气氧化加热装置，可将热烟气中剩余的30%可燃气体再次利用起来，不仅可提高燃烧利用率，降低环境污染，而且两个燃烧器一起工作，更促进了高温水箱内介质的加热效率，实用经济；

2、本实用新型工业采暖用低浓度煤层气氧化加热装置，在两个引风机以及主副燃烧器之间设置了一个换向阀，可根据风向的不同来切换换向阀，以保证连接主燃烧器的引风机与风向一致，处于高效运转状态，提高气流进入主燃烧器的效率；

3、本实用新型工业采暖用低浓度煤层气氧化加热装置，净化分流器可减低有害物质排放到大气中的量，降低空气污染；

4、本实用新型工业采暖用低浓度煤层气氧化加热装置，不仅将高温水箱的水蒸气能量二次收集利用，同时还由于蒸汽喷射式热泵将冷空气流通过机械增压的方式转为具有高温高压的混合汽体的一部分，增加了混合汽体的体积和热量，使得最后进入蒸汽加热箱中进行工作的蒸汽能量大大增加，能够满足工业需要，解决了现有的低浓度煤层气热能值不够，无法适用于工业上蒸汽能量应用的问题；

5、本实用新型工业采暖用低浓度煤层气氧化加热装置，设计了一组吹灰器组，可以在吹灰器工作时自清理，降低在吹灰器上的灰尘沉积量，清理后的灰尘自然下落，由灰尘吸收水槽对灰尘进行吸附，可达到降低粉尘量的目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为净化分流器的结构示意图；

图3为吹灰器组在主燃烧器上的布局示意图；

图4为第二导气管的结构示意图；

图5为卡环的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-主燃烧器，2-副燃烧器，3-烟气加热箱，4-管道，5-引风机，6-高温水箱，7-顶盖，8-蒸汽喷射式热泵，9-蒸汽加热箱，10-烟气加热腔，11-净化分流器，12-第一导气管，13-第二导气管，14-换向阀，15-排烟管，16-自来水液面，17-卡环，18-灰尘吸收水槽，19-第一吹灰头，20-减压阀，21-低浓度瓦斯管，22-第二吹灰头，23-链条轮，24-内管，25-外管，26-沙土，27-超低浓度瓦斯管，28-天然气管，29-阀门。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1、4所示，本实用新型工业采暖用低浓度煤层气氧化加热装置，包括主燃烧器1，上述主燃烧器1与低浓度瓦斯管21、超低浓度瓦斯管27和天然气管28连接，且低浓度瓦斯管21、超低浓度瓦斯管27和天然气管28上设置有控制相应管道流通的阀门29，在工作过程中可以根据实际情况选择低浓度瓦斯管21和超低浓度瓦斯管27上的阀门29中一者开启，另外一者闭合，并调整天然气管28的阀门29来实现对超低浓度瓦斯或低浓度瓦斯的利用。需要说明的是，在使用过程中也可以将超低浓度瓦斯和低浓度瓦斯同时按照现实比例使用，并相应的调节天然气管28的阀门29，控制不同的流量。上述工业采暖用低浓度瓦斯氧化加热装置还包括副燃烧器2、烟气加热箱3，所述主燃烧器1和副燃烧器2的出气端分别通过管道4与烟气加热箱3内相通、空气进气端分别通过管道4与引风机5连接；还包括安装在烟气加热箱3上的高温水箱6，所述高温水箱6顶端固定有一个顶盖7，在顶盖7内设置有抽气机，抽气机的抽气口正对高温水箱6内腔，所述顶盖7上方设置有一个蒸汽喷射式热泵8，抽气机的出气口与蒸汽喷气式热泵8的进气口连接，所述蒸汽喷射式热泵8的出气口与蒸汽加热箱9的进气口连接，蒸汽加热箱9用于提供热量，做采暖用；所述高温水箱6的下端贯穿烟气加热箱3的顶盖后部分置于烟气加热箱3内，高温水箱6与烟气加热箱3之间形成烟气加热腔10，在烟气加热箱3的顶端还设置有一个净化分流器11，所述净化分流器11的底端通过第一导气管12与烟气加热腔10相通、顶端通过第二导气管13与副燃烧器2的燃料进气口相通。所述蒸汽喷射式热泵8采用JF-CV蒸汽喷射式热泵。所述第二导气管13包括内管24和外管25，所述内管24与外管25之间通过点固定的方式焊接，且内管24与外管25之间填充有沙土26。所述第二导气管13上还设置有减压阀20。通过上述结构，本实用新型可将热烟气中剩余的30%可燃气体再次利用起来，不仅可提高燃烧利用率，降低环境污染，而且两个燃烧器一起工作，更促进了高温水箱内介质的加热效率，实用经济。同时还可将高温水箱的水蒸气能量二次收集利用，能够满足工业需要，解决了现有的低浓度煤层气热能值不够，无法适用于工业上蒸汽能量应用的问题。

实施例2

如图1所示，在实施例1的基础上，连接主燃烧器1和副燃烧器2的引风机5的进风口分别朝向相对方向，还包括换向阀14，所述换向阀14同时与两个引风机5以及连接主燃烧器1和副燃烧器2空气进气端的管道4连接。本实用新型可切换换向阀14，以保证连接主燃烧器1的引风机5与风向一致，处于高效运转状态，提高气流进入主燃烧器1的效率。

实施例3

如图2所示，在实施例1的基础上，在净化分流器11上还设置有排烟管15，所述排烟管15的一端与净化分流器11的内腔相通、另一端与大气相通，所述第一导气管12的出气端正对第二导气管13的进气端，且第一导气管12的出气端高于排烟管15口的最高点；在净化分流器11的内腔中还装有自来水，所述第一导气管12的出气端、排烟管15口均高于自来水液面16。所述排烟管15的内壁上还均匀设置有一层活性炭。在净化分流器11上还设置有第二注水口和第二排水口，所述第二排水口靠近净化分流器11的底端，第二注水口的最高点低于第一导气管12的出气端所在平面。在正常情况下，第二注水口和第二排水口均采用塞子密封堵住了的。通过净化分流器的分流，可减低有害物质排放到大气中的量，降低对空气的污染，环保实用。

实施例4

如图3所示，在实施例1的基础上，所述主燃烧器1的内腔壁上端还设置有吹灰器组、底端设置有一个灰尘吸收水槽18，所述吹灰器组包括第一吹灰头19、第二吹灰头22以及链条轮23，所述链条轮23固定在主燃烧器1的内腔壁上形成椭圆环，多个第一吹灰头19分别通过连接杆与链条轮23的外壁固定且沿链条轮23的周向设置，第二吹灰头22通过支架安装在主燃烧器1的两个相对内侧壁上，在链条轮23转动过程中，所述第一吹灰头19与第二吹灰头22的清灰触须相互摩擦。以上结构可以在吹灰器工作时自清理，降低在吹灰器上的灰尘沉积量，清理后的灰尘自然下落，由灰尘吸收水槽18对灰尘进行吸附，可达到降低粉尘量的目的。

实施例4

如图5所示，在实施例1的基础上，在高温水箱6的外壁上固定有一圈卡环17，在烟气加热箱3的顶端开有一圈卡槽，当高温水箱6贯穿烟气加热箱3的顶盖后，所述卡槽的中心轴线与高温水箱6的中心线重合，且卡槽与卡环17相互匹配。在卡环17上还设置有安装螺钉，在高温水箱6上设置有安装螺孔，卡环17套在高温水箱后，将卡环17插入卡槽中，然后拧紧安装螺钉即可。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。