蓄热式催化燃烧装置的制作方法

本实用新型涉及蓄热式催化燃烧装置。

背景技术：

污泥中有机物含量高，通过高温热解，可将有机质转变为具有较高热值的污泥热解气，其组成成分主要为CH₄、H₂和CO，可直接利用。但普通的燃烧方式容易造成热解气的不完全燃烧，过高的温度使得NOX的污染物大量生成。

由此，用于处理热解气的燃烧装置有待改进。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种蓄热式催化燃烧装置，蓄热体在预混阶段充分预热热解气，载有催化剂的燃烧体在燃烧阶段完全燃烧且以辐射的方式高效传热，污染物几乎为零，蓄热体在烟气排放阶段充分回收烟气余热。

因而，根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种蓄热式催化燃烧装置。根据本实用新型的实施例，该装置包括：辐射管；蓄热式燃烧器，所述蓄热式燃烧器为两个，且分别独立地设置在所述辐射管的两端，所述蓄热式燃烧器包括：混合体：所述混合体设置在所述辐射管的端部，所述混合体具有第一气口和热解气入口；蓄热体，所述蓄热体设置在所述辐射管内，且与所述混合体相连；燃烧体，所述燃烧体设置在所述辐射管内，且与所述蓄热体相连，且所述燃烧体上载有燃烧催化剂；第一管路，所述第一管路分别与两个所述蓄热式燃烧器的第一气口相连；第二管路，所述第二管路与所述第一管路交叉相连通，所述第一管路将所述第二管路分隔为进气段和排烟段；换向阀，所述换向阀设置在所述第一管路与所述第二管路交叉连通处。

根据本实用新型实施例的蓄热式催化燃烧装置，蓄热体在预混阶段充分预热热解气，热解气在高温下直接发生催化燃烧，使热解气的消耗量显著降低，载有催化剂的燃烧体在燃烧阶段完全燃烧，且该燃烧为无焰燃烧，其热量以辐射的方式传递到辐射管内，催化燃烧辐射效率高，实现了热解气燃烧向辐射管的高效传热，辐射管再以辐射的方式向外界散热，污染物几乎为零，燃烧产生的高温烟气的余热通过未工作的蓄热体时，对热量进行吸收、蓄热，在转向阀切换方向后，利用蓄热体内的热量可直接点燃燃烧体催化剂表面的热解气，并在较高温度下进行催化燃烧，这充分提高了燃烧效率，并节省了大量的污泥热解气。由此，蓄热式催化燃烧装置的燃烧效率高，并且通过催化燃烧，实现无污染物排放，节能环保。

任选地，所述燃烧催化剂为贵金属催化剂或复合氧化物催化剂。

任选地，所述贵金属催化剂含有铂、铑和钯的至少一种。

任选地，所述燃烧体是由蜂窝状陶瓷体构成的。

任选地，所述燃烧体的厚度为15-25毫米，优选地，为20毫米。

任选地，所述蓄热体是由蜂窝状陶瓷体构成的

任选地，所述辐射管为U型辐射管。

任选地，该装置进一步包括：热解气阀门，所述热解气阀门分别设置在两个所述蓄热式燃烧器的所述热解气入口上。

任选地，该装置进一步包括：联动控制器，所述联动控制器分别与两个所述蓄热式燃烧器的所述热解气入口上的所述热解气阀门相连。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1显示了根据本实用新型一个实施例的蓄热式催化燃烧装置的结构示意图；

图2显示了根据本实用新型又一个实施例的蓄热式催化燃烧装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。进一步地，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

因而，根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种蓄热式催化燃烧装置。参考图1，根据本实用新型的实施例，对该装置进行解释说明，该装置包括：辐射管100、蓄热式燃烧器200、第一管路300、第二管路400和换向阀500。下面对该装置的各部件进行解释说明，具体如下：

辐射管100：根据本实用新型的实施例，燃烧的产生的热量和高温烟气通过辐射管100进行对流换热。

根据本实用新型的一些实施例，辐射管100为U型辐射管。由此，辐射管可均匀的铺设在炉窑内部，并保证炉窑的密封性，同时，在空间上使得两端燃烧器距离较近，节省管材，提高稳定性。

蓄热式燃烧器200：根据本实用新型的实施例，蓄热式燃烧器200为两个，且分别独立地设置在所述辐射管的两端，用于对热解气进行燃烧处理，并且燃烧产生的高温烟气可以蓄热回收，这两个蓄热式燃烧器200交替进行蓄热和燃烧。

根据本实用新型的实施例，蓄热式燃烧器200包括：混合体210、蓄热体220和燃烧体230，其中，混合体210设置在辐射管100的端部，该混合体210具有第一气口和热解气入口，热解气和空气在混合体210内混合，使热解气和空气在较高过剩空气系数的条件下进行燃烧，保证热解气完全氧化燃烧，避免生成CO和NOX；蓄热体220设置在辐射管100内，且与混合体210相连，用于对燃烧产生的高温烟气进行蓄热回收，并将回收的热量用于对热解气和空气在混合体进行预热，得到高温混合气体，使混合气体在高温下直接发生催化燃烧，使热解气的消耗量显著降低，并且，利用蓄热体220内的热量可直接点燃燃烧体230催化剂表面的热解气，并在较高温度下进行催化燃烧；燃烧体230设置在100辐射管内，且与蓄热体210相连，且燃烧体上载有燃烧催化剂，载有催化剂的燃烧体在燃烧阶段完全燃烧，且该燃烧为无焰燃烧，其热量以辐射的方式传递到辐射管内，催化燃烧辐射效率高，实现了热解气燃烧向辐射管的高效传热。

根据本实用新型的一些实施例，燃烧催化剂为贵金属催化剂或复合氧化物催化剂。由此，燃烧催化剂的催化活性好，燃烧效率高，热解气在催化剂表面无焰燃烧，以辐射的方式，均匀稳定的向U型内传热，传热效率比普通的火焰燃烧高30％以上，并且保证辐射管内表面受热均匀，向外界传热均匀，避免了火焰燃烧局部温度过高击穿辐射管，局部温度过低影响传热效果的现象。

根据本实用新型优选实施例，贵金属催化剂含有铂、铑和钯的至少一种。由此，贵金属催化剂可改变化学反应的路径，与普通的催化剂相比，可大大提高可燃气体的转化效率。

根据本实用新型的实施例，燃烧体230是由蜂窝状陶瓷体构成的。由此，可使催化剂均匀的附着于载体之上，增大热解气与催化剂的接触面积，并且蜂窝状结构机械强度较高，可承受较大的风压，因此，扩大了功率的调节范围。

根据本实用新型的实施例，燃烧体230的厚度为15-25毫米。发明人研究发现，燃烧体在0～15mm的范围内就已经完成了所有的燃烧反应，在最高温度点以后，气体的放热反应就不再发生。这说明，15mm以后的燃烧体本体在稳定燃烧以后就不再有用，沾有催化剂的燃烧体如果厚度过大会增加热解气蓄热式催化燃烧辐射管的成本，并且未被利用的燃烧体本体也造成了结构的浪费。

根据本实用新型优选地实施例，燃烧体230的厚度为20毫米。由此，燃烧体的利用率和燃烧效率高。

根据本实用新型的实施例，蓄热体是由蜂窝状陶瓷体构成的。由此，蓄热效果好。

根据本实用新型的实施例，该装置进一步包括：热解气阀门600，该热解气阀门分别设置在两个蓄热式燃烧器200的热解气入口上，由热解气阀门控制热解气的输入，和输入的量。由于蓄热式燃烧器是交替燃烧，热解气阀门也是根据燃烧器的需要交替进行开启和关闭。

根据本实用新型的实施例，该装置进一步包括：联动控制器700，该联动控制器700分别与两个蓄热式燃烧器200的热解气入口上的热解气阀门600相连，由于蓄热式燃烧器是交替燃烧，热解气阀门也是根据燃烧器的需要交替进行开启和关闭，即一个热解气阀门开启，另一个热解气阀门关闭，二个热解气阀门交替进行开启和关闭，通过联动控制器控制二个热解气阀门进行周期性的交替开启和关闭，使热解气的供给周期与蓄热式燃烧器200的周期性蓄热和燃烧相一致，保证生产的顺利进行。

第一管路300：根据本实用新型的实施例，第一管路300分别与两个蓄热式燃烧器200的第一气口相连，在燃烧器燃烧时，第一管路300通过第一气口为燃烧供给空气，当燃烧器不燃烧，蓄热体进行蓄热是，第一管路300通过第一气口将燃烧产生的烟气通过第二管路400的的排烟段排出。

第二管路400：根据本实用新型的实施例，第二管路400与第一管路300交叉相连通，其中，第一管路300将第二管路400分隔为进气段420和排烟段410，用于向第一管路300供给空气和排出低温烟气。

换向阀500：根据本实用新型的实施例，换向阀500设置在第一管路300与第二管路400交叉连通处，换向阀内的换向板周期性的旋转，使第一管路300周期性地向燃烧器供给空气和排出烟气，从而使两个蓄热式燃烧器200交替进行蓄热和燃烧。

为了便于理解前述的本实用新型实施例的蓄热式催化燃烧装置，在此以图2所示的装置为例，对利用该蓄热式催化燃烧装置进行热解气燃烧供热的步骤进行说明：

(1)换向阀500的换向板位置如图2所示，空气通过进气段420进入换向阀500，再经第一管路300的上段进入图中位于上方蓄热式燃烧器200的混合体210，位于上方的热解气阀门600打开，由于两个热解气阀门是相互联动的，当上方的热解气阀门打开时，下方的热解气阀门关闭，热解气通过热解气管道进入上方的混合体210内与空气混合。

(2)在初始的点火启动阶段，因为此时上方的蓄热体220还未蓄热，无法使用低热值的热解气，在此阶段先通入高热值的的天然气与空气混合进行引燃，直接通过蓄热体210，在上方的燃烧体230上进行点火，在催化剂的催化下，在燃烧体220表面进行燃烧，初始状态为普通火焰燃烧，燃烧10min左右，上方的燃烧体230表面达到稳定状态，为无焰催化燃烧。

(3)在初始阶段的燃烧达到稳定催化燃烧状态下通入低热值的热解气，进行无焰催化燃烧，并以辐射的方式向辐射管100放热，同时热烟气通过辐射管100进行对流换热，烟气通过下方的蓄热体吸收余热进行蓄热，然后烟气通过下方的混合体210由第一管路300的下段输出，经换向阀500由排烟段410排入大气中，由于催化燃烧可使燃料完全燃烧生成CO2和H2O，同时污染物CO和NOX的排放几乎为零，因此，燃烧后的尾气可直接排入大气。

(4)换向阀500内的换向板8旋转90°，空气由第一管路300的下段进入位于下方的混合体210，下方的热解气阀门600开启，空气与热解气在下方的混合体210混合，此时下方的蓄热体220已经有较高的温度，可以使混合后的气体在下方的燃烧体230表面直接进行催化燃烧，并以辐射的方式向辐射管放热，同时热烟气通过辐射管进行对流换热，烟气通过上方的蓄热体220吸收余热进行蓄热，然后烟气进入上方的混合体210，经第一管路300的上段通过换向阀500由排烟段4100排入大气。

(5)通过换向阀500内的换向板定时换向重复步骤(4)，实现热解气蓄热式催化燃烧装置的持续燃烧，持续放热。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。