本實用新型屬于燃氣蓄熱脫硝技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，本實用新型涉及分層蓄熱式脫硝燃燒器。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，天然氣、石油和煤等化石燃料等能源得到更加廣泛的應(yīng)用，使得環(huán)境問題日益嚴峻，因此引起了一系列環(huán)境問題，如酸雨、臭氧層破壞、溫室效應(yīng)等，使得我們的生存環(huán)境愈加嚴峻。我國以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)決定了我國的氮氧化物和硫氧化物排放量一直處于居高不下的狀況，大量污染性氣體的排放，使得環(huán)境問題日益嚴峻，不僅嚴重影響我國人民的生產(chǎn)生活，而且不利于我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。因此，環(huán)境問題得到了國家越來越多的關(guān)注。
人類活動排放的NOx90％以上來自燃料燃燒過程。各種工業(yè)爐窯、民用爐灶、機動車及其他內(nèi)燃機中的燃料高溫燃燒時，燃料中的含氮物質(zhì)氧化生成NOx，參與燃燒的空氣中的N2和O2也會生成NOx，因此，相當(dāng)長的時期內(nèi)，煙氣中的NOx排放是導(dǎo)致我國大氣NOx污染的一個主要因素，如何減少固定源排放的NOx是大氣環(huán)境治理的一個重要課題。
蓄熱式燃燒技術(shù)，即蓄熱式余熱回收技術(shù)，目前蓄熱式余熱回收技術(shù)，其蓄熱室多為單一的直通蓄熱室，單蓄熱室布置方式多為橫向排列布置，這就造成蓄熱室占地面積較大，且高溫蓄熱室直接與外界接觸，造成散熱損失較大。
因此，現(xiàn)有的蓄熱技術(shù)以及燃燒過程產(chǎn)生二氧化氮污染環(huán)境的問題亟待解決。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本實用新型的一個目的在于提出一種分層蓄熱式脫硝燃燒器，采用該燃燒器可以顯著降低煙氣中氮氧化物排放，并且散熱損失明顯降低。
在本實用新型的一個方面，本實用新型提出了一種分層式蓄熱式脫硝燃燒器。根據(jù)本實用新型的實施例，所述分層蓄熱式脫硝燃燒器包括：
燃燒器本體，所述燃燒器本體內(nèi)包括依次連通的氣流通道、蓄熱室和燃燒室，所述蓄熱室包括內(nèi)層高溫蓄熱室和外層低溫蓄熱室，所述內(nèi)層高溫蓄熱室和所述燃燒室連通，所述外層低溫蓄熱室環(huán)繞在所述內(nèi)層高溫蓄熱室至少一部分外表面上，并且所述內(nèi)層高溫蓄熱室與所述外層低溫蓄熱室之間設(shè)置隔板墻，所述外層低溫蓄熱室沿著遠離所述流體通道方向依次包括脫硝蓄熱室和低溫蓄熱室；
氣流驅(qū)動件，所述氣流驅(qū)動件設(shè)置在所述內(nèi)層高溫蓄熱室和所述燃燒室之間；
催化劑入口，所述催化劑入口設(shè)置在所述氣流通道上；
開口，所述開口設(shè)置在所述燃燒器本體上且與所述低溫蓄熱室連通；
煤氣入口，所述煤氣入口與所述燃燒室連通。
由此，根據(jù)本實用新型實施例的分層蓄熱式脫硝燃燒器通過采用由內(nèi)層高溫蓄熱室和外層低溫蓄熱室組成的蓄熱室，并且外層低溫蓄熱室環(huán)繞設(shè)置在內(nèi)層高溫蓄熱室外表面上，從而可以有效避免內(nèi)層高溫蓄熱室直接與外界接觸，進而降低蓄熱室內(nèi)的熱量損失，同時通過采用由脫硝蓄熱室和低溫蓄熱室組成的外層低溫蓄熱室，并且在氣流通道上布置催化劑入口，使得燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)內(nèi)層高溫蓄熱室換熱后再經(jīng)氣流通道與催化劑接觸，然后進入外層低溫蓄熱室中的脫硝蓄熱室，煙氣中的氮氧化物在脫硝蓄熱室中被脫除，最后脫硝后的煙氣經(jīng)低溫蓄熱室換熱后再排出燃燒器，從而使得煙氣達標(biāo)排放。由此，本申請中通過將脫硝和蓄熱技術(shù)有效結(jié)合，可以在實現(xiàn)降低煙氣中氮氧化物排放的同時降低蓄熱室中散熱損失。
另外，根據(jù)本實用新型上述實施例的分層蓄熱式脫硝燃燒器還可以具有如下附加的技術(shù)特征：
任選的，所述燃燒器進一步包括：隔熱層，所述隔熱層設(shè)置在所述氣流通道、所述蓄熱室和所述燃燒室的外表面上；保溫層，所述保溫層設(shè)置在所述隔熱層的外表面上。由此，可以進一步降低蓄熱室中散熱損失。
任選的，所述氣流通道和所述外層低溫蓄熱室外表面的隔熱層材質(zhì)為耐火磚，剩余部分的隔熱層材質(zhì)為燒嘴磚。由此，可以進一步降低蓄熱室中散熱損失。
任選的，所述保溫層材質(zhì)為輕質(zhì)澆注料。由此，可以進一步降低蓄熱室中散熱損失。
任選的，所述燃燒器包括多個所述開口，所述多個開口均勻布置在所述燃燒器本體的外表面。
任選的，所述燃燒器包括多個所述催化劑入口，所述多個催化劑入口靠近所述外層低溫蓄熱室設(shè)置。由此，可以顯著降低煙氣中的氮氧化物。
任選的，所述多個催化劑入口均勻布置在所述氣流通道上。由此，可以進一步降低煙氣中的氮氧化物。
任選的，所述隔板墻為耐高溫隔墻。由此，可以進一步降低蓄熱室中散熱損失。
任選的，所述內(nèi)層高溫蓄熱室、所述脫硝蓄熱室和所述低溫蓄熱室中的蓄熱體分別獨立地填充陶瓷蜂窩體。由此，可以顯著提高換熱效率。
任選的，所述陶瓷蜂窩體截面為四邊形、六邊形或圓形，優(yōu)選六邊形。由此，可以進一步提高換熱效率。
本實用新型的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。
附圖說明
本實用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：
圖1是根據(jù)本實用新型一個實施例的分層蓄熱式脫硝燃燒器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。
此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本實用新型的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。
在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。
在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本實用新型的一個方面，本實用新型提出了一種分層蓄熱式脫硝燃燒器。根據(jù)本實用新型的實施例，參考圖1，該分層蓄熱式脫硝燃燒器包括：燃燒器本體100、氣流驅(qū)動件200、催化劑入口101、開口102和煤氣入口103。
根據(jù)本實用新型的實施例，參考圖1，燃燒器本體100內(nèi)包括依次連通的氣流通道11、蓄熱室12和燃燒室13，蓄熱室12包括內(nèi)層高溫蓄熱室14和外層低溫蓄熱室15，并且內(nèi)層高溫蓄熱室14和燃燒室13連通。
根據(jù)本實用新型的一個實施例，參考圖1，外層低溫蓄熱室15環(huán)繞在內(nèi)層高溫蓄熱室14至少一部分外表面上，并且內(nèi)層高溫蓄熱室14與外層低溫蓄熱室15之間設(shè)置隔板墻16。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過采用由內(nèi)層高溫蓄熱室和外層低溫蓄熱室組成的蓄熱室，并且外層低溫蓄熱室環(huán)繞設(shè)置在內(nèi)層高溫蓄熱室外表面上，從而可以有效避免內(nèi)層高溫蓄熱室直接與外界接觸，進而降低蓄熱室內(nèi)的熱量損失。
根據(jù)本實用新型的一個具體實施例，隔板墻16可以為耐高溫隔墻。由此，既能耐受高溫又具有很好的隔熱效果，減小內(nèi)層高溫蓄熱室與外層低溫蓄熱室之間的傳熱，從而進一步降低蓄熱室內(nèi)熱量損失。
根據(jù)本實用新型的再一個實施例，外層低溫蓄熱室15沿著遠離流體通道11方向依次包括脫硝蓄熱室17和低溫蓄熱室18，即使得氣流通道中的煙氣經(jīng)脫硝蓄熱室處理后再經(jīng)低溫蓄熱室換熱后再排出燃燒器。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過采用由脫硝蓄熱室和低溫蓄熱室組成的外層低溫蓄熱室，使得煙氣中的氮氧化物在脫硝蓄熱室中被脫除，脫硝后的煙氣經(jīng)低溫蓄熱室換熱后再排出燃燒器，從而使得煙氣達標(biāo)排放。
根據(jù)本實用新型的一個具體實施例，內(nèi)層高溫蓄熱室14、脫硝蓄熱室17和低溫蓄熱室18中的蓄熱體可以分別獨立地填充陶瓷蜂窩體，并且陶瓷蜂窩體截面可以為四邊形、六邊形或圓形，優(yōu)選六邊形。由此，可以顯著提高內(nèi)層高溫蓄熱室、脫硝蓄熱室和低溫蓄熱室的換熱效率，從而提高煙氣余熱的充分利用。具體的，內(nèi)層高溫蓄熱室14可以承受煙氣的溫度超過1200℃，外層低溫蓄熱室可以承受煙氣的溫度在800℃以內(nèi)。
需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要對脫硝蓄熱室中進行去脫硝化合物進行選擇，只要能夠?qū)崿F(xiàn)去除煙氣中氮氧化物的作用即可。
根據(jù)本實用新型的再一個實施例，參考圖1，氣流驅(qū)動件200設(shè)置在內(nèi)層高溫蓄熱室14和燃燒室13之間，當(dāng)內(nèi)層高溫蓄熱室和外層低溫蓄熱室處于蓄熱狀態(tài)時，在氣流驅(qū)動件的作用下，燃燒室內(nèi)燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈴娜紵覂?nèi)進入內(nèi)層高溫蓄熱室中進行蓄熱，然后再經(jīng)外層低溫蓄熱室蓄熱后從開口排出；而當(dāng)內(nèi)層高溫蓄熱室和外層低溫蓄熱室處于放熱狀態(tài)時，在氣流驅(qū)動件的作用下，空氣經(jīng)開口進入外層低溫蓄熱室預(yù)熱后，再經(jīng)內(nèi)層高溫蓄熱室預(yù)熱后進入燃燒室作為助燃空氣使用。
根據(jù)本實用新型的一個具體實施例，氣流驅(qū)動件可以為旋流葉片。
根據(jù)本實用新型的又一個實施例，參考圖1，催化劑入口101可以設(shè)置在氣流通道11上。具體的，在內(nèi)層高溫蓄熱室和外層低溫蓄熱室處于蓄熱狀態(tài)時，即燃燒室產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈿饬黩?qū)動件的作用下進入內(nèi)層高溫蓄熱室中進行蓄熱，經(jīng)內(nèi)層高溫蓄熱室換熱后的煙氣進入到氣流通道中，此時從催化劑入口噴入催化劑(例如：氨水或尿素)與換熱后的煙氣混合后進入到外層低溫蓄熱室中的脫硝蓄熱室進行脫硝處理，最后經(jīng)低溫蓄熱室換熱后經(jīng)開口排出，而當(dāng)內(nèi)層高溫蓄熱室和外層低溫蓄熱室處于放熱狀態(tài)(即預(yù)熱空氣狀態(tài))，催化劑入口關(guān)閉。
根據(jù)本實用新型的一個具體實施例，可以包括多個催化劑入口101，并且多個催化劑入口101靠近外層低溫蓄熱室15設(shè)置，并且多個催化劑入口均勻布置在氣流通道上。參考圖1，催化劑入口101可以為兩個，并且連個催化劑入口相對于內(nèi)層高溫蓄熱室對稱設(shè)置在氣流通道的側(cè)壁上。
根據(jù)本實用新型的又一個實施例，參考圖1，開口102設(shè)置在燃燒器本體100上且與低溫蓄熱室18連通，且適于在當(dāng)內(nèi)層高溫蓄熱室和外層低溫蓄熱室處于蓄熱狀態(tài)時，排出換熱和脫硝后的煙氣(溫度降低至120℃以下)；而當(dāng)內(nèi)層高溫蓄熱室和外層低溫蓄熱室處于放熱狀態(tài)時，通過開口向燃燒器中供給常溫空氣。
根據(jù)本實用新型的一個具體實施例，可以包括多個開口102，多個開口102均勻布置在燃燒器本體100的外表面，參考圖1，開口102可以為兩個，并且兩個開口對稱設(shè)置在燃燒器本體100的上下表面上。
根據(jù)本實用新型的又一個實施例，煤氣入口103與燃燒室13連通，且適于向燃燒室中供給煤氣，參考圖1，煤氣入口103可以為兩個，并且兩個煤氣入口103可以對稱設(shè)置在燃燒器本體100的上下表面上。
根據(jù)本實用新型的又一個實施例，參考圖1，分層蓄熱式脫硝式燃燒器進一步包括隔熱層300和保溫層400。
根據(jù)本實用新型的又一個實施例，參考圖1，隔熱層300設(shè)置在氣流通道11、蓄熱室12和燃燒室13的外表面上，從而可以有效避免蓄熱室與外界接觸而導(dǎo)致熱量損失。根據(jù)本實用新型的一個具體實施例，氣流通道11和外層低溫蓄熱室外表面15的隔熱層材質(zhì)為耐火磚，剩余部分的隔熱層材質(zhì)為燒嘴磚。
根據(jù)本實用新型的又一個實施例，參考圖1，保溫層400設(shè)置在隔熱層300的外表面上。由此，可以進一步避免蓄熱室熱量散失，進而提高煙氣余熱的充分利用。根據(jù)本實用新型的一個具體實施例，所述保溫層材質(zhì)可以為輕質(zhì)澆注料。
根據(jù)本實用新型的一個實施例，本申請的分層蓄熱式脫硝燃燒器可以應(yīng)用于燃氣鍋爐上。具體的，該分層蓄熱室脫硝燃燒器上的蓄熱室布置在鍋爐的側(cè)壁上且通過開口與鍋爐爐膛連通。
為了方便理解，下面對分層蓄熱室脫硝燃燒器的工作過程進行詳細描述。
以該分層蓄熱式脫硝燃燒器應(yīng)用于燃氣鍋爐為例，首先，通過設(shè)置在燃燒器本體上下表面的開口向燃燒器供給常溫空氣，同時通過煤氣入口向燃燒室中供給煤氣，在氣流驅(qū)動件的作用下，使得煤氣與空氣在燃燒室混合后燃燒為鍋爐爐膛供熱，而當(dāng)內(nèi)層高溫蓄熱室和外層低溫蓄熱室處于蓄熱狀態(tài)時，切斷開口處常溫空氣的供給，并且打開催化劑入口，使得爐膛中產(chǎn)生的高溫?zé)煔庠跉饬黩?qū)動件的作用下進入內(nèi)層高溫蓄熱室進行換熱，換熱后的煙氣進入氣流通道與催化劑混合后進入外層低溫蓄熱室中的脫硝蓄熱室進行脫硝蓄熱，最后再經(jīng)低溫蓄熱室換熱后經(jīng)開口排出；而當(dāng)內(nèi)層高溫蓄熱室和外層低溫蓄熱室蓄熱完全后，關(guān)閉催化劑入口，通過開口供給常溫空氣，使得常溫空氣經(jīng)低溫蓄熱室和脫硝蓄熱室預(yù)熱后再經(jīng)內(nèi)層高溫蓄熱室預(yù)熱后供給至燃燒室與煤氣混合進行燃燒為爐膛供熱，然后待內(nèi)層高溫蓄熱室和外層低溫蓄熱室放熱完全后，切換其狀態(tài)。需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要對蓄熱室的蓄熱和放熱時間間隔進行調(diào)整。
在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結(jié)合和組合。
盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。