醇基燃料储热式催化燃烧内胆及其所构成的低氮热源装置的制作方法

本实用新型属于节能环保和清洁热源技术领域，涉及一种醇基燃料储热式催化燃烧内胆及其所构成的低氮热源装置。

背景技术：

以甲醇为代表的醇基燃料来源广泛，是许多化工产品生产过程中的副产品，许多劣质煤如褐煤等和生物秸秆都可以作为甲醇的生产原料，因其来源广泛、生产工艺简单因此市场价格相对低廉。甲醇分子中含有碳、氢、氧元素，燃烧后只产生二氧化碳和水，无粉尘、无氧化硫、可实现低氮燃烧，是一种清洁的石化燃料，是比较理想的、费用相对低廉、可实现大规模生产和使用的煤燃料和部分油燃料的替代品，具有很好的应用前景。

目前醇基燃料的燃烧方法可以简单的分为雾化燃烧、气化燃烧和“化学反应后燃烧”（如甲醇裂解等）三种。雾化燃烧是醇基溶液在压力的作用下经过喷嘴喷出一定粒径的液雾，被电弧点燃后燃烧。比雾化燃烧再发展一步的气化燃烧是将醇基燃料持续的加热到沸点以上形成气相燃料再燃烧，因气相燃料的粒径更小，可以获得更大的表面积与氧气更充分的反应燃烧，所以气化燃烧优于雾化燃烧。这两种方法都需要风机直接供风，需要与空气充分混合，但均存在着混合不均、燃烧区温度低、燃烧温度不稳定、燃烧不完全、燃烧状态不好等问题。

“化学反应后燃烧”，如先将甲醇燃料裂解生成一氧化碳和氢气混合气体后再燃烧的方法，理论上不但可以克服上述问题、而且燃烧效率高，还可以提高燃料的燃烧热值。但需要在燃烧供热装置上或燃烧供热系统中加装一种专门的裂解反应装置，该装置是一种能够持续、稳定地提供高温、催化和乏氧环境的密闭容器，液态的醇基燃料可以从中实现预热、汽化和裂解。该方法虽然拥有很多优点，但也存在问题，不仅制造成本较高，而且还存在难以避免的积碳问题，进而产生反应效率降低、催化剂中毒、堵塞管线等现象，严重的影响设备及运行安全。

目前市场上以燃烧液体醇基燃料做供热热源设备主要有两种结构形式，以甲醇热水供暖锅炉为例：一种是在普通燃煤锅炉结构的基础上加以改装后再加上醇基燃烧机的形式，燃烧机喷口直接将火焰喷射到炉膛来加热炉膛中水管内壁侧和锅中的供暖循环水；另一种是醇基燃烧机加内胆再加火管的形式，用金属内胆作燃烧腔，金属内胆和金属火管采用三回程方式，将内胆和火管潜入水中，燃烧机喷口直接将火焰喷射到内胆（燃烧腔）内，通过金属内胆中的高温火焰和火管内壁侧的高温烟气来加热内胆外和火管外壁侧的供暖循环水。这两种结构形式因为炉膛和内胆中的火焰与被加热的循环水只有一金属壁之隔，而供暖循环水的回水温度很低，所以炉膛内和内胆中燃烧的环境温度不高。目前采用类似这两种结构形式的醇基热源装置，不论采用哪种燃烧方法都存在着燃烧环境温度不高、燃烧状态不好等问题。

技术实现要素：

实用新型目的

针对目前技术的不足之处，本实用新型提出了一种燃烧环境温度高、燃烧状态好的醇基燃料储热式催化燃烧内胆及其所构成的低氮热源装置。

技术方案

一种醇基燃料储热式催化燃烧内胆，包括有内胆容器壁，内胆容器壁的上部设有排烟口，内胆容器壁的下部设有喷火口，内胆容器壁的内部设有储热内衬，储热内衬的内部形成高温燃烧腔，内胆容器壁的内壁与储热内衬之间设有导热调整层，内胆容器壁的内部还设有蜂窝催化燃烧板，蜂窝催化燃烧板将储热内衬内的高温燃烧腔分隔成调风燃烧段和过氧燃烧段两部分，过氧燃烧段位于蜂窝催化燃烧板9分隔的靠近喷火口19的一侧，内胆容器壁内部位于储热内衬与排烟口之间为加热腔，加热腔内设有挡火加热管，挡火加热管的出口和入口位于内胆容器壁外。

所述内胆容器壁整体形状为直筒状或弯折状。

所述导热调整层为空气间隙或为填充有导热粉的间隙。

所述挡火加热管为一排或多排连通在一起的管道。

所述内胆容器壁外安装有金属风管，储热内衬内的调风燃烧段和过氧燃烧段的侧方皆设有配风管，配风管的一端穿过储热内衬另一端穿过内胆容器壁并与金属风管连通，金属风管的一端是封闭的，另一端设有风门。

所述蜂窝催化燃烧板是由材质均匀的网栅材料、一体成型的蜂窝板、组合的蜂窝模块或由不同材质的网状材料与蜂窝板复合而成的结构。

一种如所述醇基燃料储热式催化燃烧内胆所构成的低氮热源装置，包括醇基燃料储热式催化燃烧内胆、锅壳、燃烧机、排烟余热回收器和连通管，醇基燃料储热式催化燃烧内胆设于锅壳内，醇基燃料储热式催化燃烧内胆的排烟口、风门、喷火口和挡火加热管的出口位于锅壳外，锅壳和醇基燃料储热式催化燃烧内胆间密封后形成一个密闭的盛装液体的空间，排烟口外设有排烟余热回收器，排烟余热回收器与锅壳通过连通管连通，燃烧机的喷口连接在醇基燃料储热式催化燃烧内胆的喷火口。

所述排烟余热回收器为一密闭容器，排烟余热回收器内安装有换热填料，换热填料上侧设有回水管、回水管安装有喷淋头，喷淋头位于换热填料的上方，排烟余热回收器的下端通过连通管连通到锅壳内，排烟余热回收器的上端设有排烟筒。

所述排烟口与排烟余热回收器内部通过排烟管连通，排烟余热回收器内部排烟管的端部有使烟分散开和防止进水的遮挡，并位于换热填料的下方。

所述锅壳可以是圆柱型、罐型或长方型几何体，一个锅壳内设有一个醇基燃料储热式催化燃烧内胆或大于等于2个的数量醇基燃料储热式催化燃烧内胆。

优点及效果

通过在构成内胆的金属容器内加装由高温固态储热材料构成的围护内衬，形成具有储热和辐射放热功能的高温燃烧腔，并在高温燃烧腔内安装有蜂窝催化燃烧板将燃烧腔分成两个燃烧段，将一部分燃料的汽化燃烧和另一部分燃料的“化学反应后燃烧”一并完成，同时融合了分段燃烧、浓淡燃烧和分割火焰燃烧多种低氮燃烧技术，在具体实践中获得了比较理想的结果。

附图说明

图1为醇基燃料储热式催化燃烧内胆立式结构时的示意图；

图2为醇基燃料储热式催化燃烧内胆l式结构时的示意图；

图3为醇基燃料储热式催化燃烧内胆所构成的低氮热源装置立式结构时的示意图；

图4为醇基燃料储热式催化燃烧内胆所构成的低氮热源装置l式结构时的示意图。

附图标记说明：1.排烟筒、2.排烟余热回收器、3.回水管、4.换热填料、5.锅壳、6.金属风管、7.配风管、8.储热内衬、9.蜂窝催化燃烧板、10.导热调整层、11.燃烧机、12.喷淋头、13.排烟管、14.连通管、15.挡火加热管、16.内胆容器壁、17.风门、18.排烟口、19.喷火口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

如图1和图2所示，图1为醇基燃料储热式催化燃烧内胆立式结构时的示意图；图2为醇基燃料储热式催化燃烧内胆l式结构时的示意图。醇基燃料储热式催化燃烧内胆，包括有内胆容器壁16，内胆容器壁16为金属材料，内胆容器壁16整体形状为直筒状或弯折状，内胆容器壁16的内腔为长方形或圆形等各种满足需要的几何体。内胆容器壁16的上部设有排烟口18，内胆容器壁16的下部设有喷火口19，内胆容器壁16的内部设有储热内衬8，储热内衬8的内部形成高温燃烧腔，储热内衬8为现有的常规高温固体储热材料制成的，内胆容器壁16的内壁与储热内衬8之间设有导热调整层10，导热调整层10为空气间隙或为填充有导热粉的间隙。内胆容器壁16的内部还设有蜂窝催化燃烧板9，蜂窝催化燃烧板9将储热内衬8内的高温燃烧腔分隔成调风燃烧段和过氧燃烧段两部分，过氧燃烧段位于蜂窝催化燃烧板9分隔的靠近喷火口19的一侧，蜂窝催化燃烧板9是由材质均匀的网栅材料、一体成型的蜂窝板、组合的蜂窝模块或由不同材质的网状材料与蜂窝板复合而成的结构。内胆容器壁16内部的储热内衬8与排烟口18之间为加热腔，加热腔内设有挡火加热管15，挡火加热管15的出口和入口位于内胆容器壁16外，挡火加热管15为一排或多排连通在一起的管道。内胆容器壁16外安装有金属风管6，储热内衬8内的调风燃烧段和过氧燃烧段的侧方皆设有配风管7，配风管7的一端穿过储热内衬8另一端穿过内胆容器壁16并与金属风管6连通，金属风管6的一端是封闭的，另一端设有风门17，风门17与大气或其他可燃气体供气管道连通。

如图3和图4所示，图3为醇基燃料储热式催化燃烧内胆所构成的低氮热源装置立式结构时的示意图；图4为醇基燃料储热式催化燃烧内胆所构成的低氮热源装置l式结构时的示意图。上述醇基燃料储热式催化燃烧内胆所构成的低氮热源装置，包括醇基燃料储热式催化燃烧内胆、锅壳5、燃烧机11、排烟余热回收器2和连通管14，醇基燃料储热式催化燃烧内胆设于锅壳5内，锅壳5为一个密封金属容器，醇基燃料储热式催化燃烧内胆的排烟口18、风门17、喷火口19和挡火加热管15的出口位于锅壳5外，锅壳和醇基燃料储热式催化燃烧内胆间密封后形成一个密闭的盛装液体的空间，排烟口18外设有排烟余热回收器2，排烟余热回收器2与锅壳5通过连通管14连通，燃烧机11的喷口连接在醇基燃料储热式催化燃烧内胆的喷火口19，燃烧机11燃烧时将燃料及火焰喷射到高温燃烧腔内。排烟余热回收器2为一密闭容器，排烟余热回收器2内安装有换热填料4，换热填料4上侧设有回水管3、回水管3安装有喷淋头12，喷淋头12位于换热填料4的上方，排烟余热回收器2的下端通过连通管14连通到锅壳5内，排烟余热回收器2的上端设有排烟筒1。排烟口18与排烟余热回收器2内部通过排烟管13连通，排烟余热回收器2内部排烟管13的端部有使烟分散开和防止进水的遮挡，并位于换热填料4的下方。锅壳5可以是圆柱型、罐型或长方体等各种满足需要的几何体，一个锅壳5内设有一个醇基燃料储热式催化燃烧内胆或大于等于2个的数量醇基燃料储热式催化燃烧内胆。

燃烧机11产生了烟气经过调风燃烧段、蜂窝催化燃烧板9、过氧燃烧段、加热腔、排烟口18、排烟管13、换热填料4和排烟筒1排出到低氮热源装置外。实际应用中可根据具体情况及参数考虑在排烟筒1的出口加装引风机。

喷淋头12喷出的液体经连通管14进入内胆容器壁16和锅壳9之间，然后通过挡火加热管15的入口进入挡火加热管15，最后从挡火加热管15的出口排出到低氮热源装置外。

本醇基燃料储热式催化燃烧内胆及其所构成的低氮热源装置的应用范围不仅仅局限于醇基燃料的燃烧和应用，也可以适用于液体燃料和液体燃料与气体燃料的混合燃烧和应用。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本实用新型的技术方案所引伸的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

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