低热值气体燃烧系统及控制方法
阅读：227发布：2020-05-08
专利汇可以提供低热值气体燃烧系统及控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 申请 提供一种 低热值气体 燃烧系统及控制方法，涉及低热值气体处理技术领域。低热值气体燃烧系统，包括： 燃烧室 、预混室、低热值气管道、助 燃气管道 、高热值气管道、热值检测装置、控制系统。低热值气管道、助燃气管道、高热值气管道分别用于向预混室通入低热值气体、助燃气体和高热值气体，预混室用于将气体混合后通入燃烧室。低热值气体燃烧系统及控制方法能够使低热值气体达到连续稳定燃烧的状态，可以解决低热值气体的环保处理问题。，下面是低热值气体燃烧系统及控制方法专利的具体信息内容。
1.一种低热值气体燃烧系统，其特征在于，包括：燃烧室、预混室、低热值气管道、助燃气管道、高热值气管道、热值检测装置、控制系统；
所述低热值气管道、所述助燃气管道、所述高热值气管道分别用于向所述预混室通入低热值气体、助燃气体和高热值气体，所述预混室用于将气体混合后通入所述燃烧室；
所述热值检测装置用于检测所述低热值气管道内的气体热值；
所述控制系统用于根据所述热值检测装置检测到的气体热值控制所述高热值气管道内的气体流量。
2.一种低热值气体燃烧系统，其特征在于，包括：燃烧室、第一预混室、第二预混室、低热值气管道、助燃气管道、高热值气管道、热值检测装置、控制系统；
所述低热值气管道和所述高热值气管道分别用于向所述第一预混室通入低热值气体和高热值气体，所述助燃气管道用于向所述第二预混室内通入助燃气体，所述第一预混室用于将低热值气体和高热值气体混合后通入所述第二预混室，所述第二预混室用于将所述第一预混室通入的混合气体和所述助燃气管道通入的助燃气体混合后通入所述燃烧室；
所述热值检测装置用于检测所述第一预混室内的气体热值；
所述控制系统用于根据所述热值检测装置检测到的气体热值控制所述高热值气管道内的气体流量。
3.根据权利要求1或2所述的低热值气体燃烧系统，其特征在于，当所述热值检测装置检测到的气体热值达到阈值时，所述控制系统控制所述高热值气管道关闭；
当所述热值检测装置检测到的气体热值低于所述阈值时，所述控制系统根据所述热值检测装置检测到的热值调节所述高热值气管道内的气体流量。
4.根据权利要求1或2所述的低热值气体燃烧系统，其特征在于，所述燃烧室包括均布盘和多孔介质材料，气体能够经过所述均布盘并在所述多孔介质材料上燃烧。
5.根据权利要求4所述的低热值气体燃烧系统，其特征在于，所述均布盘的通孔孔径为
0.2-2mm，所述均布盘的孔隙率为60％-90％。
6.根据权利要求4所述的低热值气体燃烧系统，其特征在于，所述多孔介质材料的孔径尺寸，沿着气流方向逐渐增大。
7.根据权利要求6所述的低热值气体燃烧系统，其特征在于，所述多孔介质材料的孔径为0.5-5mm，所述多孔介质材料的体积分数为20％-80％。
8.一种低热值气体燃烧系统的控制方法，其特征在于，所述低热值气体燃烧系统包括燃烧室、预混室、低热值气管道、助燃气管道、高热值气管道，所述低热值气管道、所述助燃气管道、所述高热值气管道分别用于向所述预混室通入低热值气体、助燃气体和高热值气体，所述预混室用于将气体混合后通入所述燃烧室，所述控制方法包括：
获取所述低热值气管道内的气体热值；
根据获取的气体热值，控制所述高热值气管道内的气体流量。
9.一种低热值气体燃烧系统的控制方法，其特征在于，所述低热值气体燃烧系统包括燃烧室、第一预混室、第二预混室、低热值气管道、助燃气管道、高热值气管道；所述低热值气管道和所述高热值气管道分别用于向所述第一预混室通入低热值气体和高热值气体，所述助燃气管道用于向所述第二预混室内通入助燃气体，所述第一预混室用于将低热值气体和高热值气体混合后通入所述第二预混室，所述第二预混室用于将所述第一预混室通入的混合气体和所述助燃气管道通入的助燃气体混合后通入所述燃烧室，所述控制方法包括：
获取所述第一预混室内的气体热值；
根据获取的气体热值，控制所述高热值气管道内的气体流量。
10.根据权利要求8或9所述的控制方法，其特征在于，所述根据获取的气体热值，控制所述高热值气管道内的气体流量，包括：
当获取的气体热值达到阈值时，控制所述高热值气管道关闭；
当获取的气体热值低于所述阈值时，根据获取的气体热值调节所述高热值气管道内的气体流量。
低热值气体燃烧系统及控制方法
技术领域
[0001] 本申请涉及低热值气体处理技术领域，具体而言，涉及一种低热值气体燃烧系统及控制方法。
背景技术
[0002] 低热值气体是指发热量小于6.28MJ/m3的燃料气体，常见的低热值气体燃料主要有化工过程中的低热值尾气、高炉煤气、石油化工行业冶炼尾气、煤矿低浓度瓦斯气、煤矿乏风、生物质气化气、垃圾填埋气、挥发性有机化合物(VOCs)等。我国每年空排大量的低热值气体不仅导致资源的巨大浪费，也引起严重的温室效应问题。每年空排的焦炉煤气、冶炼尾气、生物质沼气总和大约500亿立方，折合标准煤大约2500万吨，若加以利用，相当于7～8个“西气东输”工程。同时，空排的低热值气体中部分成分是温室气体，其中甲烷的温室效应相当于二氧化碳温室效应的21倍，对臭氧的破坏能力是二氧化碳的7倍之多。而VOCs则可通过光化学反应生成有机气溶胶，导致雾霾并形成光化学毒雾，影响空气质量。
[0003] 以化工生产为例，目前化工生产过程中产生的工艺废气(VOCs)采用“地面火炬”燃烧的方式进行无害化处理。地面火炬的燃烧器采用大气式燃烧的方式工作，与成熟通用的工业鼓风扩散式燃烧器相比，地面火炬大气式燃烧器的扩散燃烧效果不佳，出现冒黑烟及CO超标等问题，环保排放和CO中毒的安全问题突出。
[0004] 处理低热值气体的另一常用手段是蓄热式燃烧(RTO)技术，但有机废气的成分比较复杂且不稳定，比如精细化工等行业存在有机废气浓度和废气量间歇性变化的情况，且由于烟气流量不易调节使得燃烧预热温度不易控制，对系统的安全性造成重大影响。同时RTO技术燃烧温度高，易于产生高温热力型氮氧化物，造成二次污染。
[0006] 本申请的目的在于提供一种低热值气体燃烧系统，其能够改善目前低热值气体处理时，燃烧不稳定的问题。
[0007] 本申请的另外一个目的在于提供一种低热值气体燃烧系统的控制方法，其能够改善目前低热值气体处理时，燃烧不稳定的问题。
[0008] 本申请的实施例是这样实现的：
[0010] 所述低热值气管道、所述助燃气管道、所述高热值气管道分别用于向所述预混室通入低热值气体、助燃气体和高热值气体，所述预混室用于将气体混合后通入所述燃烧室；
[0011] 所述热值检测装置用于检测所述低热值气管道内的气体热值；
[0012] 所述控制系统用于根据所述热值检测装置检测到的气体热值控制所述高热值气管道内的气体流量。
[0013] 控制系统通过根据低热值气管道内的气体热值来调控高热值气管道内的气体流量，可以保障燃烧室内一直有一个稳定的燃烧状态，从而使得低热值气体的处理具有连续性，能够更好地利用低热值气体，并且降低污染。
[0014] 本申请的实施例提供了一种低热值气体燃烧系统，包括：燃烧室、第一预混室、第二预混室、低热值气管道、助燃气管道、高热值气管道、热值检测装置、控制系统；
[0015] 所述低热值气管道和所述高热值气管道分别用于向所述第一预混室通入低热值气体和高热值气体，所述助燃气管道用于向所述第二预混室内通入助燃气体，所述第一预混室用于将低热值气体和高热值气体混合后通入所述第二预混室，所述第二预混室用于将所述第一预混室通入的混合气体和所述助燃气管道通入的助燃气体混合后通入所述燃烧室；
[0016] 所述热值检测装置用于检测所述第一预混室内的气体热值；
[0017] 所述控制系统用于根据所述热值检测装置检测到的气体热值控制所述高热值气管道内的气体流量。
[0018] 控制系统通过根据第一预混室内的气体热值来调控高热值气管道内的气体流量，可以保障燃烧室内一直有一个稳定的燃烧状态，从而使得低热值气体的处理具有连续性，能够更好地利用低热值气体，并且降低污染。
[0019] 另外，根据本申请的实施例提供的低热值气体燃烧系统，还可以具有如下附加的技术特征：
[0020] 在本申请的可选实施例中，当所述热值检测装置检测到的气体热值达到阈值时，所述控制系统控制所述高热值气管道关闭；
[0021] 当所述热值检测装置检测到的气体热值低于所述阈值时，所述控制系统根据所述热值检测装置检测到的热值调节所述高热值气管道内的气体流量。
[0022] 通过阈值控制的方式，能够有效调节高热值气体的供给，从而保障低热值气体的燃烧能够持续而稳定，并且降低对于高热值气体的不必要的损耗。
[0023] 在本申请的可选实施例中，所述燃烧室包括均布盘和多孔介质材料，气体能够经过所述均布盘并在所述多孔介质材料上燃烧。
[0024] 采用多孔介质材料实现多孔介质燃烧技术，具有热利用率高、污染物排放少(氮氧化物、一氧化碳超低排放)、贫燃极限宽等优点。
[0025] 在本申请的可选实施例中，所述均布盘的通孔孔径为0.2-2mm，所述均布盘的孔隙率为60％-90％。
[0026] 在本申请的可选实施例中，所述多孔介质材料的孔径尺寸，沿着气流方向逐渐增大。
[0027] 在本申请的可选实施例中，所述多孔介质材料的孔径为0.5-5mm，所述多孔介质材料的体积分数为20％-80％。
[0028] 本申请的实施例提供了一种低热值气体燃烧系统的控制方法，所述低热值气体燃烧系统包括燃烧室、预混室、低热值气管道、助燃气管道、高热值气管道，所述低热值气管道、所述助燃气管道、所述高热值气管道分别用于向所述预混室通入低热值气体、助燃气体和高热值气体，所述预混室用于将气体混合后通入所述燃烧室，所述控制方法包括：
[0029] 获取所述低热值气管道内的气体热值；
[0030] 根据获取的气体热值，控制所述高热值气管道内的气体流量。
[0031] 低热值气体燃烧系统的控制方法通过获取低热值气管道内的气体热值，能够实时控制高热值气体的补给和断供，实现了低热值气体的连续稳定燃烧。
[0032] 本申请的实施例提供了一种低热值气体燃烧系统的控制方法，所述低热值气体燃烧系统包括燃烧室、第一预混室、第二预混室、低热值气管道、助燃气管道、高热值气管道；所述低热值气管道和所述高热值气管道分别用于向所述第一预混室通入低热值气体和高热值气体，所述助燃气管道用于向所述第二预混室内通入助燃气体，所述第一预混室用于将低热值气体和高热值气体混合后通入所述第二预混室，所述第二预混室用于将所述第一预混室通入的混合气体和所述助燃气管道通入的助燃气体混合后通入所述燃烧室，所述控制方法包括：
[0033] 获取所述第一预混室内的气体热值；
[0034] 根据获取的气体热值，控制所述高热值气管道内的气体流量。
[0035] 低热值气体燃烧系统的控制方法通过获取第一预混室内的气体热值，能够实时控制高热值气体的补给和断供，实现了低热值气体的连续稳定燃烧。
[0036] 在本申请的可选实施例中，所述根据获取的气体热值，控制所述高热值气管道内的气体流量，包括：
[0037] 当获取的气体热值达到阈值时，控制所述高热值气管道关闭；
[0038] 当获取的气体热值低于所述阈值时，根据获取的气体热值调节所述高热值气管道内的气体流量。
[0040] 为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0041] 图1为本申请的实施例1提供的低热值气体燃烧系统的示意图；
[0042] 图2为第一种燃烧头的示意图；
[0043] 图3为第二种燃烧头的示意图；
[0044] 图4为燃烧器的示意图；
[0045] 图5为本申请的实施例2提供的低热值气体燃烧系统的示意图。
[0046] 图标：11-PLC控制柜；12-气体热值在线检测线路；13-低热值气控制线路；14-高热值气控制线路；15-助燃气控制线路；16-助燃气管道；17-高热值气管道；18-低热值气管道；19-旋流盘组；110-预混室；111-均布盘；112-多孔介质材料；21-PLC控制柜；22-气体热值在线检测线路；23-低热值气控制线路；24-高热值气控制线路；25-助燃气控制线路；26-高热值气管道；27-低热值气管道；28-第一旋流盘组；29-第一预混室；210-第一均布盘；211-助燃气管道；212-第二旋流盘组；213-第二预混室；214-第二均布盘；215-多孔介质材料；51-法兰；52-点火电极；53-筒状多孔介质材料；54-气体均布筒。
具体实施方式
[0047] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0048] 因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0049] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0050] 在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”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，或者是该产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0051] 在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0052] 实施例1
[0053] 请参照图1，本申请的实施例提供了一种低热值气体燃烧系统，包括：燃烧室、预混室110、低热值气管道18、助燃气管道16、高热值气管道17、热值检测装置、控制系统；
[0054] 低热值气管道18、助燃气管道16、高热值气管道17分别用于向预混室110通入低热值气体、助燃气体和高热值气体，预混室110用于将气体混合后通入燃烧室；
[0055] 热值检测装置用于检测低热值气管道18内的气体热值；
[0056] 控制系统用于根据热值检测装置检测到的气体热值控制高热值气管道17内的气体流量。
[0057] 控制系统通过根据低热值气管道18内的气体热值来调控高热值气管道17内的气体流量，可以保障燃烧室内一直有一个稳定的燃烧状态，从而使得低热值气体的处理具有连续性，能够更好地利用低热值气体，并且降低污染。并且由于能够安全稳定燃烧低热值气体，还能进一步解决传统扩散式燃烧方法和RTO技术的温度不均、氮氧化物和一氧化碳排放浓度高等问题。本实施例的低热值气体燃烧系统的结构配置简单、可操作性强、安全性高、设备投资成本低。
[0058] 其中，热值检测装置为气体热值在线检测系统，在一般技术中属于成熟技术。控制系统为PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)控制柜11，其内设有内设置气体热值在线检测模块、PLC响应控制集成模块，并且通过诸多线路分别连接相应受控对象。比如，设有气体热值在线检测线路12、低热值气控制线路13、高热值气控制线路14、助燃气控制线路15，方便进行协同控制。助燃气管道16、高热值气管道17和低热值气体管道皆设置电磁阀、调压器、流量计、过滤器、阻火器等元件，并分别由助燃气控制线路15、高热值气控制线路14和低热值气控制线路13汇总集成于PLC控制柜11。
[0059] 详细的，当热值检测装置检测到的气体热值达到阈值时，控制系统控制高热值气管道17关闭；
[0060] 当热值检测装置检测到的气体热值低于阈值时，控制系统根据热值检测装置检测到的热值调节高热值气管道17内的气体流量。通过阈值控制的方式，能够有效调节高热值气体的供给，从而保障低热值气体的燃烧能够持续而稳定，并且降低对于高热值气体的不必要的损耗。
[0061] 其中，本实施例采用的高热值气体是天然气，并采用空气作为助燃气体。进一步的，在预混室110内设有旋流盘组19，加强天然气、低热值气和助燃空气的扰动，强化预混效果。助燃气管道16和高热值气管道17、低热值气管道18进气口开设方向相互垂直，有助于提升气体之间的预混效果。
[0062] 详细的，在本实施例中，燃烧室包括均布盘111和多孔介质材料112，气体能够经过均布盘111并在多孔介质材料112上燃烧。采用多孔介质材料112实现多孔介质燃烧技术，具有热利用率高、污染物排放少(氮氧化物、一氧化碳超低排放)、贫燃极限宽等优点。在本实施例中，多孔介质材料112为泡沫碳化硅多孔陶瓷，碳化硅陶瓷材料具有抗热震、耐高温、抗氧化的特点。
[0063] 更为详细的，均布盘111的通孔孔径为0.2-2mm，均布盘111的孔隙率为60％-90％，可有效防止回火问题，保障系统安全。多孔介质材料112的孔径尺寸，沿着气流方向逐渐增大。多孔介质材料112的孔径为0.5-5mm，多孔介质材料112的体积分数为20％-80％。小孔径多孔材料可稳定火焰，大孔径多孔材料可以提高燃烧功率，大小孔径组合结构可以实现大负荷比的稳定燃烧。预混后的气体可以进入到多孔介质材料112的孔隙内浸没燃烧，可对燃气和空气产生预热效果，因此燃烧效率高、燃烧稳定性好、负荷调节范围大、污染物排放低。本实施例采用的均布盘111具有0.5mm的通孔、60％孔隙率；多孔介质材料112的孔径是1-
5mm，更详细的，本实施例采用的小孔径多孔介质材料112孔径尺寸是1mm，大孔径多孔介质材料112孔径尺寸是5mm，两种多孔介质材料112的体积分数皆是30％。多孔介质材料112结构包括但不限于泡沫状、蜂窝状、阵列状、纤维缠绕状等；材质包括但不限于氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、碳化硅陶瓷、铁铬铝合金、铬镍合金、钨合金等耐高温材料。
5mm，更详细的，本实施例采用的小孔径多孔介质材料112孔径尺寸是1mm，大孔径多孔介质材料112孔径尺寸是5mm，两种多孔介质材料112的体积分数皆是30％。多孔介质材料112结构包括但不限于泡沫状、蜂窝状、阵列状、纤维缠绕状等；材质包括但不限于氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、碳化硅陶瓷、铁铬铝合金、铬镍合金、钨合金等耐高温材料。
[0064] 此外，燃烧室可以设计成平板状和筒状的燃烧头，以应用于燃烧器。平板状燃烧头如图2和图3所示，可以有等径内腔和扩径内腔两种结构，均以平面辐射方式向外传输燃烧热量。其中，扩径内腔燃烧的入口腔体与内腔的夹角为30°—50°，方便实际使用，有助于使气体均布。其中，图2中的标号31为多孔介质材料，标号32为均布盘。
[0065] 筒状的燃烧头则可以参照图4所示的燃烧器中的燃烧头样式，筒状燃烧头以柱面辐射方式向外传输燃烧热量，柱状燃烧头内采用的是气体均布筒54来实现均布功能，相应的多孔介质也是筒状多孔介质材料53。在本实施例中，燃烧器的筒状燃烧头可以采用法兰51安装固定于锅炉炉体，以便应用于燃气锅炉，包括热水锅炉和蒸汽锅炉。燃烧器的法兰51上设有点火电极52，位于多孔介质材料112外表面，用于引燃燃烧室内的混合燃气，当混合燃气燃烧稳定后，关闭所述点火电极52。具体地，所述点火电极52为镍铬丝或钨钼材质，能耐1500℃高温，从而保证点火电极52能够稳定工作。
[0066] 实施例2
[0067] 请参照图5，本申请的实施例提供了一种低热值气体燃烧系统，包括：燃烧室、第一预混室29、第二预混室213、低热值气管道27、助燃气管道211、高热值气管道26、热值检测装置、控制系统；
[0068] 低热值气管道27和高热值气管道26分别用于向第一预混室29通入低热值气体和高热值气体，助燃气管道211用于向第二预混室213内通入助燃气体，第一预混室29用于将低热值气体和高热值气体混合后通入第二预混室213，第二预混室213用于将第一预混室29通入的混合气体和助燃气管道211通入的助燃气体混合后通入燃烧室；
[0069] 热值检测装置用于检测第一预混室29内的气体热值；
[0070] 控制系统用于根据热值检测装置检测到的气体热值控制高热值气管道26内的气体流量。
[0071] 控制系统通过根据第一预混室29内的气体热值来调控高热值气管道26内的气体流量，可以保障燃烧室内一直有一个稳定的燃烧状态，从而使得低热值气体的处理具有连续性，能够更好地利用低热值气体，并且降低污染。并且由于能够安全稳定燃烧低热值气体，还能进一步解决传统扩散式燃烧方法和RTO技术的温度不均、氮氧化物和一氧化碳排放浓度高等问题。本实施例的低热值气体燃烧系统的结构配置简单、可操作性强、安全性高、设备投资成本低。
[0072] 其中，热值检测装置为气体热值在线检测系统，在一般技术中属于成熟技术。控制系统为PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)控制柜，其内设有内设置气体热值在线检测模块、PLC响应控制集成模块，并且通过诸多线路分别连接相应受控对象。比如，设有气体热值在线检测线路22、低热值气控制线路23、高热值气控制线路24、助燃气控制线路25，方便进行协同控制。助燃气管道211、高热值气管道26和低热值气体管道皆设置电磁阀、调压器、流量计、过滤器、阻火器等元件，并分别由助燃气控制线路25、高热值气控制线路24和低热值气控制线路23汇总集成于PLC控制柜21。
[0073] 详细的，当热值检测装置检测到的气体热值达到阈值时，控制系统控制高热值气管道26关闭；
[0074] 当热值检测装置检测到的气体热值低于阈值时，控制系统根据热值检测装置检测到的热值调节高热值气管道26内的气体流量。
[0075] 通过阈值控制的方式，能够有效调节高热值气体的供给，从而保障低热值气体的燃烧能够持续而稳定，并且降低对于高热值气体的不必要的损耗。
[0076] 其中，本实施例采用的高热值气体是天然气，并采用空气作为助燃气体。进一步的，在第一预混室29内设有第一旋流盘组28，加强天然气、低热值气和的扰动，强化预混效果然后通过第一均布盘210再进入第二预混室213。第二预混室213内设有第二旋流盘组212，加强天然气、低热值气和助燃空气的扰动，强化预混效果。助燃气管道211和高热值气管道26、低热值气管道27进气口开设方向相互垂直，有助于提升气体之间的预混效果。
[0077] 详细的，在本实施例中，燃烧室包括第二均布盘214和多孔介质材料215，气体能够经过第二均布盘214并在多孔介质材料215上燃烧。采用多孔介质材料215实现多孔介质燃烧技术，具有热利用率高、污染物排放少(氮氧化物、一氧化碳超低排放)、贫燃极限宽等优点。在本实施例中，多孔介质材料215为泡沫碳化硅多孔陶瓷，碳化硅陶瓷材料具有抗热震、耐高温、抗氧化的特点。采用多孔介质材料215实现多孔介质燃烧技术，具有热利用率高、污染物排放少(氮氧化物、一氧化碳超低排放)、贫燃极限宽等优点。
[0078] 更为详细的，本实施例采用的均布盘的通孔孔径为0.2-2mm，均布盘的孔隙率为60％-90％，可有效防止回火问题，保障系统安全。多孔介质材料215的孔径尺寸，沿着气流方向逐渐增大。多孔介质材料215的孔径为0.5-5mm，多孔介质材料215的体积分数为20％-
80％。小孔径多孔材料可稳定火焰，大孔径多孔材料可以提高燃烧功率，大小孔径组合结构可以实现大负荷比的稳定燃烧。预混后的气体可以进入到多孔介质材料215的孔隙内浸没燃烧，可对燃气和空气产生预热效果，因此燃烧效率高、燃烧稳定性好、负荷调节范围大、污染物排放低。本实施例采用的均布盘具有0.5mm的通孔、60％孔隙率；多孔介质材料215的孔径是1-5mm，更详细的，本实施例采用的小孔径多孔介质材料215孔径尺寸是1mm，大孔径多孔介质材料215孔径尺寸是5mm，两种多孔介质材料215的体积分数皆是30％。多孔介质材料
215结构包括但不限于泡沫状、蜂窝状、阵列状、纤维缠绕状等；材质包括但不限于氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、碳化硅陶瓷、铁铬铝合金、铬镍合金、钨合金等耐高温材料。
80％。小孔径多孔材料可稳定火焰，大孔径多孔材料可以提高燃烧功率，大小孔径组合结构可以实现大负荷比的稳定燃烧。预混后的气体可以进入到多孔介质材料215的孔隙内浸没燃烧，可对燃气和空气产生预热效果，因此燃烧效率高、燃烧稳定性好、负荷调节范围大、污染物排放低。本实施例采用的均布盘具有0.5mm的通孔、60％孔隙率；多孔介质材料215的孔径是1-5mm，更详细的，本实施例采用的小孔径多孔介质材料215孔径尺寸是1mm，大孔径多孔介质材料215孔径尺寸是5mm，两种多孔介质材料215的体积分数皆是30％。多孔介质材料
215结构包括但不限于泡沫状、蜂窝状、阵列状、纤维缠绕状等；材质包括但不限于氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、碳化硅陶瓷、铁铬铝合金、铬镍合金、钨合金等耐高温材料。
[0079] 同样的，在本实施例中，燃烧室可以设计成平板状和筒状的燃烧头，以应用于燃烧器。平板状燃烧头如图2和图3所示，可以有等径内腔和扩径内腔两种结构，均以平面辐射方式向外传输燃烧热量。其中，扩径内腔燃烧的入口腔体与内腔的夹角为30°—50°，方便实际使用，有助于使气体均布。其中，图2中的标号31为多孔介质材料，标号32为均布盘。筒状的燃烧头则可以参照图4所示的燃烧器中的燃烧头样式，筒状燃烧头以柱面辐射方式向外传输燃烧热量，柱状燃烧头内采用的是气体均布筒54来实现均布功能，相应的多孔介质也是筒状多孔介质材料53。在本实施例中，燃烧器的筒状燃烧头可以采用法兰51安装固定于锅炉炉体，以便应用于燃气锅炉，包括热水锅炉和蒸汽锅炉。燃烧器的法兰51上设有点火电极52，位于多孔介质材料215外表面，用于引燃燃烧室内的混合燃气，当混合燃气燃烧稳定后，关闭所述点火电极52。具体地，所述点火电极52为镍铬丝或钨钼材质，能耐1500℃高温，从而保证点火电极52能够稳定工作。
[0080] 实施例3
[0081] 本申请的实施例提供了一种低热值气体燃烧系统的控制方法，低热值气体燃烧系统包括燃烧室、预混室、低热值气管道、助燃气管道、高热值气管道，低热值气管道、助燃气管道、高热值气管道分别用于向预混室通入低热值气体、助燃气体和高热值气体，预混室用于将气体混合后通入燃烧室，控制方法包括：
[0082] 获取低热值气管道内的气体热值；
[0083] 根据获取的气体热值，控制高热值气管道内的气体流量。
[0084] 其中，本实施例所控制的燃烧系统的具体结构和功能，可以参照实施例1。
[0085] 低热值气体燃烧系统的控制方法通过获取低热值气管道内的气体热值，能够实时控制高热值气体的补给和断供，实现了低热值气体的连续稳定燃烧。根据获取的气体热值，控制高热值气管道内的气体流量，包括：当获取的气体热值达到阈值时，控制高热值气管道关闭；
[0086] 当获取的气体热值低于阈值时，根据获取的气体热值调节高热值气管道内的气体流量。通过阈值控制的方式，不仅实现了低热值气体的连续稳定燃烧，还能够降低对于高热值气体的不必要的损耗，更为经济节约。
[0087] 详细的，首先关闭低热值气管道，通入天然气与助燃空气预混，在多孔介质材料内燃烧并达到设定温度(多孔介质材料外侧设有测温电极以检测温度是否达到设定温度)；其次打开低热值气管道，根据气体热值调整天然气流量(若热值达到阈值，则关闭天然气管道；若热值低于阈值，则根据气体热值的阈值按需补充天然气)。这样的控制方法，可以使得实施例1中的低热值气体燃烧器可燃用热值很低的燃气，且燃烧速率高、稳定性好、负荷调节范围大(1:20)、烟气中污染物排放低(NOx<30mg/Nm3、CO<15ppm)、燃烧极限宽(可燃烧热3
值小于0.5MJ/m气体)，完全可以适用于燃气锅炉。
值小于0.5MJ/m气体)，完全可以适用于燃气锅炉。
[0088] 实施例4
[0089] 本申请的实施例提供了一种低热值气体燃烧系统的控制方法，低热值气体燃烧系统包括燃烧室、第一预混室、第二预混室、低热值气管道、助燃气管道、高热值气管道；低热值气管道和高热值气管道分别用于向第一预混室通入低热值气体和高热值气体，助燃气管道用于向第二预混室内通入助燃气体，第一预混室用于将低热值气体和高热值气体混合后通入第二预混室，第二预混室用于将第一预混室通入的混合气体和助燃气管道通入的助燃气体混合后通入燃烧室，控制方法包括：获取第一预混室内的气体热值；根据获取的气体热值，控制高热值气管道内的气体流量。
[0090] 其中，本实施例所控制的燃烧系统的具体结构和功能，可以参照实施例2。
[0091] 低热值气体燃烧系统的控制方法通过获取第一预混室内的气体热值，能够实时控制高热值气体的补给和断供，实现了低热值气体的连续稳定燃烧。
[0092] 根据获取的气体热值，控制高热值气管道内的气体流量，包括：
[0093] 当获取的气体热值达到阈值时，控制高热值气管道关闭；
[0094] 当获取的气体热值低于阈值时，根据获取的气体热值调节高热值气管道内的气体流量。通过阈值控制的方式，不仅实现了低热值气体的连续稳定燃烧，还能够降低对于高热值气体的不必要的损耗，更为经济节约。
[0095] 详细的，首先关闭低热值气管道，通入天然气与助燃空气在第二预混室预混，在多孔介质材料内燃烧并达到设定温度(多孔介质材料外侧设有测温电极以检测温度是否达到设定温度)；其次打开低热值气管道，根据第一预混室内的气体热值调整天然气流量(若热值达到阈值，则关闭天然气管道；若热值低于阈值，则根据气体热值的阈值按需补充天然气)。这样的控制方法，可以使得实施例1中的低热值气体燃烧器可燃用热值很低的燃气，且燃烧速率高、稳定性好、负荷调节范围大(1:20)、烟气中污染物排放低(NOx<30mg/Nm3、CO<15ppm)、燃烧极限宽(可燃烧热值小于0.5MJ/m3气体)，完全可以适用于燃气锅炉。
[0096] 综上所述，本申请的低热值气体燃烧系统及控制方法采用阈值控制的原理实现气体热值在线检测模块、PLC响应控制集成模块的耦合，保障气体热值的在线检测及各个气体管道流量、压力和点火操作的协同控制，使低热值气体达到连续稳定燃烧的状态。采用多孔介质燃烧技术，具有热利用率高、污染物排放少、贫燃极限宽等优点。可以解决低热值气体的环保处理问题，包括煤矿乏风、煤层瓦斯气、VOCs、高炉煤气、生物质气化气、垃圾填埋气等，具有氮氧化物超低排放、稳定燃烧、燃烧温度均匀、气体可燃热值的阈值范围大等技术优势。
[0097] 以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
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