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专利号: 2022113440521
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于磁场诱导的超低浓度瓦斯蓄热燃烧系统,包括蓄热炉炉体(1)、瓦斯输入部分、引风部分和蒸汽换热部分,其特征在于,还包括固气分离部分和磁场诱导控制部分;

密闭结构的蓄热炉炉体(1)的内腔底部固定设有布风板(5),布风板(5)上密集设有镂空孔,布风板(5)与蓄热炉炉体(1)的底板(6)之间形成风室(7),底板(6)上设有点火燃烧器以及与风室(7)贯通的低浓度瓦斯混合气入口(8)和高浓度瓦斯混合气入口(9),蓄热炉炉体(1)的内腔顶端是过热室(17);

瓦斯输入部分包括低浓度瓦斯混合气输入部分和高浓度瓦斯混合气输入部分,低浓度瓦斯混合气入口(8)与低浓度瓦斯混合气输入管路(35)连通,高浓度瓦斯混合气入口(9)与预混器(34)连通,预混器(34)分别与高浓度瓦斯输入管路(33)和氧气输入管路(32)连通;

固气分离部分包括旋风式分离装置(2),旋风式分离装置(2)顶部的固气输入端与蓄热炉炉体(1)的位于过热室(17)下方的烟气出口(14)连通,旋风式分离装置(2)底部的固体排出端与蓄热炉炉体(1)的位于布风板(5)上方的导磁蓄热体返料口(16)连通;

引风部分包括烟道(3)和引风机(4),烟道(3)的一端与旋风式分离装置(2)顶端的烟气排放口(15)连通,烟道(3)的另一端与引风机(4)的引风端口连通;

蒸汽换热部分包括汽包(22)、蒸汽热源机组(19)和蒸汽过热器(18),包括换热结构的蒸汽热源机组(19)设置在烟道(3)内部,包括换热结构的蒸汽过热器(18)设置在过热室(17)内部,汽包(22)的汽包工质入口(23)与工质输入管路(21)连通,汽包(22)的汽包工质出口(24)与蒸汽热源机组(19)的蒸汽热源机组入口(25)连通,蒸汽热源机组(19)的蒸汽热源机组出口(26)与汽包(22)的汽包蒸汽入口(27)连通,汽包(22)的汽包蒸汽出口(28)与蒸汽过热器(18)的蒸汽过热器入口(29)连通,蒸汽过热器(18)的蒸汽过热器出口(30)与过热蒸汽输送管路(31)连通;

磁场诱导控制部分包括颗粒状导磁蓄热体、电磁场产生装置(10)和控制器(11),颗粒状导磁蓄热体堆积在布风板(5)上形成蓄热体填充床,电磁场产生装置(10)设置在蓄热炉炉体(1)的外部、且位于烟气出口(14)与导磁蓄热体返料口(16)之间,电磁场产生装置(10)与控制器(11)电连接,控制器(11)可控制电磁场产生装置(10)产生磁力线沿自下而上方向的电磁场。

2.根据权利要求1所述的基于磁场诱导的超低浓度瓦斯蓄热燃烧系统,其特征在于,低浓度瓦斯混合气输入管路(35)上还设有分别与控制器(11)电连接的瓦斯浓度检测仪(12)和瓦斯流量计(13)。

3.根据权利要求1所述的基于磁场诱导的超低浓度瓦斯蓄热燃烧系统,其特征在于,烟道(3)内部还设有包括换热结构的预热器(20),低浓度瓦斯混合气输入管路(35)通过预热器(20)与低浓度瓦斯混合气入口(8)连通。

4.根据权利要求1或2或3所述的基于磁场诱导的超低浓度瓦斯蓄热燃烧系统,其特征在于,高浓度瓦斯输入管路(33)和氧气输入管路(32)上还分别设有与控制器(11)电连接的浓度检测仪和流量计。

5.根据权利要求1或2或3所述的基于磁场诱导的超低浓度瓦斯蓄热燃烧系统,其特征在于,布风板(5)的每个镂空孔上均设有风帽。

6.根据权利要求1或2或3所述的基于磁场诱导的超低浓度瓦斯蓄热燃烧系统,其特征在于,颗粒状导磁蓄热体由细钴粉或氧化钴粉末制备,且颗粒状导磁蓄热体的粒径是2~5㎜。

7.根据权利要求1或2或3所述的基于磁场诱导的超低浓度瓦斯蓄热燃烧系统,其特征在于,蒸汽过热器(18)和蒸汽热源机组(19)的换热结构是蛇形换热管。

8.根据权利要求7所述的基于磁场诱导的超低浓度瓦斯蓄热燃烧系统,其特征在于,蛇形换热管上设有翅片。

9.一种基于磁场诱导的超低浓度瓦斯蓄热燃烧方法,其特征在于,利用如权利要求1所述的基于磁场诱导的超低浓度瓦斯蓄热燃烧系统,具体包括以下步骤:Step1、蓄热体填充床预热:开启引风机(4)后,控制氧气与高浓度瓦斯气按照设定比例分别通过氧气输入管路(32)和高浓度瓦斯输入管路(33)同时输入预混器(34)进行充分混合后经高浓度瓦斯混合气入口(9)引入风室(7),并通过点火燃烧器点燃形成高温烟气,高温烟气经布风板(5)匀流后通过颗粒状导磁蓄热体之间的孔隙并向上流动均匀加热蓄热体填充床,然后经烟道(3)和引风机(4)排出;

Step2、低浓度瓦斯混合气氧化燃烧:待蓄热体填充床预热至700~900℃后,控制低浓度瓦斯混合气通过低浓度瓦斯混合气输入管路(35)和低浓度瓦斯混合气入口(8)引入风室(7)氧化燃烧,同时通过控制器(11)调节磁场产生装置(10)的电磁场强度大小,颗粒状导磁蓄热体在磁场和气举的共同作用下上行经烟气出口(14)进入旋风式分离装置(2),在旋风式分离装置(2)中与高温烟气分离后经导磁蓄热体返料口(16)返回至蓄热体填充床底部,通过调节磁场产生装置(10)的电磁场强度大小控制颗粒状导磁蓄热体的流化行为,实现调节相间传热传质速率、保持床内热量动态恒定;

Step3、蒸汽换热利用:待燃烧稳定后,控制工质经工质输入管路(21)、汽包工质入口(23)进入汽包(22),再经汽包工质出口(24)进入布置在烟道(3)内的蒸汽热源机组(19),经蒸汽热源机组(19)加热后形成的蒸汽先通过汽包蒸汽入口(27)进入汽包(22)、再通过汽包蒸汽出口(28)和蒸汽过热器入口(29)进入位于过热室(17)内部的蒸汽过热器(18)进行二次加热,二次加热后形成的过热蒸汽通过蒸汽过热器出口(30)进入过热蒸汽输送管路(31)送出,实现蒸汽换热利用。

10.根据权利要求9所述的基于磁场诱导的超低浓度瓦斯蓄热燃烧方法,其特征在于,低浓度瓦斯混合气输入管路(35)上还设有分别与控制器(11)电连接的瓦斯浓度检测仪(12)和瓦斯流量计(13);

Step2中,控制器(11)根据瓦斯浓度检测仪(12)和瓦斯流量计(13)反馈的电信号变化大小实时控制磁场产生装置(10)的电磁场强度大小。