基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧装置及其系统的制作方法

1.本发明涉及燃烧器结构技术领域，尤其涉及一种基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧装置及其系统。

背景技术：

2.随着全球工业经济发展，化石能源的大量使用和氮氧化物以及二氧化碳等温室气体的过度排放，使得全球环境变差，超高温天气频发，严重影响了生物多样性以及各国家及地区人民的正常生活。严重影响了生物多样性以及很多国家及地区人民的正常生活。目前，在工业生产中，燃料在加热炉中燃烧后，产生的烟气中各污染气体含量还很高，大部分企业选择将烟气除尘后直接排放到大气中或者是利用烟气预热燃料后再排放到大气中，这样加剧了全球变暖的进程，开发有效的燃烧系统是实现节能减排的关键技术。
3.目前，国内外已存在一些关于烟气循环和降低污染物排放等相关的专利。综合目前公开的加热炉燃烧系统及氮氧化物含量的控制方法，主要有纯氧燃烧烟气回收法，富氧燃烧法和烟气循环燃烧等。各专利方法虽然各有特点，但是还是无法做到零排放，要么有一定的氮氧化物和二氧化碳排放，要么需要对二氧化碳进行捕集。因此，发明一种真正意义上的零排放燃烧系统是十分必要的。

技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧系统，旨在实现污染物的零排放并降低设备投入。
5.为实现上述目的，本发明提供一种基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧装置，包括辅助气配给装置、氧气配给装置、氢气配给装置、气体混合装置和燃烧器，其中，
6.所述辅助气配给装置、氧气配给装置和氢气配给装置均通过对应的管道与气体混合装置连通，气体混合装置通过管道与燃烧器连通，燃烧器安装于炉膛内部，炉膛的烟气出口通过管道与气体混合装置的烟气回收口连通。
7.优选地，所述的基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧装置还包括冷凝器，炉膛的烟气出口经冷凝器与气体混合装置的烟气回收口连通。
8.优选地，所述冷凝器与炉膛的烟气出口之间管道上安装有过滤装置。
9.优选地，所述辅助气配给装置为二氧化碳配给装置或氮气配给装置。
10.优选地，所述辅助气配给装置、氧气配给装置和氢气配给装置与气体混合装置连通的管道上安装有流量控制装置。
11.优选地，所述气体混合装置的烟气回收口上管道安装有流量控制装置。
12.优选地，所述辅助气配给装置与气体混合装置连通的管道上安装有开关阀。
13.本发明进一步提出一种基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧系统，包括上述的基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧装置，还包括炉膛。
14.本发明提出的基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧装置，燃烧过程氧化剂采用纯
氧和辅助气混合的方式，可按需调节其比例，得到适合加热炉的火焰长度及火焰形状，燃烧后产生的烟气中只有水蒸气和辅助气，可以大幅增加加热炉内的辐射换热效果，提高能量利用率。本基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧装置整个燃烧过程没有任何污染气体产生，也不需要向大气中排放任何烟气，实现了零排放的目标，故而不需要脱硫脱硝以及除尘等设备，系统简单，投资较少。
附图说明
15.图1为本发明基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧系统的结构示意图。
16.图中，1-炉膛，2-冷凝器，3-二氧化碳配给装置，4-氧气配给装置，5-氢气配给装置，6-气体混合装置，7-燃烧器。
17.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
18.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
19.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
20.本发明提出一种基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧装置。
21.参照图1，本优选实施例中，一种基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧装置，包括辅助气配给装置、氧气配给装置4(提供纯氧)、氢气配给装置5(提供纯氢气)、气体混合装置6和燃烧器7，其中，
22.辅助气配给装置、氧气配给装置4和氢气配给装置5均通过对应的管道与气体混合装置6连通，气体混合装置6的出口通过管道与燃烧器7的入口连通，燃烧器7安装于炉膛1内部，炉膛1的烟气出口通过管道与气体混合装置6的烟气回收口连通。
23.进一步地，本基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧装置还包括冷凝器2，炉膛1的烟气出口经冷凝器2与气体混合装置6的烟气回收口连通。通过设置冷凝器2，一方面回收了烟气中的热量，另一方面对回收的烟气进行降温，有利于燃烧器7燃烧。
24.进一步地，冷凝器2与炉膛1的烟气出口之间管道上安装有过滤装置。因烟气中会混合有杂质，将烟气中的固体杂质进行过滤，有利于对烟气进行回收。
25.本实施例中，辅助气配给装置为二氧化碳配给装置3或氮气配给装置。通过纯氢燃烧中配给一定量的二氧化碳或氮气，可对燃烧器7燃烧温度进行调低。因为一般加热炉中不需要燃烧器7达到特别高的温度(纯氢燃烧温度过高)，通过调整二氧化碳或氮气的比例，可以达到调整燃烧器7燃烧火焰温度的目的。
26.进一步地，辅助气配给装置、氧气配给装置4和氢气配给装置5与气体混合装置6连通的管道上安装有流量控制装置。通过对应的流量控制装置，从而调整三种气体的供给量。
27.进一步地，气体混合装置6的烟气回收口上管道安装有流量控制装置，从而调整回收烟气的量。
28.进一步地，辅助气配给装置与气体混合装置6连通的管道上安装有开关阀辅助气循环到气体混合装置6中重复利用，实现了辅助气的无限循环使用，即只需要首次燃烧提供一定量的辅助气即可，后续可关闭开关阀。
29.以下以辅助气配给装置为二氧化碳配给装置3为例具体说明工作过程。首次燃烧时，将二氧化碳配给装置3、氧气配给装置4和氢气配给装置5内的气体配送进气体混合装置6内混合均匀，然后送至燃烧器7在炉膛1内燃烧，燃烧后产生的烟气为氢气与氧气燃烧产生的水蒸气以及不参与燃烧反应的二氧化碳混合物，炉膛1内的烟气经过冷凝器2冷凝，除去烟气中的水蒸气，剩余的二氧化碳循环到气体混合装置6与来自氧气配给装置4的纯氧和来自氢气配给装置5的纯氢混合，再配送到燃烧器7中进行燃烧，形成烟气循环。
30.炉膛1内燃料燃烧后产生的烟气首先经过冷凝器2，冷凝器2可将燃料燃烧产生的水蒸气冷凝，冷凝后的烟气中仅存在二氧化碳，二氧化碳循环到气体混合装置6中重复利用，实现了二氧化碳的无限循环使用，即只需要首次燃烧提供一定量的二氧化碳。
31.本实施例提出的基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧装置，燃烧过程氧化剂采用纯氧和辅助气混合的方式，可按需调节其比例，得到适合加热炉的火焰长度及火焰形状，燃烧后产生的烟气中只有水蒸气和辅助气，可以大幅增加加热炉内的辐射换热效果，提高能量利用率。本基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧装置整个燃烧过程没有任何污染气体产生，也不需要向大气中排放任何烟气，实现了零排放的目标，故而不需要脱硫脱硝以及除尘等设备，系统简单，投资较少。
32.本发明进一步提出一种基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧系统。
33.参照图1，本优选实施例中，一种基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧系统，包括上述的基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧装置，还包括炉膛1。基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧装置的具体结构以及有益效果参照上述实施例，在此不再赘述。
34.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：

1.一种基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧装置，其特征在于，包括辅助气配给装置、氧气配给装置、氢气配给装置、气体混合装置和燃烧器，其中，所述辅助气配给装置、氧气配给装置和氢气配给装置均通过对应的管道与气体混合装置连通，气体混合装置通过管道与燃烧器连通，燃烧器安装于炉膛内部，炉膛的烟气出口通过管道与气体混合装置的烟气回收口连通。2.如权利要求1所述的基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧装置，其特征在于，还包括冷凝器，炉膛的烟气出口经冷凝器与气体混合装置的烟气回收口连通。3.如权利要求2所述的基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧装置，其特征在于，所述冷凝器与炉膛的烟气出口之间管道上安装有过滤装置。4.如权利要求1所述的基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧装置，其特征在于，所述辅助气配给装置为二氧化碳配给装置或氮气配给装置。5.如权利要求1所述的基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧装置，其特征在于，所述辅助气配给装置、氧气配给装置和氢气配给装置与气体混合装置连通的管道上安装有流量控制装置。6.如权利要求1所述的基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧装置，其特征在于，所述气体混合装置的烟气回收口上管道安装有流量控制装置。7.如权利要求1所述的基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧装置，其特征在于，所述辅助气配给装置与气体混合装置连通的管道上安装有开关阀。8.一种基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧系统，其特征在于，包括如权利要求1至7中任意一项所述的基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧装置，还包括炉膛。

技术总结

本发明公开了一种基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧装置及其系统。本基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧装置包括辅助气配给装置、氧气配给装置、氢气配给装置、气体混合装置和燃烧器，其中，辅助气配给装置、氧气配给装置和氢气配给装置均通过对应的管道与气体混合装置连通，气体混合装置通过管道与燃烧器连通，燃烧器安装于炉膛内部，炉膛的烟气出口通过管道与气体混合装置的烟气回收口连通。本基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧装置，整个燃烧过程没有任何污染气体产生，也不需要向大气中排放任何烟气，实现了零排放的目标，故而不需要脱硫脱硝以及除尘等设备，系统简单，投资较少。投资较少。投资较少。