一种使用氧的二甲醚燃烧装置的制作方法

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1.本实用新型属于工业燃烧领域技术领域，特别涉及一种使用氧的二甲醚燃烧装置。

背景技术：

2.二甲醚是一种清洁能源，但目前较少利用到工业燃烧领域当中，主要是由于以下三方面的原因：1、由于二甲醚的沸点较高，液态的二甲醚虽然便于存储和运输，但是使用时需要消耗额外的能量对其进行气化，从而造成二甲醚作为燃料来说燃烧性价低；2、伴随着二甲醚在空气中燃烧，燃烧过程有大量氮气参与，氮气不仅对燃烧反应无促进作用，还能够吸收燃烧产生的热量，伴随着废气排放，将热量带出，造成大量热量浪费；3、在空气中二甲醚燃烧结束后，随着燃烧反应有nox生成，需要对产生的尾气进行脱硝处理。基于上述原因造成二甲醚在使用前、燃烧中以及燃烧后均存在问题，以至于二甲醚作为燃烧气体无法实现大规模的推广应用。

技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺陷，而提供一种以纯氧或富氧与二甲醚共同燃烧，不仅能够避免大量的氮气吸收热量从而造成热能损耗，还能够避免尾气中生成nox增加尾气处理难度，同时还能够利用尾气对二甲醚进行气化，以达到提高二甲醚的燃烧性价，以及为二甲醚大规模推广应用创造条件的使用氧的二甲醚燃烧装置。
4.本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
5.一种使用氧的二甲醚燃烧装置，包括二甲醚储罐，所述二甲醚储罐通过二甲醚气化器的管程、电加热辅助气化器以及二甲醚缓冲罐与蓄热式燃烧炉内燃烧器的二甲醚进口相连，蓄热式燃烧炉的废气出口通过蓄热器的壳程与二甲醚气化器的壳程相连；氧单元通过氧气减压阀以及蓄热器的管程与蓄热式燃烧炉内燃烧器的氧进口相连。
6.优选的，所述氧单元包括液氧储罐，液氧储罐通过液氧气化器的管程与氧气减压阀的进口端相连；所述二甲醚气化器的壳程通过水冷器的管程和液氧气化器的壳程与废气处理单元相连。
7.优选的，所述液氧气化器的管程与氧气减压阀的进口端之间依次设有氧气调节阀、氧气流量计、三通以及氧含量分析仪与氧气减压阀的进口端。
8.优选的，所述废气处理单元包括与液氧气化器的壳程相连的气液分离器，气液分离器的液相出口与液态水收集装置相连；气液分离器的气相出口通过气体干燥器与二氧化碳收集缓冲罐相连。
9.优选的，所述液氧气化器的管程与氧气减压阀的进口端之间依次设有氧气调节阀、氧气流量计、三通以及氧含量分析仪与氧气减压阀的进口端。
10.优选的，所述三通的第三端通过空气调节阀与空气流量计与变频风机相连。
11.优选的，所述气体干燥器的出口还通过scr脱硝装置与外排管道相连。
12.优选的，所述二甲醚储罐和二甲醚气化器的管程之间设有二甲醚进料调节阀。
13.优选的，所述二甲醚缓冲罐与燃烧器的二甲醚进口之间设有二甲醚流量计和二甲醚减压阀。
14.按照上述方案制成的一种使用氧的二甲醚燃烧装置，本实用新型中所述的氧单元中的氧是指纯氧或富氧，二甲醚与纯氧或富氧共同燃烧产生的废气能够实现对二甲醚的气化，以达到节约能量的作用，同时通过使用纯氧或富氧与二甲醚燃烧能够避免大量氮气吸收热量，以及反应生成nox增加尾气处理难度；具有设计合理、节约热能损耗、降低尾气处理难度和实现二甲醚大规模推广应用的特点。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。
16.图1为本实用新型的结构示意图。
17.上图中：
18.1、二甲醚储罐；2、二甲醚进料调节阀；3、二甲醚气化器；4、电加热辅助气化器；5、二甲醚缓冲罐；6、二甲醚流量计；7、二甲醚减压阀；8、燃烧器；9、蓄热器；10、水冷器；11、液氧气化器；12、气液分离器；13、气体干燥器；14、液态水收集装置；15、二氧化碳收集缓冲罐；16、scr脱硝装置；17、液氧储罐；18、氧气调节阀；19、氧气流量计；20、氧含量分析仪；21、氧气减压阀；22、变频风机；23、空气流量计；24、蓄热式燃烧炉；25、三通；26、空气调节阀；27、外排管道。
具体实施方式
19.下面将结合具体实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
20.参照图1，本实用新型为一种使用氧的二甲醚燃烧装置，包括二甲醚储罐1，所述二甲醚储罐1通过二甲醚气化器3的管程、电加热辅助气化器4以及二甲醚缓冲罐5与蓄热式燃烧炉24内燃烧器8的二甲醚进口相连，蓄热式燃烧炉24的废气出口通过蓄热器9的壳程与二甲醚气化器3的壳程相连；氧单元通过氧气减压阀21以及蓄热器9的管程与蓄热式燃烧炉24内燃烧器8的氧进口相连。本实用新型中所述的氧单元中的氧指纯氧或富氧，纯氧或富氧与二甲醚燃烧后的废气在蓄热器9中对纯氧或富氧进行预热，预热后进入二甲醚气化器3中实现对二甲醚的气化，从而实现避免大量氮气吸收热量和反应生成nox增加尾气处理难度，同时能够节省二甲醚气化所带来的热能损耗；本实用新型在二甲醚气化器3的后部设置有电加热辅助气化器4，通过上述设置一方面能够在开车的初始阶段对二甲醚进行气化，另一方面当二甲醚气化器3对二甲醚气化不完全时进行加热，以实现对二甲醚的完全气化；以达到满足蓄热式燃烧炉24燃烧需求的目的。
21.进一步地，所述氧单元包括液氧储罐17，液氧储罐17通过液氧气化器11的管程与氧气减压阀21的进口端相连；所述二甲醚气化器3的壳程通过水冷器10的管程和液氧气化器11的壳程与废气处理单元相连。本实用新型中所述的氧单元可以为纯氧，当为纯氧时可采用液氧储罐17，以实现便于储存和运输的目的；液氧进入蓄热式燃烧炉24同样需要气化，气化时可采用通过二甲醚气化器3以及水冷器10后的废气进行换热，以满足液氧的气化需求；上述设置不仅能够满足液氧的气化要求，还能够实现对废气热量的充分利用，该利用主要表现为：废气通过蓄热器9对纯氧或富氧进行预热，对二甲醚进行气化，加热循环水以及对液氧进行气化。
22.进一步地，所述废气处理单元包括与液氧气化器11的壳程相连的气液分离器12，气液分离器12的液相出口与液态水收集装置13相连；气液分离器12的气相出口通过气体干燥器14与二氧化碳收集缓冲罐15相连。当本实用新型使用的氧为纯氧时，且二甲醚为清洁能源；因此废气处理单元的结构较为简单，其方式主要是通过多次降温后采用气液分离器12进行气液分离，气液分离后的水较为纯净，可通过液态水收集装置13收集后作为循环水使用；气液分离器12后的气相通过气体干燥器14进行干燥后由二氧化碳收集缓冲罐15进行收集即可。
23.进一步地，所述液氧气化器11的管程与氧气减压阀21的进口端之间依次设有氧气调节阀18、氧气流量计19、三通25以及氧含量分析仪20与氧气减压阀21的进口端。通过上述设置能够实现对纯氧流量以及氧含量和压力的调整，以便于后续过程中进入蓄热式燃烧炉24中与二甲醚配合燃烧；同时通过设置三通25能够便于增加富氧管线。
24.进一步地，所述三通25的第三端通过空气调节阀26与空气流量计23与变频风机22相连。本实用新型中所述的氧单元中的氧也可以为富氧，当为富氧时，可采用变频风机22吸入空气并加入三通25内与纯氧进行混合的方式得到，上述方式中通过设置空气调节阀26与空气流量计23来调整和监控进入空气的量，以保证为富氧状态；上述结构设置的同时配合氧含量分析仪20对富氧中的含量进行分析，以保证进入蓄热式燃烧炉24内为富氧。
25.进一步地，所述气体干燥器14的出口还通过scr脱硝装置16与外排管道27相连。本实用新型中所述的scr脱硝装置16和前文中所述的二氧化碳收集缓冲罐15之间为串联设置，即在气体干燥器14的出口处可设置三通以及相配套的阀门，当使用纯氧参与燃烧时，开启与二氧化碳收集缓冲罐15相关联的阀门，当使用富氧参与燃烧时，开启与scr脱硝装置16相关联的阀门，通过气体干燥器14进行干燥后的尾气由scr脱硝装置16进行处理，处理后的尾气中含有二氧化碳和氮气，可通过外排管道27实现直接外排。
26.进一步地，所述二甲醚储罐1和二甲醚气化器3的管程之间设有二甲醚进料调节阀2。
27.进一步地，所述二甲醚缓冲罐5与燃烧器8的二甲醚进口之间设有二甲醚流量计6和二甲醚减压阀7。
28.本实用新型的工作原理为：二甲醚储罐1中的液态二甲醚经二甲醚进料调节阀2调节进料量并减压后，进入二甲醚气化器3气化为二甲醚气体，若二甲醚气化器3出口的气体含有二甲醚液体，则开启电加热辅助气化器4将二甲醚汽化完全，保证电加热辅助气化器4出口二甲醚全部为气态；气态二甲醚之后进入二甲醚缓冲罐5，作用为保证整个二甲醚管网的压力，后经二甲醚流量计6计量、二甲醚减压阀7减压后进入燃烧炉燃烧器8内；所述的液
氧储罐17中的液态氧气经液氧气化器11加热气化后，经氧气调节阀18调节流量、氧气流量计19计量后，根据工况选择采用富氧或纯氧空气与二甲醚配合燃烧，具体的来说上述气体经氧含量分析仪20分析气体氧含量、氧气减压阀21减压以及蓄热器9加热后，进入燃烧炉燃烧器8与气态二甲醚接触燃烧；当处于纯氧工况时，气态二甲醚与纯氧在燃烧器8内发生燃烧反应后，炉内温度升高，加热工件，之后燃烧后的废气进入蓄热器9中，为蓄热器9提供热量，进一步地的废气进入二甲醚气化器3为二甲醚汽化提供热量，再进一步地经水冷器10冷却废气，使废气的温度不高于60℃时，使废气进入液氧气化器11中实现液氧的气化，经过进一步降温后的尾气进入气液分离器12中进行分离气液，液体进入液态水收集装置14，其主要成分为水，且较为洁净，可作为循环水使用；分离气液的气体经气体干燥器13干燥后进入二氧化碳收集缓冲罐15中进行收集；上述通过水冷器11对废气进行降温，能够有效降低废气的温度，为气液分离器12高效彻底的分离二氧化碳和水奠定了基础。当处于富氧工况时，气态二甲醚与富氧在燃烧器8内发生燃烧反应后，炉内温度升高，加热工件，之后燃烧后的废气进入蓄热器9中，为蓄热器9提供热量；进一步地的废气进入二甲醚气化器3为二甲醚汽化提供热量，再进一步地经过水冷器10(此时水冷器10可以处于不开启的状态)进入液氧气化器11进一步降温；经过进一步降温后的尾气进入气液分离器12中进行分离气液，液体进入液态水收集装置14，其主要成分为水，且较为洁净，可作为循环水使用；分离气液的气体经通过气体干燥器13干燥后进入scr脱硝装置16内脱除少量氮氧化物，尾气由外排管道27直接外排；该外排的尾气主要成分为氮气和二氧化碳。
29.实例1：二甲醚储罐1中的液态二甲醚，压力为0.9mpag，温度为常温，经二甲醚进料调节阀2调节至进料量300kg/h并减压至0.25mpag，减压过程中部分二甲醚气化为气体，且温度降低至0℃以下，后二甲醚进入二甲醚气化器3升温至8℃以上，部分或完全气化为二甲醚气体；为二甲醚气体中不携带二甲醚液体，则需通过电加热辅助气化器4将二甲醚气体持续升温，保证电加热辅助气化器4出口二甲醚气体的温度≥40℃。气化后的二甲醚进入二甲醚缓冲罐5，用以保证二甲醚管网压力稳定，之后经二甲醚流量计6计量二甲醚流量，二甲醚减压阀7将气态二甲醚减压至10kpag以下，进入燃烧炉的燃烧器中。所述的液氧储罐17中的液态氧气，压力为0.6mpag，温度为-162℃，经液氧气化器11换热，压力不变，温度上升至常温，液氧彻底气化为氧气。后氧气经氧气调节阀18调节流量约为630kg/h，压力为0.1mpag，经氧气流量计19计量后，进入氧含量分析仪，分析氧气含量。此工况变频风机为关闭状态。经过氧含量分析仪20分析后的氧气经氧气减压阀21减压至10kpag后，进入蓄热器，提升自身温度至300-400℃，进入燃烧炉燃烧器与气态二甲醚接触发生燃烧反应。气态二甲醚与纯氧在燃烧器内发生燃烧反应后，炉内温度升高至所需温度，加热工件，之后燃烧后的废气进入蓄热器中，废气温度降低至130-140℃左右，压力为3kpag。之后废气进入二甲醚气化器，为二甲醚汽化提供热量，同时废气温度降低至85℃，其内有液体析出；后经循环水冷却废气温度至60℃，经液氧气化器进一步降温至10℃；之后物料进入气液分离器，分离气液，液体进入液态水收集装置，其主要成分为水，且较为洁净，脱除其中少量二氧化碳后，可作为循环水使用；气体经气体干燥器，脱除其中多余水分，可以得到纯度为99.99％以上的二氧化碳，用二氧化碳收集装置收集。
30.实例二：二甲醚储罐1中的液态二甲醚，压力为0.9mpag，温度为常温，经二甲醚进料调节阀2调节至进料量300kg/h并减压至0.25mpag，减压过程中部分二甲醚气化为气体，
且温度降低至0℃以下，后二甲醚进入二甲醚气化器3升温至8℃以上，部分或完全气化为二甲醚气体；为二甲醚气体中不携带二甲醚液体，则需通过电加热辅助气化器4将二甲醚气体持续升温，保证电加热辅助气化器4出口二甲醚气体≥40℃。气化后的二甲醚进入二甲醚缓冲罐5，用以保证二甲醚管网压力稳定，之后经二甲醚流量计6计量二甲醚流量，二甲醚减压阀7将气态二甲醚减压至10kpag以下，进入燃烧炉燃烧器。所述的液氧储罐17中的液态氧气，压力为0.6mpag，温度为-162℃，经液氧气化器11换热，压力不变，温度上升至常温，液氧彻底气化为氧气；后氧气经氧气调节阀18调节流量约为380kg/h，压力为0.1mpag，经氧气流量计19计量后，进入三通25中；此工况变频风机提供风量为840nm3/h，使空气进入三通25内。经过氧含量分析仪20分析后的氧气经氧气减压阀21减压至10kpag后，进入蓄热器，提升自身温度至300-400℃，进入燃烧炉燃烧器与气态二甲醚接触发生燃烧反应。气态二甲醚与富氧在燃烧器内发生燃烧反应后，炉内温度升高至所需温度，加热工件，之后燃烧后的废气进入蓄热器中，废气温度降低至130-140℃左右，压力为3kpag。之后废气进入二甲醚气化器，为二甲醚汽化提供热量，同时废气温度降低至80℃，其内有液体析出；后经液氧气化器进一步降温至65℃；之后物料进入气液分离器，分离气液，液体进入液态水收集装置，其主要成分为水，且较为洁净，脱除其中少量二氧化碳后，可作为循环水使用；气体经scr脱硝装置16处理后，脱除nox，进行尾气排放；上述气态二甲醚与富氧在燃烧器燃烧的工艺过程中，可以不开启水冷器10。
31.本实用新型通过二甲醚与富氧或纯氧进行燃烧，实现二甲醚气化、液氧气化、二甲醚纯氧或富氧燃烧，并进行燃烧热量最大程度利用，产生的尾气回收难度较低，能够实现二氧化碳零排放，与现有工艺相比，具有工艺路线设置合理，自动控制水平高，装置投资占地小，节能减排增效明显等优势。通过富氧或纯氧燃烧，减少燃烧过程中气体的参与量，随废气排放损失的热量，不仅能够减少二甲醚燃烧的消耗量，从燃料方面实现成本节约，并且该装置通过对整个过程当中能量的妥善考虑，实现各种能量的充分利用，减少能源浪费。另外该实用新型还考虑了碳排放问题，在纯氧工况下，能够实现装置无废气排放，在富氧工况下，能够实现排放气体中仅有对环境完全无害的氮气和二氧化碳，最终实现减排、降本、增效的三重作用。
32.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”等等应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。需要指出的是在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示它们的重要程度及顺序等。上文的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式、变更和改造均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种使用氧的二甲醚燃烧装置，包括二甲醚储罐(1)，其特征在于：所述二甲醚储罐(1)通过二甲醚气化器(3)的管程、电加热辅助气化器(4)以及二甲醚缓冲罐(5)与蓄热式燃烧炉(24)内燃烧器(8)的二甲醚进口相连，蓄热式燃烧炉(24)的废气出口通过蓄热器(9)的壳程与二甲醚气化器(3)的壳程相连；氧单元通过氧气减压阀(21)以及蓄热器(9)的管程与蓄热式燃烧炉(24)内燃烧器(8)的氧进口相连。2.根据权利要求1所述的一种使用氧的二甲醚燃烧装置，其特征在于：所述氧单元包括液氧储罐(17)，液氧储罐(17)通过液氧气化器(11)的管程与氧气减压阀(21)的进口端相连；所述二甲醚气化器(3)的壳程通过水冷器(10)的管程和液氧气化器(11)的壳程与废气处理单元相连。3.根据权利要求2所述的一种使用氧的二甲醚燃烧装置，其特征在于：所述废气处理单元包括与液氧气化器(11)的壳程相连的气液分离器(12)，气液分离器(12)的液相出口与液态水收集装置(13)相连；气液分离器(12)的气相出口通过气体干燥器(14)与二氧化碳收集缓冲罐(15)相连。4.根据权利要求3所述的一种使用氧的二甲醚燃烧装置，其特征在于：所述液氧气化器(11)的管程与氧气减压阀(21)的进口端之间依次设有氧气调节阀(18)、氧气流量计(19)、三通(25)以及氧含量分析仪(20)与氧气减压阀(21)的进口端。5.根据权利要求4所述的一种使用氧的二甲醚燃烧装置，其特征在于：所述三通(25)的第三端通过空气调节阀(26)与空气流量计(23)与变频风机(22)相连。6.根据权利要求5所述的一种使用氧的二甲醚燃烧装置，其特征在于：所述气体干燥器(14)的出口还通过scr脱硝装置(16)与外排管道(27)相连。7.根据权利要求1所述的一种使用氧的二甲醚燃烧装置，其特征在于：所述二甲醚储罐(1)和二甲醚气化器(3)的管程之间设有二甲醚进料调节阀(2)。8.根据权利要求1-7任一项所述的一种使用氧的二甲醚燃烧装置，其特征在于：所述二甲醚缓冲罐(5)与燃烧器(8)的二甲醚进口之间设有二甲醚流量计(6)和二甲醚减压阀(7)。

技术总结

本实用新型属于一种使用氧的二甲醚燃烧装置；包括二甲醚储罐，二甲醚储罐通过二甲醚气化器的管程、电加热辅助气化器以及二甲醚缓冲罐与蓄热式燃烧炉内燃烧器的二甲醚进口相连，蓄热式燃烧炉的废气出口通过蓄热器的壳程与二甲醚气化器的壳程相连；氧单元通过氧气减压阀以及蓄热器的管程与蓄热式燃烧炉内燃烧器的氧进口相连；通过以纯氧或富氧与二甲醚共同燃烧，不仅能够避免大量的氮气吸收热量从而造成热能损耗，还能够避免尾气中生成NOx增加尾气处理难度，同时还能够利用尾气对二甲醚进行气化，以达到提高二甲醚的燃烧性价的优点。以达到提高二甲醚的燃烧性价的优点。以达到提高二甲醚的燃烧性价的优点。