CN211667814U - 醇基燃料高温裂解制备燃气并燃烧的加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种醇基燃料高温裂解制备燃气并燃烧的加热装置，涉及醇基燃料利用设备领域。包括醇基燃烧机，在醇基燃烧机的上部外周固定设置有热量交换管。热量交换管呈螺旋结构，其底端与进风管固定连接，进风管的另一端与鼓风机固定连接。热量交换管及醇基燃烧机外固定设置有保温层，保温层的顶部固定设置有热量输送管，保温层的下部侧面开设有进气仓。本实用新型通过热量交换管及保温层的作用，使得装置内的温度能够控制并维持在指定的范围，从而加速裂解反应，于此同时，通过热量交换管进行前期的扫风将原来残留的其它排出，大大提高了装置的安全性。

Description

醇基燃料高温裂解制备燃气并燃烧的加热装置

技术领域

本实用新型涉及醇基燃料利用设备领域，特别涉及一种醇基燃料高温裂解制备燃气并燃烧的加热装置。

背景技术

以甲醇为主要原料的醇基燃料，在875℃以上高温状态下，会发生裂解反应，裂解成高热值的氢气（H2）和一氧化碳（CO），裂解率接近97%～98%；在有催化剂的催化作用之下，裂解温度会降低，裂解速度会加快。甲醇醇基燃料裂解可以实现用甲醇醇基燃料制备H2和CO，并将H2和CO作为燃料燃烧，从而获取高效率、高热值、低成本的燃气能源。甲醇醇基燃料的裂解物燃烧后的排放物只有水（H2O）和二氧化碳(CO2)，是环保、节能的清洁能源，是传统石化燃料（柴油、石油液化气、天然气等）的优良替代品，为保障我国能源安全起到重要作用。

但是现有的利用甲醇醇基燃料作为燃料来源的技术和设备存在的缺陷为：1、燃烧热值低，燃料耗量大、成本高，使得实际生产应用无法接受；2、燃烧不完全，环保不达标；3、燃烧后温度低，通常在800℃以下，无法满足需要高温的应用领域的需求；4、裂解设备结构复杂、体积庞大； 制备效率较低，效果差，制备气量慢且少，无法应用于需要连续燃烧大量燃气的生产需求；5、设备在制备燃气过程当中容易产生积碳，设备维修率高，维护难度大。6、设备在燃烧氢气和一氧化碳的过程中容易存在爆燃爆炸或泄漏中毒隐患。

经检索到有关的专利文献，列举一些如下：

1、CN201821212136.9一种具有高效燃烧的醇基燃烧机，包括预热件、储气室、分配件、气化室、导气件和输料管；所述输料管依序贯穿导气件、气化室，并插入气化室内设的阻挡件，所述气化室连接导气件顶部，所述导气件连接分配件，所述分配件设于储气室出口顶部，所述储气室底部设有预热件。本实用新型能对醇基液体燃料进行快速气化，从而实现彻底完全燃料，较大提高醇基液体燃料的利用率，燃烧产生的热量值高，而且燃烧底部无水分残留等特点。

2、CN201210217857.X 一种醇基燃烧器，包括设置有火焰喷嘴的燃烧器壳体，在壳体中安装有醇基燃料喷嘴以及点火器，燃料喷嘴通过燃料输送管道与一使燃料加速从燃料喷嘴中喷出的加速机连接。本发明结构简单，制造成本以及使用成本均较现有其他燃烧器低，醇基燃烧充分，利用率高，发热效率高，并且，也可通过对现有柴油燃烧器进行直接改造，成本更低，改造方便。

3、CN201620971142.7 燃醇基燃烧器包括炉筒和燃烧头，炉筒朝向燃烧头内设有喷嘴，喷嘴的前方设有旋流器，喷嘴的后方连接设有点火电极，点火电极的后方依次设有活动法兰、隔热垫、点火变压器和光敏电阻，点火电极与点火变压器连接，炉筒外设有风机电机，炉筒的后方设有蜗轮壳,蜗轮壳的下方设有风门壳,蜗轮壳的后方设电控箱,风门壳内设有油泵、油泵电机、油路分布器和与油路分布器连接的压力表，油路分布器连接有安全电磁阀和一段火电磁阀以及二段火电磁阀，油泵连接有进油软管和回油软管，喷嘴与回油软管之间设有一段火喷油枪和二段火喷油枪，如此达到点火方便，燃烧完全，火焰稳定，刚性强，不结焦，不堵塞，使用寿命长的有益效果。

4、CN201520308776.X 醇基燃烧器包括灶体和燃烧室，燃烧室设在灶体内部中央处，该燃烧室的入口管道设在灶体内壁上。本实用新型在灶体内壁上设置燃烧室入口管道，利用燃料燃烧对管道内燃料进行加热气化，并利用内壁中的预热管对燃料进行预热，结构巧妙，使用方便，燃烧效率高。

5、CN201721675441.7 一种醇基燃烧器，包括炉体，所述炉体上端一侧设置有进气通道，所述进气通道内部设置有进气风机，所述炉体另一侧设置有排气孔，所述进气通道与混合壳连接，所述混合壳一侧设置有燃料喷头，所述混合壳底部设置有单向阀，所述单向阀下端设置有喷射管，所述喷射管上设置有若干个喷射孔，所述炉体内侧壁上设置有隔热层。本实用新型使用时，燃料喷头与空气燃充分混合，提高了燃料燃烧充分性，且隔热层可以减少热量的损失，环保效果好动电机连接。本实用新型使用时，提高了燃料燃烧充分性，环保效果好。

从检索到的文献我们可以了解到，这些文献公开的技术均是致力于改进燃烧方法，或添加各种形式的燃烧辅助剂，或是改进炉具结构，从而改善甲醇醇基燃料的燃烧效率；很少有对甲醇醇基燃料进行高温裂解制备燃气并燃烧，进而提高燃烧效率，实现完全燃烧，降低燃料成本，提升燃烧炉温，实现连续快速制备燃气，减少积碳和维护成本，排除爆燃爆炸中毒隐患的。所以，需要对甲醇醇基燃料进行高温裂解制备燃气并燃烧的方法进行发明创新。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案实现：

一种醇基燃料高温裂解制备燃气并燃烧的加热装置，包括一醇基燃烧机，所述醇基燃烧机包括进油管，催化室，挡风板，气化室，辅助加热器，喷气嘴，挡风圈，下清理口；所述气化室上固定设置有挡风板，挡风板上固定设置有催化室，所述进油管的一端从气化室一侧穿入后朝上穿过挡风板入催化室内；挡风板上固定设置有喷气嘴，喷气嘴与所述气化室连通；挡风板还环设有挡风圈；气化室上设置有下清理口；

在所述醇基燃烧机的上部外周固定设置有热量交换管；

所述热量交换管呈螺旋结构，其底端与进风管固定连接，进风管的另一端与鼓风机固定连接；

所述热量交换管及醇基燃烧机外固定设置有保温层；

所述保温层的顶部固定设置有热量输送管；

所述保温层的下部侧面开设有进气仓。

优选地，所述催化室为上大下小的圆锥体结构，其内固定设置有催化件；

所述催化件与所述催化室的结构相互匹配，催化件为中空结构；

所述催化件的外壁与所述催化室的内壁设有空隙；

所述进油管从下往上贯穿过催化件。

优选地，所述挡风板上还开设有空气进气孔以及设置有上挡油圈；

所述上挡油圈呈环状结构，环绕于所述挡风圈外周；

所述空气进气孔环设在所述挡风圈与所述上挡油圈之间。

优选地，所述气化室的侧壁还固定环设有挡油板，该挡油板位于所述挡风板的下面，且外径大于所述挡风板的外径；

所述挡油板上环绕设置有下挡油圈。

优选地，所述保温层包括上保温层和下保温层，所述上保温层和下保温层通过下紧固件固定连接；所述上保温层和所述热量输送管通过上紧固件固定连接；

所述上保温层的内下部固定环设有托重突起件，托重突起件上面固定设置有所述热量交换管；

所述下保温层侧壁上开设有进气仓和仓门。

优选地，所述催化件的顶部固定设置有喷油嘴，该喷油嘴与所述进油管连通；

所述催化件采用铜锌镍基合金制成；

催化件上部为正立中空的圆锥体，下部为倒立中空的圆锥体，上下部焊接为一体；催化件在催化室从下往上三分之二位置处，通过点焊方式与催化室内壁固定连接。

优选地，所述催化室采用904L超级奥氏体不锈钢制成，其外部表面涂有耐1800℃高温隔热纳米陶瓷涂料；

所述挡风板采用圆形904L超级奥氏体不锈钢钢板制成；

所述气化室采用904L超级奥氏体不锈钢制成，其内壁为铜锌镍基合金，形状为中空密闭圆柱体，外直径与所述辅助加热器外直径相等。

优选地，所述催化件的外壁与所述催化室的内壁的空隙间隔为2cm。

优选地，热量交换管与醇基燃烧机围合形成的内部空间构成以裂解室，该裂解室内设置有热电偶。

优选地，所述热量输送管底部架在上保温层之上，其用不锈钢材料焊制而成；所述热量输送管的上部设成角度为0-90度的变径弯头形状，或圆桶形状，或倒立喇叭口形状。

本实用新型的有益效果包括：

整个气化、裂解、燃烧过程无高压力产生，不属于压力设备，因此使用本装置不需办理特种设备生产（使用）经营许可证。

催化室的材质采用904L超级奥氏体不锈钢(20Cr-24Ni-4.3Mo-1.5Cu), 熔点高达1390℃，在1200℃以下的持续高温下，耐甲醇腐蚀性能极好。催化室外表涂层材料是耐高温隔热纳米陶瓷涂料，涂上涂料后的催化室，外部可以承受的持续温度高达1800℃，能大大提高催化室的耐高温和耐腐蚀的能力。解决了甲醇醇基燃料裂解需要高温，但在高温状况下，设备又容易被甲醇腐蚀，使用年限大幅缩短，且会埋下各种生产安全隐患的问题。有效地保证了本装置的安全性能，确保高温裂解反应和燃烧长时间连续运行安全无故障。

甲醇醇基燃料的高温裂解反应主要发生在大空间且有宽阔出口的裂解室，积碳不易形成，即许燃烧过程有少许积碳产生，产生的积碳也能即时通过裂解室宽阔的出口，即时随着燃烧气体排出本装置外部；同时，在催化室和气化室设置有积碳清理口，定期打开清理口加注积碳清洗液，将积碳清洗排出。这些措施，使得本装置解决了甲醇醇基燃料燃烧时积碳容易形成，并难以清除，设备维修率高，维修难度大的难题。

采用商用甲醇智能控制无风机电子气化炉头系统进行辅助加热，该系统具有起热快，甲醇和电能耗量少、操作和维护简单等优点，使得本装置制备燃气启动的时间缩短，效率提高，维持了低生产成本的优势。

将低热值的甲醇醇基燃料制备成氢气和一氧化碳混合燃气，裂解后的燃气热值大幅高，裂解室温度可随意控制在900-1200℃之间，满足了绝大部分生产应用领域对温度的需求。解决了以往用利用甲醇醇基燃料存在的燃烧热值低，燃料耗量大、生产成本高，实际生产应用无法接受的难题。

采取先启动热量导风管的鼓风机扫气，接着多处点火电极启动持续点火，再加热气化炉，最后进油管件启动供入甲醇醇基燃料的步骤。停火时先停止供甲醇醇基燃料，让燃烧持续一段时间直至自动熄火。增加熄火保护装置。增加了挡油板、上下挡油圈。这些措施避免了甲醇醇基燃料或者是可爆混合气体残留在装置内，下次启动点火时存在爆燃爆炸的隐患和风险。

采取自动化控制器来控制温度，调节燃料和空气的供应，达到控制裂解室温度的精准稳定，从而保证燃气实现完全燃烧，燃烧后排放物为二氧化碳和水，排放物完全符合环保标准，极大减轻环境负担。

可根据实际生产应用领域的需要，将装置制作成可大可小的设备，甲醇醇基燃料可以瞬间完成裂解，裂解后的氢气和一氧化碳不需另行装罐储存，瞬间在同一装置内部被利用于燃烧，效率快且气量大，完全可满足各种应用领域连续生产所需大量燃气的生产需求。

燃烧后的排放物是高温水蒸汽气体和二氧化碳气体，是干净清洁的热风能量，可以直接用于食品级别的产品的烘干蒸煮生产，不需再增加食品级的热风交换系统才能用于食品加工生产，大幅提高了热利用效率。

附图说明

图1是本实用新型提供的实施例总体结构示意图；

图2是本实用新型提供的实施例主视图；

图3是本实用新型提供的实施例左视图；

图4是本实用新型提供的实施例俯视图；

图5是本实用新型提供的实施例剖视图；

图6是本实用新型提供的实施例爆炸图；

图7是本实用新型提供的实施例中醇基燃烧机的总体结构示意图；

图8是本实用新型提供的实施例中醇基燃烧机的主视图。

具体实施方式

为使本申请实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的图1~8，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，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方式，都属于本申请保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施方式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方式。

一种醇基燃料高温裂解制备燃气并燃烧的加热装置，包括一醇基燃烧机，醇基燃烧机可以直接采用现有成熟的燃烧机，比如：中国实用新型专利CN201821212136.9公开的一种具有高效燃烧的醇基燃烧机。或者在现有技术上进行改进优化，本实用新型提供的实施例中，醇基燃烧机至少包括进油管1，催化室2，挡风板4，气化室5，辅助加热器6，喷气嘴7，挡风圈9，下清理口17。气化室5上固定设置有挡风板4，挡风板4上固定设置有催化室2，进油管1的一端从气化室5一侧穿入后朝上穿过挡风板4入催化室2内；挡风板4上固定设置有喷气嘴7，喷气嘴7与气化室5连通；挡风板4还环设有挡风圈9；气化室5上设置有下清理口17。在醇基燃烧机的上部外周固定设置有热量交换管13。热量交换管13呈螺旋结构，其底端与进风管30固定连接，进风管30的另一端与鼓风机29固定连接。热量交换管13及醇基燃烧机外固定设置有保温层，保温层的顶部固定设置有热量输送管14。保温层的下部侧面开设有进气仓27。

以上是最简单的之间采用现有燃烧机制成的加热装置，为了使得其具有更突出的有点，在上述基础上可以进一步优化：

如图5-8所示，催化室2为上大下小的圆锥体结构，其内固定设置有催化件3，催化件3与催化室2的结构相互匹配，催化件3为中空结构。催化件3的外壁与催化室2的内壁设有空隙。进油管1从下往上贯穿过催化件3。

挡风板4上还开设有空气进气孔10以及设置有上挡油圈19，上挡油圈19呈环状结构，环绕于挡风圈9外周，空气进气孔10环设在挡风圈9与上挡油圈19之间。

气化室5的侧壁还固定环设有挡油板18，该挡油板18位于挡风板4的下面，且外径大于挡风板4的外径。挡油板18上环绕设置有下挡油圈20。

保温层包括上保温层11和下保温层21，上保温层11和下保温层21通过下紧固件24固定连接；上保温层11和热量输送管14通过上紧固件23固定连接。上保温层11的内下部固定环设有托重突起件22，托重突起件22上面固定设置有热量交换管13。下保温层21侧壁上开设有进气仓27和仓门28。

催化件3的顶部固定设置有喷油嘴32，该喷油嘴32与进油管1连通。催化件3采用铜锌镍基合金制成。催化件3上部为正立中空的圆锥体，下部为倒立中空的圆锥体，上下部焊接为一体；催化件3在催化室2从下往上三分之二位置处，通过点焊方式与催化室2内壁固定连接。

催化室2采用904L超级奥氏体不锈钢制成，其外部表面涂有耐1800℃高温隔热纳米陶瓷涂料，挡风板4采用圆形904L超级奥氏体不锈钢钢板制成，气化室5采用904L超级奥氏体不锈钢制成，其内壁为铜锌镍基合金，形状为中空密闭圆柱体，外直径与辅助加热器6外直径相等。催化件3的外壁与催化室2的内壁的空隙间隔为2cm。

热量交换管13与醇基燃烧机围合组成的内部空间构成以裂解室12，该裂解室12内设置有热电偶15。热量输送管14底部架在上保温层11之上，其用不锈钢材料焊制而成；热量输送管14的上部设成角度为0-90度的变径弯头形状，或圆桶形状，或倒立喇叭口形状。

为了能够充分说明本装置的结构、工作原理以及优点，在一实施例中：

如图1~8所示，进油管1件由进油管1、喷油嘴32、进油管1快速接头、甲醇液体单向阀、甲醇专用供油泵、电磁继电器、自动控制器组成。进油管1依序贯穿气化室5侧部、挡风板4中央、催化件3下部中央，催化件3上部中央。进油管1出口在催化件3顶部中央并相互焊接牢固。进油管1出口安装有喷油嘴32。喷油嘴32可以将进油管1喷出的燃料雾化为细小颗粒，可以使燃料的裂解反应更充分更快。

催化室2上部为球弧密闭形状，下部为倒立圆锥体形状并在下端开口。上部和下部焊接连成一体。催化室2顶部中央开孔留有一个上清理口16。

催化室2材质为904L超级奥氏体不锈钢(20Cr-24Ni-4.3Mo-1.5Cu)，外部表面涂有耐1800℃高温隔热纳米陶瓷涂料。904L不锈钢喷涂涂料处理后可以使催化室2即使在高温环境下也不易被甲醇腐蚀。

催化件3整体位于催化室2内部，材质为铜锌镍基合金，对甲醇醇基燃料的裂解反应具有催化作用。催化件3上部为正立中空的圆锥体，下部为倒立中空的圆锥体，上下部焊接为一体。催化件3在催化室2从下往上三分之二位置处，与催化室2内部用点焊方式相焊接，此三分之二位置处的外壁温度是最高的，可以让催化室2内的燃料接触到最高的温度而使裂解效率更高。催化件3与催化室2内部相焊接处留有多处2厘米宽的空隙，催化件3下部与催化室2内部间隔2厘米宽的空隙。

挡风板4为圆形904L超级奥氏体不锈钢钢板，中央开具与催化室2下部开口直径相同的孔，并与催化室2下部完全焊接，使得催化室2和气化室5通过挡风板4中央的孔连通在一起。

挡风板4上从内向外布置有喷气嘴7、点火电极、熄火保护传感针、挡风圈9、热电偶15、空气进气孔10、上挡油圈19。

气化室5材质外壁为904L超级奥氏体不锈钢，内壁为铜锌镍基合金，形状为中空密闭圆柱体，外直径与辅助加热器6外直径相近。气化室5上部无盖板，与挡风板4居中完全焊接在一起。气化室5侧面下部开孔留有一个下清理口17。气化室5兼备气化、催化、清理积碳作用。催化室2和气化室5内部温度通常为300-600℃，是甲醇醇基燃料发生催化裂解反应的主要空间；发生高温裂解反应的主要空间在裂解室12。

辅助加热器6采用商业化的甲醇智能控制无风机电子气化炉头系统。此系统自动化程度高、点火简单、起热快、耗能少、火力足、温度高、环保安全，特别适合于给气化室5加热。外直径与气化室5外直径相近，可以让气化室5最大效果得到受热。

喷气嘴7采用市面上用于甲醇燃烧机的大孔径带罗丝的喷油嘴，在挡风板4上钻孔开罗丝，拧紧喷气嘴7于罗丝上。有罗丝可以方便清理积碳时检修维护更换。钻孔开罗丝处，位于催化室2下部与挡风板4焊接处之外，且在气化室5内壁之内。喷气嘴7数量依据需要设置为4个及以上，均匀分布于挡风板4上。

点火件由点火电极、耐高温高压导线、高压转换器、点火控制器，熄火保护传感器组成，点火电极安装有4根为佳，和熄火保护传感器均匀分布固定在挡风板4上，接近喷油嘴32的位置。4根点火电极，可以极大地保障点火的无故障率。熄火保护传感器可以在检测到无火焰时自动关闭进油件电源。

挡风圈9为高15厘米，板厚3毫米的不锈钢钢板围成的圆环，焊接在挡风板4上，围在喷气嘴7、点火电极、熄火保护传感器之外。挡风圈9的目的是不让从空气进气孔10进来的空气直接猛烈吹到喷气嘴7，以便让从喷气嘴7高速喷出来的气化燃料直接喷射进入裂解室12中央接触到高温高热的环境，实现裂解反应后，才与空气进气孔10进来的空气混合并点火燃烧。同时挡风圈9可以让点火初期的火焰不易被吹灭。

空气进气孔10为直径2-5厘米的孔，均匀开具于挡风板4上，位于挡风圈9和气化室5外侧。数量为10个以上。空气进气孔10的目的是让饱和空气均匀被吸入裂解室12，参与燃烧。空气从空气进气孔10进入裂解室12形成的急促气流，可以协助将热量输送到热量输送管14的外部，供实际生产使用。

保温层分为上保温层11和下保温层21，以中空圆柱体为最佳形状。保温层将热量交换管13、催化室2、挡风板4、气化室5包围于内。保温层外壁以钢板圆筒为佳，内壁为耐火隔热材料构成。保温层内径与催化室2上部的最大外径部位间隔10-20厘米的空隙为佳。

热量输送管14、上保温层11、下保温层21使用上、下紧固件24相互牢固连接，以方便运输和拆装检修维护。保温层可以使裂解室12热量不向外辐射耗散，保障裂解室12温度维持在设定的温度要求。

裂解室12为上保温层11、挡风板4、催化室2、热量输送管14四者之间形成的空间。裂解室12温度通常达到900-1200℃，是甲醇醇基燃料发生高温裂解反应的主要空间。

热量交换管13件由鼓风机29、进风管30口、螺旋交换管、出风管31口组成，螺旋交换管材质为不锈钢钢管绕制而成，管径为60-150mm为佳。螺旋交换管放置于保温层和催化室2之间，与保温层紧贴在一起，螺旋交换管内径与催化室2上部的最大外径部位间隔5-10厘米空隙为佳。热量交换管13件高度与催化室2同高，出口位于催化室2之上，并和热量输送管14朝向同一个方向。

热量输送管14底部架在上保温层11之上，用不锈钢材料焊制而成，可根据需要，上部设计成角度为0-90度的变径弯头形状，或圆桶形状，或倒立喇叭口形状。实现将裂解室12的热量或火焰按生产需求调配到适当的出火口方向。

温度控制件由热电偶15、耐高温信号传导线、温度控制器组成。热电偶15贯穿挡风板4与挡油板18，或贯穿保温层，插入到裂解室12中央，通过温度控制器与进油管1件的油量控制器实行联动，精准实现将裂解室12的温度保持在900-1200℃的最佳裂解温度和生产应用温度范围内。

清理口分为上清理口16和下清理口17，上清理口16开孔并开罗丝于催化室2顶部中央，下清理口17开孔并开罗丝于气化室5侧面下部，清理口用罗栓拧紧和用高温密封胶密封。

挡油板18材质为中空圆形不锈钢板材，在气化室5高1/2的位置与气化室5焊接连成一体。挡油板18作用是承接住因操作人员操作失误导致燃料进油量太大，气化不完全，而从喷气嘴7喷出的液体燃料。

挡油圈分为上挡油圈19和下挡油圈20，为高5-10厘米，板厚1-3毫米的不锈钢板围成的圆环，分别焊接于挡风板4和挡油板18的外侧边缘。挡油圈的作用是承接住因操作人员操作失误导致燃料进油量太大，气化不完全，而从喷气嘴7喷出的液体燃料。

工作时：

第一步，启动鼓风机29，将新鲜空气鼓入热量交换管13，并从热量交换管13出口喷出，形成负压，带动裂解室12的空气对流，将上次燃烧后可能形成的可燃混合气扫气排出到本装置的外部。持续1-3分钟，以达到充分扫气的效果。

第二步，启动辅助加热器6对气化室5进行加热。持续1-3分钟，以达到气化室5整体温度升高至200℃以上。

第三步，启动点火件给4根点火电极加电，持续加电至点火成功。

前3步有严格的操作顺序。可杜绝一次点火不成功，需进行二次点火，但可燃混合气已进入裂解室12达到一定浓度，容易产生爆燃爆炸隐患。此措施有效解决了现有技术存在的燃烧甲醇醇基燃料容易产生爆燃或爆炸的风险隐患。

第四步，启动进油管1件1进行供燃料，进油管1件1通过位于出口处的喷油嘴32，将甲醇醇基燃料液体喷射入催化室22，形成细微的液体雾状颗粒；雾状液体碰到催化室2密闭的球弧形状的上部，回落接触到催化件33，发生催化作用，一部分燃料开始进行裂解反应，变为含甲醇、氢气、一氧化碳的气液混合体；气液混合体顺着催化室2内壁被动往催化室2下部出口流出，压入气化室5；气液混合体接触到气化室5内壁，继续进行催化裂解反应；

经辅助加热器6加热后的气化室5温度不断上升到300-400℃以上，促使气液混合体在气化室5继续气化完全变为可燃气体；

气化室5与挡风板4的喷气嘴7是相联通的，一开始可燃气体从喷气嘴7被缓和喷入裂解室12，加电后的点火系统对喷入裂解室12的可燃气体进行点火燃烧，点火过程温和安全；

空气进气孔10与裂解室12是连通的，燃烧产生的负压将外部空气从空气进气孔10吸入到裂解室12参与燃烧。吸入的空气产生的强劲气流，不但参与了燃烧变成高温气体，还协助将燃烧气流推送到热量输送管14并往外输出，不需使用大功率鼓风机即可将热量输出，节省了电能。同时，不需要用到鼓风机将冷空气吹入裂解室才能实现将热量输出后，大幅降低了热能的损耗。

点火燃烧后的热量使裂解室12温度不断升高，围合组成裂解室12的催化室2、挡风板4（气化室5上部）、上保温层11、热量交换管13接受到裂解室12的燃烧热量后，温度也同步升高。从而使得催化室2、气化室5里面液体燃料快速气化，可燃气体剧增，进而从喷气嘴7被动急促喷入裂解室12，可燃气体遇到裂解室12的高温环境，或接触到高温的催化室2、气化室5、保温层、热量交换管13的外壁，发生更加猛烈的高温裂解反应，生成氢气和一氧化碳的效率和速度成倍提升。氢气、一氧化碳、甲醇可燃气体在裂解室12中上部被点燃，发生猛烈的燃烧，燃烧后的热量通过热量输送管14输出以供实际生产应用场景使用。

热量交换管13用鼓风机29从外部向管径内部鼓入新鲜空气，管径在裂解室12吸收热量，传导给管径内部的新鲜空气，受热后的新鲜空气从热量交换管13出口快速喷出，并引导裂解室12的热量朝热量输送管14出口的方向喷射出去。热量交换管13的使用，提升了热能的利用率，使得鼓入的新鲜空气是高温的，不至于将裂解室12和生产应用场景的热量给稀释。又能起到引导热量跟随风向流动的作用。

温度控制件的热电偶15穿入到裂解室12中央，随时监测裂解室12的温度。并与进油管1件、鼓风机29的自动控制系统联动，调整燃料和空气的供给，以保证裂解室12温度精准控制在900-1200℃之间，达到最佳裂解温度，提高裂解效率和速度，保证了燃气不但能完全燃烧，而且气量足，满足了连续生产的需求。同时，裂解室12内部温度即是热量输送管14的输出温度， 900-1200℃这个温度范围，满足了绝大部分生产应用领域对温度的需求。

通过上述说明，能够看出本装置的整个气化、裂解、燃烧过程无高压力产生，不属于压力设备，因此使用本装置不需办理特种设备生产（使用）经营许可证。

催化室的材质采用904L超级奥氏体不锈钢(20Cr-24Ni-4.3Mo-1.5Cu), 熔点高达1390℃，在1200℃以下的持续高温下，耐甲醇腐蚀性能极好。催化室外表涂层材料是耐高温隔热纳米陶瓷涂料，涂上涂料后的催化室，外部可以承受的持续温度高达1800℃，能大大提高催化室的耐高温和耐腐蚀的能力。解决了甲醇醇基燃料裂解需要高温，但在高温状况下，设备又容易被甲醇腐蚀，使用年限大幅缩短，且会埋下各种生产安全隐患的问题。有效地保证了本装置设备的安全性能，确保高温裂解反应和燃烧长时间连续运行安全无故障。

甲醇醇基燃料的高温裂解反应主要发生在大空间且有宽阔出口的裂解室，积碳不易形成，即许燃烧过程有少许积碳产生，产生的积碳也能即时通过裂解室宽阔的出口，即时随着燃烧气体排出本装置外部；同时，在催化室和气化室设置有积碳清理口，定期打开清理口加注积碳清洗液，将积碳清洗排出。这些措施，使得本装置解决了甲醇醇基燃料燃烧时积碳容易形成，并难以清除，设备维修率高，维修难度大的难题。

采用商用甲醇智能控制无风机电子气化炉头系统进行辅助加热，该系统具有起热快，甲醇和电能耗量少、操作和维护简单等优点，使得本装置制备燃气启动的时间缩短，效率提高，维持了低生产成本的优势。

将低热值的甲醇醇基燃料制备成氢气和一氧化碳混合燃气，裂解后的燃气热值大幅高，裂解室温度可随意控制在900-1200℃之间，满足了绝大部分生产应用领域对温度的需求。解决了以往用利用甲醇醇基燃料存在的燃烧热值低，燃料耗量大、生产成本高，实际生产应用无法接受的难题。

采取先启动热量导风管的鼓风机扫气，接着多处点火电极启动持续点火，再加热气化室，最后进油管件启动供入甲醇醇基燃料的步骤。停火时先停止供甲醇醇基燃料，让燃烧持续一段时间直至自动熄火。增加熄火保护装置。增加了挡油板、上下挡油圈。这些措施避免了甲醇醇基燃料或者是可爆混合气体残留在装置内，下次启动点火时存在爆燃爆炸的隐患和风险。

采取自动化控制器来控制温度，调节燃料和空气的供应，达到控制裂解室温度的精准稳定，从而保证燃气实现完全燃烧，燃烧后排放物为二氧化碳和水，排放物完全符合环保标准，极大减轻环境负担。

可根据实际生产应用领域的需要，将装置制作成可大可小的设备，甲醇醇基燃料可以瞬间完成裂解，裂解后的氢气和一氧化碳不需另行装罐储存，瞬间在同一装置内部被利用于燃烧，效率快且气量大，完全可满足各种应用领域连续生产所需大量燃气的生产需求。

燃烧后的排放物是高温水蒸汽气体和二氧化碳气体，是干净清洁的热风能量，可以直接用于食品级别的产品的烘干蒸煮生产，不需再增加食品级的热风交换系统才能用于食品加工生产，大幅提高了热利用效率。

Claims (10)

1.一种醇基燃料高温裂解制备燃气并燃烧的加热装置，包括一醇基燃烧机，所述醇基燃烧机包括进油管(1)，催化室(2)，挡风板(4)，气化室(5)，辅助加热器(6)，喷气嘴(7)，挡风圈(9)，下清理口(17)；所述气化室(5)上固定设置有挡风板(4)，挡风板(4)上固定设置有催化室(2)，所述进油管(1)的一端从气化室(5)一侧穿入后朝上穿过挡风板(4)入催化室(2)内；挡风板(4)上固定设置有喷气嘴(7)，喷气嘴(7)与所述气化室(5)连通；挡风板(4)还环设有挡风圈(9)；气化室(5)上设置有下清理口(17)；

其特征在于：在所述醇基燃烧机的上部外周固定设置有热量交换管(13)；

所述热量交换管(13)呈螺旋结构，其底端与进风管(30)固定连接，进风管(30)的另一端与鼓风机(29)固定连接；

所述热量交换管(13)及醇基燃烧机外固定设置有保温层；

所述保温层的顶部固定设置有热量输送管(14)；

所述保温层的下部侧面开设有进气仓(27)。

2.根据权利要求1所述的醇基燃料高温裂解制备燃气并燃烧的加热装置，其特征在于：

所述催化室(2)为上大下小的圆锥体结构，其内固定设置有催化件(3)；

所述催化件(3)与所述催化室(2)的结构相互匹配，催化件(3)为中空结构；

所述催化件(3)的外壁与所述催化室(2)的内壁设有空隙；

所述进油管(1)从下往上贯穿过催化件(3)。

3.根据权利要求1所述的醇基燃料高温裂解制备燃气并燃烧的加热装置，其特征在于：

所述挡风板(4)上还开设有空气进气孔(10)以及设置有上挡油圈(19)；

所述上挡油圈(19)呈环状结构，环绕于所述挡风圈(9)外周；

所述空气进气孔(10)环设在所述挡风圈(9)与所述上挡油圈(19)之间。

4.根据权利要求1所述的醇基燃料高温裂解制备燃气并燃烧的加热装置，其特征在于：

所述气化室(5)的侧壁还固定环设有挡油板(18)，该挡油板(18)位于所述挡风板(4)的下面，且外径大于所述挡风板(4)的外径；

所述挡油板(18)上环绕设置有下挡油圈(20)。

5.根据权利要求1所述的醇基燃料高温裂解制备燃气并燃烧的加热装置，其特征在于：

所述保温层包括上保温层(11)和下保温层(21)，所述上保温层(11)和下保温层(21)通过下紧固件(24)固定连接；所述上保温层(11)和所述热量输送管(14)通过上紧固件(23)固定连接；

所述上保温层(11)的内下部固定环设有托重突起件(22)，托重突起件(22)上面固定设置有所述热量交换管(13)；

所述下保温层(21)侧壁上开设有进气仓(27)和仓门(28)。

6.根据权利要求2所述的醇基燃料高温裂解制备燃气并燃烧的加热装置，其特征在于：

所述催化件(3)的顶部固定设置有喷油嘴(32)，该喷油嘴(32)与所述进油管(1)连通；

所述催化件(3)采用铜锌镍基合金制成；

催化件(3)上部为正立中空的圆锥体，下部为倒立中空的圆锥体，上下部焊接为一体；催化件(3)在催化室(2)从下往上三分之二位置处，通过点焊方式与催化室(2)内壁固定连接。

7.根据权利要求1～6任一项所述的醇基燃料高温裂解制备燃气并燃烧的加热装置，其特征在于：

所述催化室(2)采用904L超级奥氏体不锈钢制成，其外部表面涂有耐1800℃高温隔热纳米陶瓷涂料；

所述挡风板(4)采用圆形904L超级奥氏体不锈钢钢板制成；

所述气化室(5)采用904L超级奥氏体不锈钢制成，其内壁为铜锌镍基合金，形状为中空密闭圆柱体，外直径与辅助加热器(6)外直径相等。

8.根据权利要求2所述的醇基燃料高温裂解制备燃气并燃烧的加热装置，其特征在于：

所述催化件(3)的外壁与所述催化室(2)的内壁的空隙间隔为2cm。

9.根据权利要求1所述的醇基燃料高温裂解制备燃气并燃烧的加热装置，其特征在于：

热量交换管(13)与醇基燃烧机围合而成的内部空间构成裂解室(12)，该裂解室(12)内设置有热电偶(15)。

10.根据权利要求1所述的醇基燃料高温裂解制备燃气并燃烧的加热装置，其特征在于：

所述热量输送管(14)底部架在上保温层(11)之上，其用不锈钢材料焊制而成；所述热量输送管(14)的上部设成角度为0-90度的变径弯头形状，或圆桶形状，或倒立喇叭口形状。

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