[go: up one dir, main page]

CN2878940Y - 气体燃料催化燃烧器 - Google Patents

气体燃料催化燃烧器 Download PDF

Info

Publication number
CN2878940Y
CN2878940Y CN200620001009.5U CN200620001009U CN2878940Y CN 2878940 Y CN2878940 Y CN 2878940Y CN 200620001009 U CN200620001009 U CN 200620001009U CN 2878940 Y CN2878940 Y CN 2878940Y
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalytic combustion
gas
catalytic
chamber
combustion chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN200620001009.5U
Other languages
English (en)
Inventor
何洪
戴洪兴
訾学红
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN200620001009.5U priority Critical patent/CN2878940Y/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN2878940Y publication Critical patent/CN2878940Y/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Landscapes

  • Gas Burners (AREA)

Abstract

本实用新型为一种气体燃料催化燃烧器，具体涉及一种用于供暖或加热(热风)系统的催化燃烧器。本实用新型的预混室(1)内布置有空气导流管(2)与旋风导流面(3)，使燃气与空气在很小的空间内迅速混合均匀；催化燃烧室由两个催化燃烧室组成，将催化燃烧区域分为富燃区和贫燃区，在两个催化燃烧室之间设有一个二次燃气或空气混合室(10)，室内设有四个切向的燃气或空气喷嘴(11)，形成旋流，使二次燃气或空气与燃气充分混合。预混室与第一催化燃烧室之间设有一个金属多孔板(4)，防止该装置点火时出现回火现象。本实用新型实现了气体燃料(天然气、煤气或液化石油气)高效低排放的目的。

Description

气体燃料催化燃烧器
技术领域
本实用新型涉及一种用于供暖或加热(热风)系统的催化燃烧器，它的燃料为天然气，煤气或液化石油气，属于能源利用领域。
背景技术
气体燃烧方式有扩散燃烧和预混燃烧，两者均为火焰燃烧。现代科学研究证明，火焰燃烧有两大致命的缺点：(1)火焰燃烧是燃烧物质在自由基参与下的氧化反应，涉及到自由基(特别是氧自由基)的气相引发，不可避免地生成部分电子激发态产物，以可见光的形式释放能量。这部分能量无法利用而损失掉，造成能量利用率低。(2)自由基的气相引发使空气中的氮气参与燃烧反应而形成毒性污染物NOx，低的燃烧效率产生可观的未完全燃烧的HC和CO，排入大气会造成环境污染。
解决火焰燃烧的低效和高排放的有效途径之一是催化燃烧，具有燃烧效率高(CO和未完全燃烧的HC排放低)、燃烧温度低(＜1200℃，因此NOX排放低)、燃烧过程稳定可控(通过控制催化反应)等优点。催化燃烧是低碳烃在催化剂表面进行的氧化反应，是一种以无焰燃烧为主的燃烧方式。
催化燃烧技术应用的关键是设计、研究和开发出高效催化燃烧器，目前，市场上没有类似的催化燃烧器，而一般常规的气体燃烧器存在NOx排放高的问题。利用催化燃烧技术的炉灶，难以在工业领域和作为供热系统得燃烧器使用。
实用新型内容
本实用新型的目的是解决现有燃烧器存在的NOx排放高的问题以及催化燃烧炉灶应用范围小等问题，为将催化燃烧技术应用到工业加热烘干和供热领域，提出一种可实现高效低排放的气体燃料催化燃烧器。
本实用新型所采用的具体技术方案参见图1～图9。本实用新型主要由预混室1和催化燃烧室组成，预混室1内设有两个气流流动方向相反的由两个1/4圆弧的圆形管组成的空气导流管2，还设有旋风导流面3，旋风导流面3由四个1/4圆弧的圆柱面组成，旋风导流面中心位置的两个1/4圆弧半径为外侧的两个1/4圆弧半径的1/6～1/3，圆弧柱面之间光滑连接。这种结构使空气在预混室内形成两个旋转方向相反的涡流，两个气体涡流相切之处设有燃气进气喷嘴，在气体涡流中燃气与空气得到充分的混合。催化燃烧室由第一催化燃烧室5和第二催化燃烧室9两个催化燃烧室组成，第一催化燃烧室5下部设有点火器6，第一催化燃烧室内安装2～3层催化燃烧催化剂层7、其中第一层催化剂为Pt或Pd/CeO2/Al2O3/陶瓷蜂窝催化剂，第二层和第三层催化剂为CeO2/Mn基六铝酸盐/蜂窝催化剂。预混室1与催化燃烧室之间设有一个孔径为0.5～5mm的金属多孔板4，可增加燃气流速，使其大于火焰传播速度，防止该装置点火时出现回火现象。第二催化燃烧室内安装有另一催化燃烧催化剂层12，分为2～3层，催化剂均为CeO2/Mn基六铝酸盐/蜂窝催化剂。蜂窝载体的材料是堇箐石、莫来石或金属蜂窝，蜂窝孔可以为方形、平行四边形或圆形，蜂窝孔的截面积为1～9mm2。每一层催化燃烧催化剂层之间设有陶瓷支撑环8。在第一催化燃烧室5和第二催化燃烧室9之间设有一个二次燃气或空气混合室10，将催化燃烧室分为两个燃烧区域，在第一催化燃烧室和第二催化燃烧室内可分别实现富燃和贫燃燃烧，达到控制燃烧过程，减少排放的目的。二次燃气或空气混合室室内设有四个切向的燃气或空气喷嘴11，形成旋流，使二次燃气或空气与燃气充分混合。第一催化燃烧室5和第二催化燃烧室9的中心位置设有热电偶套管17，可以分别测量每一催化床层上端面的温度，并与自控单元和燃气比例阀配合达到可控催化燃烧的目的。在作为供暖设备应用时，该装置设有列管式换热器13，如果不安装列管式换热器，通过该设备可以提供温度为800～1200℃的热空气，可以应用于工业烘干等设备。
本实用新型的设计原理为：催化燃烧是在催化剂表面上的无焰燃烧，可以降低燃烧器的最高燃烧温度，从而减少NOx的产生。由于催化燃烧催化剂为蜂窝状，燃气与空气进入催化剂之前必须充分混合均匀，此外，催化燃烧过程应稳定可控。因此，本实用新型设计了(a)切向涡流预混装置，使燃气与空气在很小的空间内迅速混合均匀；(2)将燃烧区域分为两段，并在两段燃烧区域之间设计了具有四个二次燃气(空气)切向进气喷嘴的二次燃气(空气)混合室，此项设计可以将催化燃烧区域分为富燃区和贫燃区，或分两阶段燃烧(或称为二次喷射分层燃烧)，控制和调整主燃气和二次燃气及空气(或二次空气)的量，可以实现燃气的均匀可靠稳定的燃烧，并将最高燃烧温度控制在小于1200℃，使该设备的NOx排放小于5ppm。
本实用新型实现了气体燃料(天然气、煤气或液化石油气)高效低排放的目的。
附图说明
图1气体燃料催化燃烧器的组装示意图；
图2气体燃料催化燃烧器结构图；
图3燃气预混室俯视图；
图4燃气预混室结构图；
图5多孔板的结构图；
图6催化剂床层结构图；
图7二次燃气(空气)混合室结构图；
图8列管式换热器结构图；
图9气体燃料催化燃烧器燃烧过程控制流程图，其中，顶部左侧箭头表示进水，右侧箭头表示出水，中部的催化剂层将催化床层温度信号21送入电子控制单元15，电子控制单元15发出燃气阀与空气阀控制信号20来控制燃料气18与空气19的进气量。
1、燃气预混室，2、空气导流管，3、旋风导流面，4、金属多孔板，5、第一催化燃烧室，6、点火器，7、催化燃烧催化剂层，8、陶瓷支撑环，9、第二催化燃烧室，10、二次燃气或空气混合室，11、燃气或空气喷嘴，12、另一催化燃烧催化剂层，13、列管式换热器，14、燃气喷嘴，15、电子控制单元，16、进气口，17、热电偶套管，18、燃料气，19、空气，20、空气阀控制信号，21、催化床层温度信号。
具体实施方式
现参照附图对本实用新型的优选实施例来进行具体描述。
参照图1和图2，该催化燃烧炉包括：燃气预混室1、第一催化燃烧室5、第二催化燃烧室9、二次燃气或空气混合室10、列管式换热器13五个主要部分。
预混室1内的空气导流管2由两个1/4圆弧的圆形管组成，旋风导流面3由四个1/4圆弧的圆柱面组成，旋风导流面中心位置的两个1/4圆弧半径为外侧的两个1/4圆弧半径的1/5。催化燃烧室由第一催化燃烧室5和第二催化燃烧室9两个催化燃烧室组成，第一催化燃烧室5下部设有点火器6，第一催化燃烧室内安装2层催化燃烧催化剂层7、其中第一层催化剂为Pt或Pd/CeO2/Al2O3/陶瓷蜂窝催化剂，第二层催化剂为CeO2/Mn基六铝酸盐/陶瓷蜂窝催化剂。第二催化燃烧室内安装有另一催化燃烧催化剂层12，分为2层，催化剂均为CeO2/Mn基六铝酸盐/陶瓷蜂窝催化剂。蜂窝载体的材料是莫来石，蜂窝孔可以为方形，蜂窝孔的截面积为4mm2。每一层催化燃烧催化剂层之间设有陶瓷支撑环8。在第一催化燃烧室5和第二催化燃烧室9之间设有一个二次燃气或空气混合室10，室内设有四个切向的燃气或空气喷嘴11，形成旋流，使二次燃气或空气与燃气充分混合。第一催化燃烧室5和第二催化燃烧室9的中心位置设有热电偶套管17，可以分别测量每一催化床层上端面的温度，并与自控单元和燃气比例阀配合达到可控催化燃烧的目的。
在启动该燃烧器时，少量燃气和空气通过比例调节阀(未示出)从进气口16喷入燃气预混室中，其中空气从两个1/4圆弧形的空气导流管2中喷出，在两个1/4圆弧的圆柱形导流面3的作用下形成两个旋转方向相反的涡流，燃气在两个旋转涡流的相切处由燃气进口14喷出，在燃气预混室内空气混合均匀，参加图3和图4，然后，混合燃气通过多孔金属板4，参见图5，形成平流进入第一催化燃烧室，多孔金属板孔径为1.5mm，使燃气流速度大于火焰传播速度，防止该装置点火时出现回火现象。然后，混合燃气在多孔金属板上端被点燃，加热第一催化燃烧室中的催化剂，当第一层催化剂7上表面温度达到燃气在催化剂上的起燃温度时，电子控制单元15将空气和燃气阀关闭0.5秒钟，使第一催化燃烧室中的明火消失，燃气直接与催化剂层7和催化剂层12表面接触，进行催化燃烧。然后，根据各催化床层12的温度和预定的功率调节主燃气和空气以及二次燃气和空气的流量，调节量和频率根据催化剂床层12温升而确定，此时可以实现富燃和贫燃的双区域催化燃烧。二次燃气或空气混合室10内设有四个切向的燃气(空气)喷嘴11，使二次空气(燃气)与主燃气混合均匀，参见图7。通过该设备可以提供温度为800～1200℃的热空气，可以应用于工业烘干等设备，如加装上本实用新型所述的列管式换热器13，参见图8，该设备即可应用于供热系统。本实用新型实例装置的功率为12-48kw/h。

Claims (8)

1、一种气体燃料催化燃烧器，包括预混室(1)和催化燃烧室，其特征在于：沿预混室(1)内壁面相对位置布置有空气导流管(2)与旋风导流面(3)，均为对称结构；空气导流管(2)由两个1/4圆弧的圆形管组成，空气的进气口设在空气导流管的中心位置，旋风导流面(3)由四个1/4圆弧的圆柱面组成，旋风导流面中心位置的两个1/4圆弧半径小于外侧的两个1/4圆弧半径，圆弧柱面之间光滑连接；催化燃烧室由第一催化燃烧室(5)和第二催化燃烧室(9)两个催化燃烧室组成，第一催化燃烧室(5)下部设有点火器(6)，第一催化燃烧室内安装催化燃烧催化剂层(7)、第二催化燃烧室内安装有另一催化燃烧催化剂层(12)，在第一催化燃烧室(5)和第二催化燃烧室(9)之间设有一个二次燃气或空气混合室(10)，室内设有四个切向的燃气或空气喷嘴(11)。
2、根据权利要求1所述的气体燃料催化燃烧器，其特征在于：所述的预混室(1)中旋风导流面(3)的中心位置的两个1/4圆弧半径为外侧的两个1/4圆弧半径的1/6～1/3，预混室的中心位置设有燃气喷嘴(14)。
3、根据权利要求1所述的气体燃料催化燃烧器，其特征在于：预混室(1)与第一催化燃烧室(5)之间设有一个金属多孔板(4)，孔径为0.5～5mm。
4、根据权利要求1所述的气体燃料催化燃烧器，其特征在于：所述的第一催化燃烧室内的催化燃烧催化剂层(7)分为2～3层。
5、根据权利要求1所述的气体燃料催化燃烧器，其特征在于：所述的第二催化燃烧室内的催化燃烧催化剂层(12)分为2～3层。
6、根据权利要求1或4或5所述的气体燃料催化燃烧器，其特征在于：每一层催化燃烧催化剂层之间设有陶瓷支撑环(8)。
7、根据权利要求1所述的气体燃料催化燃烧器，其特征在于：所述的第一催化燃烧室(5)和第二催化燃烧室(9)的中心位置设有热电偶套管(17)。
8、根据权利要求1所述的气体燃料催化燃烧器，其特征在于：催化燃烧室的顶部安装列管式换热器(13)。
CN200620001009.5U 2006-01-18 2006-01-18 气体燃料催化燃烧器 Expired - Fee Related CN2878940Y (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200620001009.5U CN2878940Y (zh) 2006-01-18 2006-01-18 气体燃料催化燃烧器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200620001009.5U CN2878940Y (zh) 2006-01-18 2006-01-18 气体燃料催化燃烧器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN2878940Y true CN2878940Y (zh) 2007-03-14

Family

ID=37861359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200620001009.5U Expired - Fee Related CN2878940Y (zh) 2006-01-18 2006-01-18 气体燃料催化燃烧器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN2878940Y (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1828137B (zh) * 2006-01-18 2010-05-12 北京工业大学 气体燃料催化燃烧器
CN104061575A (zh) * 2014-06-27 2014-09-24 启东市海信机械有限公司 一种煤气放散点火燃烧器
CN109751622A (zh) * 2017-11-03 2019-05-14 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种复合型柔和催化燃烧装置
RU237968U1 (ru) * 2025-05-27 2025-10-09 Ооо "Научно-Технический Центр "Газконсалтинг" Устройство для уменьшения выбросов при сжигании горючих газов

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1828137B (zh) * 2006-01-18 2010-05-12 北京工业大学 气体燃料催化燃烧器
CN104061575A (zh) * 2014-06-27 2014-09-24 启东市海信机械有限公司 一种煤气放散点火燃烧器
CN109751622A (zh) * 2017-11-03 2019-05-14 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种复合型柔和催化燃烧装置
RU237968U1 (ru) * 2025-05-27 2025-10-09 Ооо "Научно-Технический Центр "Газконсалтинг" Устройство для уменьшения выбросов при сжигании горючих газов

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107300169B (zh) 一种极低污染物排放的催化无焰燃烧装置及燃烧方法
CN205606542U (zh) 一种极低污染物排放的催化无焰燃烧装置
CN106168378B (zh) 一种预混分级强旋流低污染液化气燃烧器
CN102721058B (zh) 低nox燃气燃烧器
JP2019511696A5 (zh)
CN106196051B (zh) 一种小管预混旋流低污染液化气燃烧器
CN103528060A (zh) 多引射切圆预混多孔介质燃气灶的燃烧辐射器及燃烧方法
CN112443838B (zh) 具有二次风的鼓风预混多孔介质燃烧辐射器及其燃烧方法
US7444820B2 (en) Method and system for rich-lean catalytic combustion
CN214275718U (zh) 一种适用于中小型燃气锅炉的低氮燃烧装置
CN1828137B (zh) 气体燃料催化燃烧器
CN106196049B (zh) 难燃气体或液体燃料的微小型多段催化燃烧器及燃烧方法
US9562683B2 (en) Aphlogistic burner
CN2878940Y (zh) 气体燃料催化燃烧器
CN115875682A (zh) 燃烧装置及废气处理方法
CN115264498A (zh) 一种引射式多孔介质燃烧器
CN211551592U (zh) 带有换热系统的无焰燃烧器或无焰燃烧器组
CN112856407B (zh) 一种贫燃富燃交替式催化燃烧器及运行方法
CN210532368U (zh) 无焰燃烧机
CN210532367U (zh) 催化无焰燃烧器
CN116906904A (zh) 一种气液多燃料一体式燃烧器
RU66009U1 (ru) Двухпоточная газовая горелка
CN112393240A (zh) 催化无焰燃烧器
CN216769414U (zh) 一种可控制大小火的天然气催化燃烧装置
RU2272219C1 (ru) Радиационная горелка

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee