專利名稱：一種無點(diǎn)火裝置的逆流換熱催化燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無點(diǎn)火裝置的逆流換熱催化燃燒器，特別涉及利用燃料燃燒實(shí)現(xiàn)
熱電直接轉(zhuǎn)換裝置，屬于燃料高效清潔利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
基于燃燒直接實(shí)現(xiàn)燃料化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)變的熱電轉(zhuǎn)換裝置可以避免普通熱機(jī)發(fā)電系統(tǒng)由于燃料的燃燒溫度很高，以及燃燒不完全等因素，造成煙氣中有大量的污染氣體排放，影響空氣質(zhì)量的不良后果。常規(guī)的電火花點(diǎn)火、電阻加熱點(diǎn)火兩種方法，無論采取哪種具體的設(shè)計(jì)，都是需要在燃燒器中專門設(shè)置點(diǎn)火部件，這無疑會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性。隨著燃燒器尺度的下降，由于空間的限制，點(diǎn)火部件的設(shè)計(jì)、加工難度會(huì)相應(yīng)增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基于氫氣輔助催化自燃的新型逆流換熱燃燒器，可以實(shí)現(xiàn)燃燒器在常溫下的冷啟動(dòng)，并用于熱電轉(zhuǎn)換裝置。該燃燒器利用常溫下氫氣在催化劑表面(如鉑、鈀等)可以催化自燃的特性，利用氫氣催化反應(yīng)釋熱，維持碳?xì)淙剂洗呋紵璧母邷兀瑥亩鴮?shí)現(xiàn)燃燒器的冷啟動(dòng)。此外，利用表面催化燃燒可以大大降低燃燒溫度，拓展燃料的可燃范圍，同時(shí)實(shí)現(xiàn)污染物N0X的低排放。 本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的實(shí)現(xiàn)常溫冷啟動(dòng)的高興微小燃燒器由兩個(gè)主要部件組成。預(yù)混可燃?xì)怏w通過燃?xì)馔ǖ肋M(jìn)入燃燒器中心進(jìn)行催化燃燒，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，使煙氣溫度迅速升高。高溫?zé)煔馔ㄟ^煙氣通道流出燃燒器。燃?xì)夂蜔煔馔ǖ榔叫?，但呈逆流形式，有利于?shí)現(xiàn)高溫?zé)煔鈱θ細(xì)獾募訜?，回收部分熱量，提高燃料的利用效率。將貴金屬催化劑(如鉑)沉積在多孔陶瓷上，放置在燃燒器中心燃燒區(qū)位置，可以增大催化劑的比表面積，并使內(nèi)部流場速度分布均勻，有利于氫氣催化自燃輔助點(diǎn)火和燃料的低溫催化燃燒。 可以將熱電轉(zhuǎn)換組件(熱端)貼附在燃燒器的端面上，利用燃燒器向環(huán)境的散熱，實(shí)現(xiàn)燃料的化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)換?？梢酝ㄟ^改變?nèi)紵鬟\(yùn)行狀態(tài)，改變熱電轉(zhuǎn)換組件的熱端溫度，來改變微動(dòng)力系統(tǒng)的輸出，滿足不同的需要。該熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)既可用作大型設(shè)備的動(dòng)力源、或發(fā)電設(shè)備，也可用作移動(dòng)設(shè)備、便攜設(shè)備的電源。


圖1為本發(fā)明二維逆流換熱催化燃燒器示意圖。
圖2為本發(fā)明三維逆流換熱催化燃燒器示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，進(jìn)一步說明本發(fā)明。圖1為本發(fā)明二維逆流換熱催化燃燒器示意圖，燃燒器由墻體材料1和多孔陶瓷催化劑2組成。墻體材料1以回旋結(jié)構(gòu)形成入口燃?xì)?br> 3通道3和煙氣通道4，燃?xì)夂蜔煔馔ǖ老噜彛脽煔獾母邷?，通過逆流對流換熱和墻體的導(dǎo)熱，實(shí)現(xiàn)對入口預(yù)混可燃?xì)?的加熱，從而提高燃燒區(qū)6入口溫度，改善可燃條件。在燃燒區(qū)內(nèi)放置一附有貴金屬催化劑的多孔陶瓷2，一方面可以提高燃燒區(qū)內(nèi)流場的均勻性，另一方面提高催化劑的比表面積，促進(jìn)燃料的催化點(diǎn)火和燃燒性能。 燃燒器的工作過程是首先將一定比例和流量的預(yù)混可燃?xì)怏w5(碳?xì)淙剂?氫氣/空氣或碳?xì)淙剂?氫氣/氧氣)由入口通過燃?xì)馔ǖ?，進(jìn)入內(nèi)部燃燒區(qū)6中多孔陶瓷催化劑2的催化通道內(nèi)。常溫下氫氣在催化表面可以自燃釋熱，使燃燒器內(nèi)部溫度提高，通過改變氫氣的流量可以實(shí)現(xiàn)燃燒器內(nèi)部溫度的控制。在一定溫度下，碳?xì)淙剂峡梢詫?shí)現(xiàn)在催化燃燒器內(nèi)的催化點(diǎn)火，起燃后可以將停止氫氣供給。點(diǎn)火成功后，碳?xì)淙剂系拇呋紵^程使化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能，同時(shí)煙氣7溫度升高。高溫?zé)煔馔ㄟ^對流和導(dǎo)熱，把熱能傳給預(yù)混可燃?xì)?，使燃?xì)庠谥鹑紵皽囟壬撸鵁煔鉁囟冉档?，最后低溫?zé)煔?由煙氣通道4排出燃燒器。這樣室溫燃?xì)獠粩鄰娜細(xì)馔ǖ?進(jìn)入燃燒器，沿途吸收來自高溫?zé)煔獾臒崃刻岣邷囟?，到達(dá)燃燒區(qū)6催化燃燒，同時(shí)高溫?zé)煔饬鞒鋈紵鲿r(shí)，沿程不斷把熱量傳遞給燃?xì)?，直至排出燃燒器時(shí)溫度降至接近燃?xì)馊肟跍囟取?對于二維新型逆流換熱催化燃燒器，其兩個(gè)端面上的散熱會(huì)使燃燒器的燃燒性能受限。因此，在二維燃燒器的基礎(chǔ)上，提出三維逆流換熱催化燃燒器，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。圖2為本發(fā)明三維逆流換熱催化燃燒器示意圖。在二維逆流換熱催化燃燒器的兩個(gè)端面外，增加兩個(gè)扁平通道8作為進(jìn)氣通道，相應(yīng)地設(shè)置兩個(gè)進(jìn)氣口 9。
實(shí)驗(yàn)時(shí)，燃料和空氣分別從兩個(gè)進(jìn)氣口 9進(jìn)入，經(jīng)過扁平通道8后，垂直進(jìn)入煙氣通道3混合，在內(nèi)部燃燒區(qū)6內(nèi)燃燒反應(yīng)后，煙氣7沿回旋煙氣通道4排出，同時(shí)對扁平通道8以及燃?xì)馔ǖ?中的預(yù)混燃?xì)膺M(jìn)行預(yù)熱。由于采取氫氣輔助催化點(diǎn)火，可以取消點(diǎn)火部件及其控制部件，所以可以使內(nèi)部燃燒區(qū)的所有散熱面與進(jìn)氣通道相鄰。這樣燃料反應(yīng)的釋熱除了維持核心區(qū)的高溫外，大部分傳遞給了溫度較低的燃料/空氣，所以可以大大減少燃燒器與外界的換熱，提高微小過量焓燃燒器的燃燒性能，擴(kuò)展燃料的可燃范圍。
權(quán)利要求
一種無點(diǎn)火裝置的逆流換熱催化燃燒器，其特征在于，該燃燒器包括墻體材料(1)和多孔陶瓷催化劑(2)；墻體材料(1)以回旋結(jié)構(gòu)形成入口燃?xì)馔ǖ?3)和煙氣通道(4)，燃?xì)馔ǖ?3)和煙氣通道(4)相鄰，利用煙氣的溫度通過逆流對流換熱和墻體的導(dǎo)熱，實(shí)現(xiàn)對入口預(yù)混可燃?xì)?5)的加熱，并提高燃燒區(qū)(6)入口溫度；燃燒區(qū)內(nèi)放有附有貴金屬催化劑的多孔陶瓷(2)。
2. 據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無點(diǎn)火裝置的逆流換熱催化燃燒器，其特征在于，在所述 燃燒器的兩個(gè)端面外，增加兩個(gè)扁平通道(8)作為進(jìn)氣通道，相應(yīng)地設(shè)置兩個(gè)進(jìn)氣口 (9)。
全文摘要
一種無點(diǎn)火裝置的逆流換熱催化燃燒器，屬于燃料高效清潔利用技術(shù)領(lǐng)域。該燃燒器包括墻體材料(1)和多孔陶瓷催化劑(2)；墻體材料(1)以回旋結(jié)構(gòu)形成入口燃?xì)馔ǖ?3)和煙氣通道(4)，燃?xì)馔ǖ?3)和煙氣通道(4)相鄰，燃燒區(qū)內(nèi)放有附有貴金屬催化劑的多孔陶瓷(2)。在燃燒器的兩個(gè)端面外，增加兩個(gè)扁平通道(8)作為進(jìn)氣通道，相應(yīng)地設(shè)置兩個(gè)進(jìn)氣口(9)。本發(fā)明可以增大催化劑的比表面積，使內(nèi)部流場速度分布均勻，有利于氫氣催化自燃輔助點(diǎn)火和燃料的低溫催化燃燒?？梢詫犭娹D(zhuǎn)換組件(熱端)貼附在燃燒器的端面上，實(shí)現(xiàn)燃料的化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)換，用作大型設(shè)備的動(dòng)力源、或發(fā)電設(shè)備，也可用作移動(dòng)設(shè)備、便攜設(shè)備的電源。
文檔編號(hào)F23D14/66GK101706102SQ20091024159
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月27日
發(fā)明者楊慶濤, 鐘北京 申請人:清華大學(xué)