CN105757658A - 应用于工业锅炉的新型的燃气催化装置 - Google Patents

应用于工业锅炉的新型的燃气催化装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种结构简单且节能环保、催化活性更高的应用于工业锅炉的新型的燃气催化装置，它包括送气管、输气管和节能器，送气管、节能器和输气管采用各段装配的方式依次串联连通，节能器包括基体和燃气催化剂，基体为密封壳体，燃气催化剂填充于基体内腔，基体外接送气管和输气管，送气管的另一端连接燃气管道，输气管的另一端连接锅炉的供气管道，它还包括磁化器，磁化器外包裹在输气管管壁。燃气催化剂是以负载催化活性成分的载体形式存在，载体具有均匀的微孔结构，催化活性成分的化学表达简式为：AXBYCZDW，在送气管上，从与燃气管道的连通端开始依次设置有过滤器、两个压力表、旁通阀和控制阀。

Description

应用于工业锅炉的新型的燃气催化装置
技术领域
本发明涉及一种燃气催化装置，具体来说，涉及一种结构简单且节能环保、催化活性更高的应用于工业锅炉的新型的燃气催化装置。
背景技术
天然气、液化石油气和煤气，现在广泛用于工业、交通、民用，即工业热工设备，以天然气为例，作为清洁燃料由于其良好的环保节能效果逐渐取代了煤在城市工业中地位。天然气的主要成份是CH4,是稳定的碳氢化合哦，是氢碳比最高的矿物燃料，消耗同样数量的能源对比，产生的CO2可以比煤少41％，比重油少28％，经燃油少24％，如果将燃气的份额提高2％，CO2的排放就可以减少1/4。如果采用传统的燃烧方法同样存在着燃烧效率低的问题，在工业热工设备上采用催化燃烧即在催化剂的作用下，使燃料与空气在催化剂表面进行非均相的完全氧化反应，提高热效率。同时催化燃烧的温度低，基本上不生成或很少产生NOX、CO和CH等污染物，因而采用催化燃烧的方式具有提高节能和环保的优点。
现有技术中的燃气催化装置大多是通过基体承载一种燃烧催化剂来实现燃气中CH4或C3H8的大分子团细化成小分子。但这种催化燃烧的方法仍然存在着燃气燃烧效率低的问题。
发明内容
针对以上现有技术的不足，本发明提供一种应用于工业锅炉的新型的燃气催化装置，它包括送气管、输气管和节能器，送气管、节能器和输气管采用各段装配的方式依次串联连通，所述节能器包括基体和燃气催化剂，基体为密封壳体，燃气催化剂填充于基体内腔，外接送气管和输气管，所述送气管的另一端连接燃气管道，输气管的另一端连接锅炉的供气管道，它还包括磁化器，所述磁化器外包裹在输气管管壁。
为了进一步实现本发明，所述燃气催化剂是以负载催化活性成分的载体形式存在，所述载体具有均匀的微孔结构。
为了进一步实现本发明，所述载体的孔穴直径大小至少为200目(每平方英时筛网上的空眼数)。
为了进一步实现本发明，所述催化活性成分的化学表达简式为：AXBYCZDW，其中：A是至少一种选自于Ti、Zr、Fe、V、Cr或Mo的元素，B是至少一种选自于Ni或Co的元素，C是至少一种选自于Rh、Pd或Pt的元素,D是至少一种选自于Mn或Cu的元素。
为了进一步实现本发明，所述催化活性成分AXBYCZDW中，A元素优选为Ti和Zr，B元素优选为Ni，C元素优选为Pt，D元素优选Cu。
为了进一步实现本发明，所述送气管上，从与燃气管道的连通端开始依次设置有过滤器、两个压力表、旁通阀和控制阀。
为了进一步实现本发明，所述所述燃气催化剂32的具体制备过程为：
步骤1采集催化活性成分322中A、B、C、D各部分；
步骤2在催化活性成分322的A、B、C、D各部分中添加粘合剂，搅拌制成催化活性混合物；
步骤3对步骤2制备的催化活性混合物通过载体321模具冲压成型为具有均匀微孔结构的载体321形式；
步骤4对步骤3制备的载体321在80～150℃下干燥处理后，得到负载催化活性成分322的载体321颗粒；
步骤5对步骤4制备的负载催化活性成分322的载体321颗粒在300～1000℃下进行烧结处理，制备得到所需的燃气催化剂32。
为了进一步实现本发明，所述所述粘合剂采用能在高温下自行挥发的粘合材料制成。
为了进一步实现本发明，所述节能器还包括空滤网，空滤网横截于基体内腔，使基体内腔形成上、下两个腔室，燃气催化剂填充其上腔室，且封堵基体连接输气管的端口。
为了进一步实现本发明，所述基体内腔的下腔室为燃气的加压腔。
有益效果：本发明利用节能器里的燃气催化剂，让燃气分子与燃气催化剂表面接触发生相互作用，对燃气大分子团进行吸附、扩散，改变分子结构，离解为燃气小分子团。再在气流的作用力下，使得离解后的燃气小分子团脱附于载体，成为脱附的燃气小分子团，脱附的燃气小分子团呈杂乱无单的运动状态进入输气管。由于磁化器外包裹在输气管管壁上，诱导并极化燃气小分子团形成排列整齐的燃气小分子链沿输气管2作秩序的排列并流动，而且燃气小分子团因为强力磁场被极化后呈现更为活泼的状态，使得燃气小分子链在燃烧时更容易捕捉火焰，得到火焰的充分穿透引燃，达到充分燃烧，以提高热燃率。
同时，燃气与催化活性组分进行完全氧化反应，反应物在催化剂表面形成低能量的表面自由基，生成振动激发态产物，并以红外辐射方式释放能量：由于辐射的传热特点，其热量很容易被加热物体所吸收，因而热效率大幅提高；同时催化燃烧的温底低(1000℃以下)，基本上不生成或很少产生NOX、CO和CH等污染物，因而采用催化燃烧的方式具有高效节能和环保的优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为节能器的剖示图；
图3为燃气分子团离解示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步阐述，其中，本发明的方向以图1为标准。
如图1所示，本发明为一种应用于工业锅炉的新型的燃气催化装置，它包括送气管1、输气管2、节能器3、过滤器4、两个压力表5、旁通阀6、控制阀7和磁化器8，其中：
送气管1和输气管2均由通用的耐腐性管材制成，送气管、节能器和输气管采用各段装配的方式依次串联连通，送气管的另一端连接燃气管道，输气管的另一端连接锅炉的供气管道，每两段之间采用法兰连接。
为了保证燃气管道所供燃气的纯净度，在送气管1上，从与燃气管道的连通端开始依次设置有过滤器4、两个压力表5、旁通阀6和控制阀7，当燃气进入置有滤芯的过滤器4后，其杂质被滤芯阻挡，清洁后的滤气则由过滤器4的出口流回送气管1；为了调节因此产生的压力差，在过滤器4的两侧分别安装有压力表5，在清洁后的燃气流回的送气管1上安装有旁通阀23，以便平衡气压；为了进一步地控制滤气的排放，在旁通阀23与节能器3之间的送气管1上安装控制阀6，这样清洁后的燃气就通过送气管1流入节能器3。
节能器3包括基体31、燃气催化剂32和空滤网33，其中：
基体31为密封的壳体，外接送气管1和输气管2，空滤网33横截于基体31内腔，使基体31内腔形成上、下两个腔室，燃气催化剂32填充其上腔室，且封堵基体31连接输气管2的端口，由于燃气催化剂32的固态物质形态，使基体31内腔的下腔室成为燃气的加压腔，燃气集中于该下腔室，因为送气管阀门部件的控制加压，燃气加压向上湍动，推动燃气抱团分子与燃气催化剂32充分接触，分离成燃气大分子团，且被快速斥离燃气催化剂32，以燃气小分子团的形式输送进输气管2。
本发明的燃气催化剂32是以负载催化活性成分322的载体321形式存在，载体321具有均匀的微孔结构，在本实施例中，载体的孔穴直径大小至少为200目(每平方英时筛网上的空眼数)，分子筛对物质的吸附来源于物理吸附(范德华力)，其晶体孔穴内部有很强的极性和库仑场，对极性分子和不饱和分子表现出强烈的吸附能力，这些孔穴能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部，并只允许尺寸比孔洞小的分子穿过，而大分子不能穿过，因此起到分离大分子的作用。分子筛有很大的比表面积，内晶表面高度极化，如果表面有很高的酸浓度与酸强度，还能引起正碳离子型的催化反应(通常，酸催化的亲核取代反应容易产生碳正离子中间体)。
催化活性成分322是具有提高燃气热燃率的活性组分，催化活性成分322的化学表达简式为：AXBYCZDw，其中：A是至少一种选自于Ti、Zr、Fe、V、Cr或Mo的元素，A元素优选为Ti和Zr，B是至少一种选自于Ni或Co的元素，B元素优选为Ni，C是至少一种选自于Rh、Pd或Pt的元素，C元素优选为Pt；D至少一种选自于Mn或Cu的元素，D元素优选Cu。A、B、C、D各部分由各部分的单质材料组成，各成份的物质形态为粉状。
该燃气催化剂32的具体制备过程如下所示：
步骤1采集催化活性成分322中A、B、C、D各部分；
步骤2在催化活性成分322的A、B、C、D各部分中添加粘合剂，搅拌制成催化活性混合物，该粘合剂具有能在高温下自行挥发的性能；
步骤3对步骤2制备的催化活性混合物通过载体321模具冲压成型为具有均匀微孔结构的载体321形式；
步骤4对步骤3制备的载体321在80～150℃下干燥处理后，得到燃气催化剂颗粒；
步骤5对步骤4制备的燃气催化剂颗粒在300～1000℃下进行烧结处理，制备得到所需的燃气催化剂。
磁化器8外包裹在输气管2管壁上，用于诱导并极化燃气小分子团形成排列整齐的燃气小分子链沿输气管2作秩序的排列并流动，而且燃气小分子团因为强力磁场被极化后呈现更为活泼的状态，使得燃气小分子链在燃烧时更容易捕捉火焰，得到火焰的充分穿透引燃，达到充分燃烧，以提高热燃率。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (10)

1.一种应用于工业锅炉的新型的燃气催化装置，它包括送气管、输气管和节能器，所述送气管、节能器和输气管采用各段装配的方式依次串联连通，所述节能器包括基体和燃气催化剂，所述基体为密封壳体，所述燃气催化剂填充于基体内腔，所述基体外接送气管和输气管，所述送气管的另一端连接燃气管道，输气管的另一端连接锅炉的供气管道，其特征在于，所述燃气催化剂是以负载催化活性成分的载体形式存在，所述催化活性成分的化学表达简式为：AXBYCZDW，其中：A是至少一种选自于Ti、Zr、Fe、V、Cr或Mo的元素，B是至少一种选自于Ni或Co的元素，C是至少一种选自于Rh、Pd或Pt的元素,D是至少一种选自于Mn或Cu的元素。
2.根据权利要求1所述的应用于工业锅炉的新型的燃气催化装置，其特征在于，所述载体具有均匀的微孔结构。
3.根据权利要求2所述的应用于工业锅炉的新型的燃气催化装置，其特征在于，所述载体的孔穴直径大小至少为200目(每平方英时筛网上的空眼数)。
4.根据权利要求1所述的应用于工业锅炉的新型的燃气催化装置，其特征在于，所述催化活性成分AXBYCZDW中，A元素优选为Ti和Zr，B元素优选为Ni，C元素优选为Pt，D元素优选Cu。
5.根据权利要求1所述的应用于工业锅炉的新型的燃气催化装置，其特征在于，它还包括磁化器，所述磁化器外包裹在输气管管壁。
6.根据权利要求1所述的应用于工业锅炉的新型的燃气催化装置，其特征在于，所述送气管上，从与燃气管道的连通端开始依次设置有过滤器、两个压力表、旁通阀和控制阀。
7.根据权利要求1所述的应用于工业锅炉的新型的燃气催化装置，其特征在于，所述燃气催化剂32的具体制备过程为：
步骤1采集催化活性成分322中A、B、C、D各部分；
步骤2在催化活性成分322的A、B、C、D各部分中添加粘合剂，搅拌制成催化活性混合物；
步骤3对步骤2制备的催化活性混合物通过载体321模具冲压成型为具有均匀微孔结构的载体321形式；
步骤4对步骤3制备的载体321在80～150℃下干燥处理后，得到负载催化活性成分322的载体321颗粒；
步骤5对步骤4制备的负载催化活性成分322的载体321颗粒在300～1000℃下进行烧结处理，制备得到所需的燃气催化剂32。
8.根据权利要求7所述的应用于工业锅炉的新型的燃气催化装置，其特征在于，所述粘合剂采用能在高温下自行挥发的粘合材料制成。
9.根据权利要求1所述的应用于工业锅炉的新型的燃气催化装置，其特征在于，所述节能器还包括空滤网，空滤网横截于基体内腔，使基体内腔形成上、下两个腔室，燃气催化剂填充其上腔室，且封堵基体连接输气管的端口，所述基体内腔的下腔室为燃气的加压腔。
10.根据权利要求7所述的应用于工业锅炉的新型的燃气催化装置，其特征在于，A、B、C、D各部分由各部分的单质材料组成，各部分的物质形态为粉状。
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