CN108253417A - 一种采用人工热等离子体火焰和氢氧火焰联合的催化燃烧器和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用人工热等离子体火焰和氢氧火焰联合的催化燃烧器和方法,旨在使热化学反应速率和焓值提高。一方面,一种采用人工热等离子体火焰和氢氧火焰联合的催化燃烧器,设有用于提供氧气的带氧气进气口的外胆,所述燃烧器设有用于为外胆提供等离子体火焰的第一等离子体火焰口并在该等离子体火焰口上沿气体出气方向安装有第一等离子体发生器,在所述通气管上设有用于为通气管提供等离子体火焰的第二等离子体火焰口并在该等离子体火焰口上沿气体出气方向安装有第二等离子体发生器;在所述通气管靠近远端位置设有若干个气孔。另一方面,本发明还提供一种实现上述采用人工热等离子体火焰和氢氧火焰联合的催化燃烧器的方法。
Description
技术领域
本发明涉及催化燃烧器领域,尤其是一种采用人工热等离子体火焰和氢氧火焰联合的催化燃烧器和方法。
背景技术
众所周知等离子体就是我们平常了解的固态、液态、气态以外的另一种物质形态,它大多数存在大气宇宙之中,它以电浆的形式存在,等离子体是由带正、负电荷的离子,也可能还有一些中性原子和分子组成的集合体,高温等离子体温度100-10000电子伏(1电子伏相当1.1X10000开),人工热等离子体温度在100-100000000开,这种人工热等离子体的温度,足够将燃气分子的分子键能打开、将燃气分子键长加大,使燃气分子瞬间成为具有极高活化能的热反应物分子,对空气中的氧气分子在进入燃烧器烧嘴混合前,同样也进行了人工热等离子处理,于是燃气和氧气分均被人工热等离子体激发,成活化性极强的热化学反应物分子,这样得到的活化能激活过的燃气分子和氧气分子一旦混合,那其热化学反应速率和热释放焓值成几何倍增加,最终达到节能燃烧的理想效果。
市面上的燃烧器在燃气燃烧时其热化学反应速率慢,释放热能焓值低,火焰柔弱、火光泛红、尤其表现在窑炉燃烧上温度上升太慢、焓值低、熵值太大、最终结果消耗热量太大。
发明内容
本发明第一目的旨在提供一种采用人工热等离子体火焰和氢氧火焰联合的催化燃烧器,该催化燃烧器能够增加热反应物分子活化能、提高燃气分子的活化性、使热化学反应速率和焓值提高。
本发明的第二目的旨在提供一种采用上述催化燃烧器的方法。
本发明所要解决的技术问题主要依靠以下技术方案来实现:
一种采用人工热等离子体火焰和氢氧火焰联合的催化燃烧器,所述燃烧器设有用于提供氧气的带氧气进气口的外胆,在该燃烧器的外胆内沿出燃气方向设有一条贯穿燃烧器内部的通气管,该通气管近端为氢氧气进气口、燃气进气口以及该通气管远端为燃气出口,所述通气管内的通道作为用于提供燃气的中胆,以及在中胆内自通气管近端沿通气管远端方向设有用于提供氢氧气的内胆,其中,通气管近端的氢氧气进气口为内胆进气口,通气管近端的燃气进气口为中胆进气口;所述燃烧器设有用于为外胆提供等离子体火焰的第一等离子体火焰口并在该等离子体火焰口上沿气体出气方向安装有第一等离子体发生器,在所述通气管上设有用于为通气管提供等离子体火焰的第二等离子体火焰口并在该等离子体火焰口上沿气体出气方向安装有第二等离子体发生器;在所述通气管靠近远端位置设有若干个气孔。
进一步地,所述通气管由相连通的第一加热管和第二加热管组成,其中第二加热管远端为燃气出口,所述内胆设于第一加热管内,所述第二等离子体发生器设在第二加热管上。
进一步地,所述第一加热管与第二加热管配合的端口由大变小。
进一步地,在所述通气管的第二加热管部分设有一段呈弯折状的与火焰的喷射方向相适应的导热管路并且所述第二等离子体发生器设在第二加热管上。
进一步地,在所述内胆中设有高温填充材料和稀土催化剂,并且高温填充材料和稀土催化剂重量比为1-5:1。
进一步地,所述高温填充材料和稀土催化剂重量比为3:1。
一种采用上述的采用人工热等离子体火焰和氢氧火焰联合的催化燃烧器的方法,将氢氧气充入内胆中,内胆中的氢氧气自燃加热至2800-3200℃,再将燃气和氧气分别充入中胆和外胆,将上述氢氧气自燃释放的热能通过管壁传热供给燃气和氧气并使燃气和氧气分别加热至2800-3200℃;再将加热后的氧气通过第一等离子体发生器、加热后的燃气通过第二等离子体发生器分别加热至5000-5200℃;上述加热后的燃气和加热后的氧气通过气孔混合后再喷出即可。
进一步地,所述氢氧气用量为150-160A/m3。
本发明的有益效果是:
1、在本发明中,通过在燃烧器的外胆内沿出燃气方向设有一条贯穿燃烧器内部的通气管,所述通气管内的通道作为用于提供燃气的中胆并且在中胆内自通气管近端沿通气管远端方向设有用于提供氢氧气的内胆;以及所述外胆安装有第一等离子体发生器,所述通气管上安装有第二等离子体发生器;在所述通气管靠近远端位置设有若干个气孔。因此,在本发明的燃烧器工作中,内胆中氢氧气通过自燃可达到2800-3200℃,可将上述氢氧气自燃释放的热能源源不断地通过管壁传热供给燃气和氧气并使燃气和氧气分别加热至2800-3200℃;将加热后的燃气经过第一等离子体发生器进行二次加热,以及将加热后的氧气经过第二等离子体发生器进行二次加热,经过两次加热后的燃气和氧气温度为5000-5200℃,高温下使燃气和氧气分子的能量分子键打开、键长加大,活化能成几何倍上升,极大提高了热化学反应速率和焓值,然后上述加热后的燃气和加热后的氧气通过气孔混合后再喷出而使燃料能够更加充分燃烧,燃烧器口出来的火焰刚劲挺直、火焰泛白紫、热能释放热焓高、熵值明显降低。
2、在本发明中,通过设置一体成型的第一加热管和第二加热管,可对燃气实现二次加热,从而能够进一步提高燃气温度以便于它和加热后的氧气混合后更加充分燃烧。
3、本发明所述第一加热管与第二加热管配合的端口由大变小,该结构可使热能聚合后再喷出,使喷出火焰更为刚劲挺直。
4、本发明在所述内胆的第二加热管部分设有一段呈弯折状的与火焰的喷射方向相适应的导热管路并且所述第二等离子体发生器设在第二加热管上,该结构可有效避免等离子体发生器喷出的火焰损坏管壁,从而延长了其使用寿命。
5、本发明通过在所述内胆中设有高温填充材料和稀土催化剂并且高温填充材料和稀土催化剂重量比为1-5:1,能够促进氢氧气自燃。
6、内胆的氢氧气用量为150-160A/m3,能够更加有效将氢氧气自燃后内胆的温度控制在2800-3200℃。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例,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。
图1为本发明所述采用人工热等离子体火焰和氢氧火焰联合的催化燃烧器示意图。
图中:1、氧气进气口;2、氢氧气进气口;3、燃气进气口;4、外胆;5、中胆;6、内胆;7、燃气出口;8、气孔;9、第一加热管;10、第二加热管;11、第一加热管和第二加热管配合的端口;12、第一等离子体发生器;13、第二等离子体发生器;100、通气管。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例。
实施例1
参阅图1所示,一种采用人工热等离子体火焰和氢氧火焰联合的催化燃烧器,所述燃烧器设有用于提供氧气的带氧气进气口1的外胆4,在该燃烧器的外胆4内沿出燃气方向设有一条贯穿燃烧器内部的通气管100,该通气管100近端为氢氧气进气口2、燃气进气口3以及该通气管100远端为燃气出口7,所述通气管100内的通道作为用于提供燃气的中胆5,以及在中胆5内自通气管100近端沿通气管远端方向设有用于提供氢氧气的内胆6,其中,通气管100近端的氢氧气进气口2为内胆进气口,通气管100近端的燃气进气口3为中胆进气口;所述燃烧器设有用于为外胆4提供等离子体火焰的第一等离子体火焰口并在该等离子体火焰口上沿气体出气方向安装有第一等离子体发生器12,在所述通气管上设有用于为通气管100提供等离子体火焰的第二等离子体火焰口并在该等离子体火焰口上沿气体出气方向安装有第二等离子体发生器13;在所述通气管靠近远端位置设有若干个气孔8。
进一步地,所述通气管100由相连通的第一加热管9和第二加热管10组成,其中第二加热管10远端为燃气出口7,所述内胆6设于第一加热管9内,所述第二等离子体发生器13设在第二加热管10上;所述第一加热管9与第二加热管10配合的端口11由大变小;在所述通气管的第二加热管10部分设有一段呈弯折状的与火焰的喷射方向相适应的导热管路并且所述第二等离子体发生器13设在第二加热管10上。
进一步地,在所述内胆6中设有高温填充材料和稀土催化剂,并且高温填充材料和稀土催化剂重量比为1-5:1,如所述高温填充材料和稀土催化剂重量比为3:1。
进一步地,所述氢氧气用量为150-160A/m3。
一种采用上述的采用人工热等离子体火焰和氢氧火焰联合的催化燃烧器的方法,将氢氧气充入内胆6中,内胆6中的氢氧气自燃加热至2800-3200℃,如2900℃或3000℃或3100℃;再将燃气和氧气分别充入中胆5和外胆4,将上述氢氧气自燃释放的热能通过管壁传热供给燃气和氧气并使燃气和氧气分别加热至2800-3200℃,如2900℃或3000℃;再将加热后的氧气通过第一等离子体发生器12、加热后的燃气通过第二等离子体发生器13分别加热至5000-5200℃,如5100℃;上述加热后的燃气和加热后的氧气通过气孔8混合后再喷出即可。
以上结合最佳实施例对本发明进行了描述,但本发明并不局限于以上揭示的实施例,而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。
Claims (8)
1.一种采用人工热等离子体火焰和氢氧火焰联合的催化燃烧器,所述燃烧器设有用于提供氧气的带氧气进气口(1)的外胆(4),其特征在于,在该燃烧器的外胆(4)内沿出燃气方向设有一条贯穿燃烧器内部的通气管(100),该通气管(100)近端为氢氧气进气口(2)、燃气进气口(3)以及该通气管(100)远端为燃气出口(7),所述通气管(100)内的通道作为用于提供燃气的中胆(5),以及在中胆(5)内自通气管(100)近端沿通气管(100)远端方向设有用于提供氢氧气的内胆(6),其中,通气管(100)近端的氢氧气进气口(2)为内胆进气口,通气管(100)近端的燃气进气口(3)为中胆进气口;所述燃烧器设有用于为外胆(4)提供等离子体火焰的第一等离子体火焰口并在该等离子体火焰口上沿气体出气方向安装有第一等离子体发生器(12),在所述通气管(100)上设有用于为通气管(100)提供等离子体火焰的第二等离子体火焰口并在该等离子体火焰口上沿气体出气方向安装有第二等离子体发生器(13);在所述通气管(100)靠近远端位置设有若干个气孔(8)。
2.根据权利要求1所述的一种采用人工热等离子体火焰和氢氧火焰联合的催化燃烧器,其特征在于,所述通气管(100)由相连通的第一加热管(9)和第二加热管(10)组成,其中第二加热管(10)远端为燃气出口(7),所述内胆(6)设于第一加热管(9)内,所述第二等离子体发生器(13)设在第二加热管(10)上。
3.根据权利要求2所述的一种采用人工热等离子体火焰和氢氧火焰联合的催化燃烧器,其特征在于,所述第一加热管(9)与第二加热管(10)配合的端口(11)由大变小。
4.根据权利要求2所述的一种采用人工热等离子体火焰和氢氧火焰联合的催化燃烧器,其特征在于,在所述通气管(100)的第二加热管(10)部分设有一段呈弯折状的与火焰的喷射方向相适应的导热管路并且所述第二等离子体发生器(13)设在第二加热管(10)上。
5.根据权利要求1所述的一种采用人工热等离子体火焰和氢氧火焰联合的催化燃烧器,其特征在于,在所述内胆(6)中设有高温填充材料和稀土催化剂,并且高温填充材料和稀土催化剂重量比为1-5:1。
6.根据权利要求5所述的一种采用人工热等离子体火焰和氢氧火焰联合的催化燃烧器,其特征在于,所述高温填充材料和稀土催化剂重量比为3:1。
7.一种采用权利要求1-6任一所述的采用人工热等离子体火焰和氢氧火焰联合的催化燃烧器的方法,其特征在于,将氢氧气充入内胆(6)中,内胆(6)中的氢氧气自燃加热至2800-3200℃,再将燃气和氧气分别充入中胆(5)和外胆(4),将上述氢氧气自燃释放的热能通过管壁传热供给燃气和氧气并使燃气和氧气分别加热至2800-3200℃;再将加热后的氧气通过第一等离子体发生器(12)、加热后的燃气通过第二等离子体发生器(13)分别加热至5000-5200℃;上述加热后的燃气和加热后的氧气通过气孔(8)混合后再喷出即可。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述氢氧气用量为150-160A/m3。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20180706 |
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