CN1083910A

CN1083910A - 陶瓷燃气催化燃烧灶头

Info

Publication number: CN1083910A
Application number: CN 92110415
Authority: CN
Inventors: 李毅民
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-09-08
Filing date: 1992-09-08
Publication date: 1994-03-16

Abstract

明火燃气燃烧灶和一般陶瓷燃气燃烧灶都不能做到既提高燃烧效率，又避免产生NO_x、CO和HC 等有害气体的产生，而本发明提出的在堇青石陶瓷上涂敷稀土元素催化剂的陶瓷燃气燃烧灶就可以很好地解决这一问题。再对灶头结构进行适当的改进后，其灶具的热效率可以提高到68％，也就是说节能率提高19％，同时NO_x和HC的有害气体大大减少， CO含量可以减少85％以上，陶瓷燃气催化燃气灶是一个很有发展前途的节能无害灶具。

Description

一种陶瓷燃气催化燃烧灶头，以燃气为燃料，其燃气可以是天然气、煤气、人工煤气、瓦斯、液化石油气、沼气等，另外酒精、煤油、柴油等液体燃料经气化所形成的燃气仍可做为该灶头的燃料。

目前，最常见的燃烧灶头绝大多数是大气式燃烧灶器（见图1），是由明火燃烧灶头1、引射管2、喷嘴3和调风板4组成，当燃气燃烧时产生可见火焰，其温度高达1800℃左右，同时存在以下问题：（1）燃烧时，燃料在燃气中必须占一定的比例，否则不能点燃。（2）要使气体中的燃气充分燃烧，其燃烧温度需达到1300℃以上，温度越高，热损耗则越大，热效率则越低。（3）燃烧时，温度越高越容易产生有害气体NOx，而温度低时燃气不完全燃烧也会产生的害气体CO、HC。因此，明火燃气燃烧灶不能做到即节约燃料又不产生有害气体。目前市场上又出现一种陶瓷燃气燃烧灶头，其结构如图2所示。在陶瓷燃烧头6上增加了陶瓷板5，虽然燃烧情况有所心改善，但并没有从根本上解决上述问题。因为网状陶瓷可增加燃气出口的阻力，火焰温度下降，可以减少能耗，但会产生CO和HC有害气体，若加大燃气压力，使火头冲出灶体，产生明火温度上升，燃烧完全，但能耗增大，同时会产生更多的NOx有害气体。由于燃气不纯净，陶瓷板网孔易被堵塞，燃烧时产生的CH化合物部分氧化（如醛），经溶合而成的产物（树脂）更易堵塞网孔，陶瓷灶头的优点会极快下降，其缺点会更加突出。

正因为不论明火燃烧灶还是陶瓷燃烧灶主要以空气对流方式来交换燃烧所产生的热量，因此，都难以避免以上所述缺点。

本发明的目的在于提出新的设计，使燃气燃烧时能提高热效率，又几乎不产生有害气体CO、NOx和HC。

本发明是这样实现的。

利用铂族元素有强烈的助氧化催化作用，即降低燃气完全氧化反应的温度，又提高燃烧的热效率，同时抑止产生有害气体CO、NOx和HC。问题是单纯的铂族元素很难单独加工到灶体上，在燃气燃烧的温度下铂族元素更难单独存在。经过多次的实验，我们找到了在燃气燃烧的条件下能使铂族元素独立存在的材料体。提出了陶瓷燃气催化燃烧灶头的设计。本发明选用网状的堇青石陶瓷做为催化燃烧陶瓷板12，并在网孔表面涂敷一层催化剂;催化剂是以一氧化铝为基，以Ce、La为催化剂助剂，以铂族元素为活性金属的催化剂。铂族元素Pt、Pd、Rh都是极好的活性材料。催化剂涂敷工艺是这样实现的：先将γ-Al₂O₃涂敷到堇青石陶瓷的网孔上，（将液体浸渍到网孔上，经600℃的焙烧生成400目的γ-Al₂O₃涂层。活性金属的涂敷法是将Pt、Pd和Rh的盐类的水溶液，浸渍到陶瓷板上，烘干后以还原法使铂金属还原。对催化助剂的涂敷法是：将Ce或La的硝酸物水溶液，浸渍到陶瓷板上。烘干后以300℃的温度热分解，生成Ce和La的催化助剂。实验证明在催化剂中Pt、Pd、Rh至少有一种元素，多种效果也不错，经多次实验证明：为达到生活使用条件（如洒上水、汤、油等使得燃烧温度骤变，及加大使用寿命等），所选用陶瓷板的成份是：2Al₂O₃·2MgO·5SiO₂材料。由于陶瓷燃气催化燃烧灶，需要适应燃烧条件的变化，本发明对灶头的其它部分提出新的设计：把引射管分成三个部分，由收缩管17、混气管16及扩张管15依次固定连接，收缩管的大头接喷嘴3及调风板4，而扩张管17插入燃烧头内，燃烧头、扩张管、混气管收缩管为固定连接。本设计燃烧头的外型可以是园形、方形，也可以是方形和园形的结合形。随之陶瓷催化板的形状也可以是园形、方形和方形和园形的结合形。陶瓷催化燃烧板的厚度为9-15mm。

本发明可以产生以下优异效果：

1、降低了燃烧温度，最高温度只有865-900℃，无明显火焰，燃烧温度均匀，无局部高温。产生的好处是：几乎不会产生有害气NOx。

2、在催化剂的作用下。燃气充分燃烧，处在红外幅射燃烧的状态下，灶器的热传导不再以气体对流为主，而是以红外辐射为主，燃气灶的结构使火孔和辐射器合二而一。大大地提高了热效率可达到65-69.5%，其节能率为15-20%。

3、可以在比较宽的空气-燃料比燃烧。即在稀薄燃气下仍可燃烧完全。

4、在催化剂的作用下，燃气燃烧的速度快，燃烧完全，几乎不产生CO和HC，其CO含量比明火灶下降85%，消除污染综合效果好。

5、当水、牛奶、稀饭等溢出后流在催化板上，燃烧板不碎裂、不粉化，并能把溢出物烧干净。

6、由于燃烧是在燃烧板数毫米的孔内进行的，不受风力影响，抗风力强。

本发明有如下附图：

图1为：明火燃气燃烧灶头示意图;

图中标号各自含意为：

明火燃烧灶头1、引射管2、喷嘴3、调风板4。

图2为：陶瓷板燃气燃烧灶头示意图

其中图标为：陶瓷燃烧灶头6、陶瓷板5、陶瓷灶引射管7。

图3为：陶瓷燃气催化燃烧灶俯视图：

其中图标为：

定位螺钉10。催化燃烧灶头11、催化燃烧陶瓷板12、防护网13、固紧盖14、扩张管15、混气管16、收缩管17、喷嘴支架18、锁紧螺母亲9。

图4为：陶瓷燃气催化燃烧灶头正视图。

图5为：陶瓷燃气催化燃烧灶头A-A剖图。

本发明的实施例如图3所示。

灶头共分三部分：第一部分为进气部分;第二部分为混气部分;第三部分为燃气部分。

第一部分：燃气由进气管20进入喷嘴3，进气管管壁上套有丝扣，并有锁紧螺母19配合，用来固定调风板4的位置，空气经调风板4的调节，进入收缩管17管腔，开有进气窗的喷嘴支架18和收缩管口（大口）是固定连接。

第二部分：从喇叭形的收缩管17开始，其小口和成管形的混气管16固定连接，扩张管15小口为园型，大口为扁喇叭形的管关物，大口自顶端被切去一半，切成税角，其切口顶端有一长度为15-25mm的纵切段L，安装时管体水平、切口向下，管体的小口和混气管16固定连接;整个扩张管被固定在燃烧灶头外壳11内。其混气管和陶瓷板尺寸的配合以

催化陶瓷板口径mm 混气管口径mm 混气管长度mm

100 18 63-67

125 20 58-62

150 22 48-52

为最好。

第三部分是：有上开口的燃烧灶头11，上开口内可活动的装入带有催化剂的网孔关陶瓷燃烧板12，该板被固紧盖14固紧在燃烧灶头壳11上。在催化燃烧陶瓷板上的催化剂是以γ-氧化铝为活性基的，以Ce、La为催化剂助剂的，以铂族元素Pt、Pd、Rh为活性金属的催化剂，该剂涂敷在网孔状堇青石陶瓷燃烧板网孔表面，其堇青石陶瓷材料的成份是2Al₂O₃·2MgO·5SiO₂。

Claims

1、一种陶瓷燃烧灶头，它是由装有陶瓷板6的陶瓷燃烧灶头5、引射管7、喷嘴3及调风板4组成，引射管一头插入灶头内，另一头接喷嘴3及调风板4，本发明的特征在于：

(1)其陶瓷板是由网孔状的堇青石陶瓷材料制成的，网孔表面涂敷有催化剂的燃烧陶瓷板12，其催化剂是以γ-氧化铝为活性层基，Ce、La为催化剂助剂及铂族元素Pt、Pd、Rh为活性金属的催化剂。

(2)其引射管是由成喇叭形的收缩管17、成扁喇叭形的扩张管15和成管形的混气管16固定连接组成，收缩管17一头接喷嘴3，另一头接混气管16，扩张管15和混气管相接，扩张管15插入燃烧头内和其固定连接。

2、根据权利要求1所述的燃烧灶头，其网孔式堇青石陶瓷板的特征在于：其成分是2Al₂O₃·2MgO·5SiO₂，其形状随同灶头的形状可以是园形、方形，也可以是方形和园形的结合形。

3、根据权利要求1所述的燃烧灶头，其催化剂的特征是：作为活性金属存在的铂族元素Pt、Pd、Rh在催化剂中至少存在一种元素。

4、根据权利要求1所述的燃烧灶头，其陶瓷燃烧头的特征在于：其外形可以是园形、方形，也可以是方形和园形的结合形。其厚度为9-15mm。

5、根据权利要求1所述的燃烧灶头，其特征是扩张管是一小口为园形，大口为扁喇叭形的管状物，大口端头被成锐角的切去一半，安装时管体水平放置，切口向下;端头有长为15-25mm的纵切段。

6、根据权利要求1所述的燃烧灶头，其特征是：其混气管以以下尺寸为最好：

陶瓷板尺寸混气管尺寸混气管长度

100mm ∮18mm 63-67mm

125mm ∮20mm 58-62mm

150mm ∮22mm 48-52mm