CN112410087A - 一种催化剂气化装置及带有其的节能一体化助燃设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种催化剂气化装置及带有其的节能一体化助燃设备，其涉及天然气助燃的技术领域，其中化剂气化装置包括通过管道连接的液体罐、流量泵和加热器，液体罐内盛装有低温催化剂，加热器的加热温度为80℃～100℃。助燃设备包括反应罐，反应罐内盛装有稀土颗粒物。反应罐内通入天然气，加热器与反应罐之间连接有连接管并向反应罐内通入气化的低温催化剂。本申请具有便于天然气可以与气态的低温催化剂充分反应，从而便于天然气在燃烧前可以充分打开氢氧键，且可以把原来大的分子团切割成众多个排列整齐、分子链拉长又非常活泼的小分子团，同时使小分子团成球形散射，增加天然气的受氧面积增加，进而便于天然气充分燃烧的效果。

Description

一种催化剂气化装置及带有其的节能一体化助燃设备

技术领域

本申请涉及天然气助燃技术的领域，尤其是涉及一种催化剂气化装置及带有其的节能一体化助燃设备。

背景技术

目前天然气是指自然界中天然存在的一切气体，包括大气圈、水圈、和岩石圈中各种自然过程形成的气体(包括油田气、气田气、泥火山气、煤层气和生物生成气等)。天然气蕴藏在地下多孔隙岩层中，包括油田气、气田气、煤层气、泥火山气和生物生成气等，也有少量出于煤层。它是优质燃料和化工原料。天然气主要用途是作燃料，可制造炭黑、化学药品和液化石油气，由天然气生产的丙烷、丁烷是现代工业的重要原料。天然气主要由气态低分子烃和非烃气体混合组成。

一氧化碳、一氧化氮及碳氢化合物进入人体及动物身体是有害的。例如，一氧化碳少了一个氧，形成不稳定的自由基。当自由基进入人体及动物身体会吸收人体细胞中的氧，破坏细胞，细胞会死亡，容易导致器官衰竭。因此，为充分氧化、未充分燃烧的燃料，不但形不成良好的生态循环，反而会危害人体。相关技术中液态的催化剂的较容易制备以及保存，所以会在天然气燃烧前向通入天然气的反应罐内通入液态的催化剂，以便于天然气在燃烧前可以打开氢氧键。

针对上述中的相关技术，发明人认为一般会连续的向反应罐内通入天然气，而液态的催化剂与气态的天然气反应，容易导致天然气未能在较短的时间内与催化剂进行充分反应，进而容易导致天然气较难充分燃烧。

发明内容

为了改善液态的催化剂较难在较短的时间内与气态的天然气充分反应，从而容易导致天然气较难充分燃烧的问题，本申请提供一种催化剂气化装置及带有其的节能一体化助燃设备。

一方面，本申请提供的一种催化剂气化装置采用如下的技术方案：

一种催化剂气化装置，包括通过管道连接的液体罐、流量泵和加热器，所述液体罐内盛装有低温催化剂，所述加热器的加热温度为80℃～100℃。

通过采用上述技术方案，低温催化剂在流量泵的抽取下被定量抽取至加热器内进行加热，低温催化剂可以在80℃～100℃的温度下被加热气化成气态的催化剂，气化较为方便。从而便于天然气可以与气态的低温催化剂充分反应，进而便于天然气在燃烧前可以充分打开氢氧键，便于天然气充分燃烧。

可选的，还包括电控箱，所述电控箱与加热器电连接，所述加热器内设置有陶瓷加热罐，所述低温催化剂通入陶瓷加热罐内。

通过采用上述技术方案，采用电控箱控制加热器的加热温度以及加热时间，采用陶瓷加热罐的热导性较佳，热面温度较为均匀，可以较为高效且均匀的加热低温催化剂。

可选的，还包括安装箱和安装于所述安装箱内的灭火器，所述灭火器安装于加热器上方。

通过采用上述技术方案，灭火器用于在安装箱的内部温度较高，或者出现烟雾、明火时自动灭火或者防止安装箱起燃，提升气化装置的安全性能。

另一方面，本申请提供的一种带有催化剂气化装置的节能一体化助燃设备采用如下的技术方案：

一种带有催化剂气化装置的节能一体化助燃设备，其特征在于：包括反应罐，所述反应罐内通入天然气，所述加热器与反应罐之间连接有连接管。

通过采用上述技术方案，天然气与气态的低温催化可以在反应罐内进行充分反应，便于天然气在燃烧前可以在较短的时间内较大程度打开氢氧键，从而能够便于天然气可以充分燃烧。

可选的，所述反应罐内盛装有稀土颗粒物，天然气与低温催化剂自所述反应罐顶部通入，反应后的天然气自反应罐底部排出。

通过采用上述技术方案，当天然气通入反应罐内时，反应罐内填充的稀土颗粒物可以快速打散天然气分子团，把原来大的分子团切割成众多个排列整齐、分子链拉长又非常活泼的小分子团，同时使小分子团成球形散射。这些小分子团可以扩大体积，使得天然气的受氧面积增加，加快流通速度并大幅度改善天然气品质，使之快速充分燃烧，从而最大限度地提升炉温，保持工况的连续性和稳定性。在此基础上加入低温催化剂，让低温催化剂气化和助燃设备充分与天然气进行融合，并进入炉膛进行燃烧，通过化学催化和物理催化的充分结合，可以大幅度提高节能效果。可以大幅度减少废气中的各种污染物的排放，减少有害气体排放。

可选的，所述连接管外周套设有保温层。

通过采用上述技术方案，保温层可以使得经过加热气化的低温催化剂保持被加热的温度被通入反应罐内,从而可以提升反应罐内的天然气、稀土颗粒物的温度，进而便于提升天然气分子团的分散速度和分散效果，从而能够便于改善天然气的品质。

可选的，所述连接管的管内压力为60～80kpa，所述连接管的管径为4～8mm。

通过采用上述技术方案，连接管的管内压力为60～80kpa，便于气态的低温催化剂可以主动的流向反应罐。连接管的管径较小，可以便于连接管拐角处的制造与安装，便于降低连接管整体的安装难度。

可选的，所述反应罐底部连接有出气管，所述出气管远离反应罐的一端连接有燃烧室，所述燃烧室内天然气与空气的通入比为1∶10。

通过采用上述技术方案，燃烧室内天然气与空气的通入比为1∶10，可以便于燃烧室内的无论是大火、中火或小火运行，均可以使得的天然气较为充分的燃烧，且可以使得助燃器充分发挥节能环保的功效。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过液体罐、流量泵、加热器和低温催化剂的设置，能够起到便于天然气可以与气态的低温催化剂充分反应，进而便于天然气在燃烧前可以充分打开氢氧键，便于天然气充分燃烧的效果；

2.通过气态的低温催化剂、反应罐和稀土颗粒物的设置，能够起到通过化学催化和物理催化的充分结合，大幅度提高节能效果，使燃烧更加充分，从而达到节省燃料的目的，大幅度减少废气中的各种污染物的排放，减少有害气体排放的效果；

3.通过连接管和保温层的设置，能够起到使得经过加热气化的低温催化剂保持被加热的温度被通入反应罐内,从而可以提升反应罐内的天然气、稀土颗粒物的温度，进而改善天然气的品质的效果。

附图说明

图1是本申请实施例的助燃设备的整体结构示意图。

附图标记说明：1、液体罐；2、流量泵；3、加热器；31、陶瓷加热罐；32、保温箱；33、隔热箱；4、电控箱；5、安装箱；6、灭火器；7、反应罐；8、连接管；9、出气管；10、燃烧室。

具体实施方式

以下结合附图1对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种催化剂气化装置及带有其的节能一体化助燃设备。参照图1，一种催化剂气化装置包括安装箱5以及位于安装箱5内通过管道连接的液体罐1、流量泵2和加热器3，液体罐1内盛装有液体的低温催化剂，加热器3处连接有电控箱4，使得加热器3通电加热。低温催化剂通过流量泵2定量抽取至加热器3内进行加热气化。本实施例中1000立方天然气，添加1.5公斤低温催化剂，流量泵2采用自动化调节的，低温催化剂的流量和流速可以根据天然气的流量和流速进行变频调整。

本实施例中的低温催化剂的可以采用如下制备方法：按质量比1:3:10，将间苯二酚、碳酸钠和去离子水混合并置于室温下磁力搅拌30min，得混合液并按体积比1:8，将质量分数5％甲醛溶液滴加至混合液中，搅拌混合并置于50℃烘箱中，陈化处理8h，得陈化溶胶液；采用乙醇对陈化溶胶液进行溶剂置换后，再在55℃下干燥8h，得干燥凝胶，取干燥凝胶并置于管式气氛炉中，按5℃/min升温至900℃，在氩气气氛下保温处理60min，静置冷却至室温，得炭气凝胶基体。

按质量比1:12，将硅烷偶联剂与炭气凝胶基体搅拌混合并置于室温下研磨处理，收集研磨颗粒并置于60℃下保温干燥8h，收集干燥研磨颗粒并破碎球磨至500目筛，得分散改性基体颗粒。

分别称量1600mL去离子水、80g四丙基氢氧化铵、1g偏铝酸钠和200mL正硅酸乙酯，先取去离子水、四丙基氢氧化铵和偏铝酸钠搅拌混合，待混合完成后，收集溶解液并将正硅酸乙酯滴加至溶解液中，搅拌混合并置于室温下陈化8h，得陈化基体液。

按质量比1:5，将分散改性基体颗粒添加至陈化基体液中，搅拌混合并置于155℃下晶化50h，待晶化完成后，用去离子水冲洗5次后，再在110℃下干燥8h，制备得包覆改性基体颗粒。

取包覆改性基体颗粒并按质量比1:5，将其添加至质量分数5％氯铂酸中，浸泡处理5h后，在室温下干燥8h，取吸附改性剂并置于110℃下干燥至恒重，收集干燥改性颗粒并置于管式气氛炉中，升温加热至500℃下保温焙烧5h，静置冷却至室温，研磨分散过500目筛，得分散催化颗粒；分别称量500mL碳酸二甲酯、100mL甲基叔丁基醚、200mL甲醇和200g分散催化颗粒，即可制备得天然气的低温催化剂，将胶体状的低温催化剂盛装于液体罐1内。

参照图1，为便于高效且均匀的加热低温催化剂，加热器3包括隔热箱33、保温箱32和位于保温箱32内的陶瓷加热罐31，低温催化剂通入陶瓷加热罐31内进行加热，陶瓷加热罐31的热导性较佳，热面温度较为均匀，使得低温催化剂的气化较为充分。保温箱32用于保持加热器3内加热温度，减少热量散失。隔热箱33用于隔离加热器3内热量，减少加热器3的加热温度对外界温度的影响。通过电控箱4控制加热器3的加热温度为80℃～100℃，本实施例中设置为100℃。

参照图1，安装箱5内壁位于加热器3上方安装有灭火器6，灭火器6采用干粉灭火器6，且当灭火器6检测到安装箱5内的温度超过68℃、或者出现烟雾、或者出现明火时均会启动，通过干粉减少安装箱5燃烧或者防止安装箱5继续燃烧的情况发生。

本申请实施例一种催化剂气化装置的实施原理为：液体箱内盛装有定量的液体低温催化剂，液体低温催化剂的剂量根据所需要处理的天然气的流量确定，流量泵2自动调节每泵所需要抽取的液体低温催化剂的容量。液体的低温催化剂在加热器3内进行充分的加热和气化。

一种带有催化剂气化装置的节能一体化助燃设备，参照图1，包括反应罐7和燃烧室10，反应罐7与加热器3之间连接有连接管8，反应罐7底部设置有出气管9，出气管9与燃烧室10连通。加热器3处经过加热气化的低温催化剂通过连接管8自反应罐7的顶部通入，天然气也从反应罐7的顶部通入，反应罐7内填充有稀土颗粒物，天然气和低温催化剂反应打开氢氧键，随后天然气分子团被稀土颗粒物打散，把原来大的分子团切割成众多个排列整齐、分子链拉长又非常活泼的小分子团，同时使小分子团成球形散射，使得天然气的受氧面积增加，便于大幅度改善天然气品质。被改善过品质的天然气可以在燃烧器内充分燃烧，环保性能较好。燃烧器处天然气与空气的通入比为1∶10。

参照图1，连接管8的直径采用4～8mm，本实施例采用6mm，便于连接管8拐角处的制造与连接。连接管8的管内压力为60～80kpa，本实施例中连接管8的管内压力为70kpa，便于加热器3内的气态的低温催化剂流向连接管8内，并随着连接管8的流向通入反应罐7内。连接管8可以采用不锈钢材质的，连接管8的外壁包覆有保温层，保温层可以采用保温棉、泡棉等材质。连接管8经过保温可以使得经过加热气化的低温催化剂保持被加热的温度被通入反应罐7内，天然气与带有一定温度的气态低温催化剂进行反应，反应效率较好。

本申请的助燃设备还具有较高的经济价值，以常见10t天然气锅炉为例分析测算，参见下表表1：

表1

经过试验，使用本实施例的助燃设备，燃气消耗量为2.1065NM³，生产蒸汽43.986kg，η₁＝93.00％；未使用本实施例的助燃设备，燃气消耗量为2.3512NM³，生产蒸汽42.277kg，η₀＝80.14％；本次试验热效率提高Δη为：Δη＝93.00％-80.14％＝12.86％。在使用本实施例的助燃设备时，燃烧室10处的蒸发器系统热效率提高12.86％，即节能率为12.86％。

本申请实施例一种带有催化剂气化装置的节能一体化助燃设备的实施原理为：当天然气通入反应罐7内时，反应罐7内填充的稀土颗粒物可以快速打散天然气分子团，把原来大的分子团切割成众多个排列整齐、分子链拉长又非常活泼的小分子团，同时使小分子团成球形散射。这些小分子团可以扩大体积，受氧面积增加，加快天然气的流通速度并大幅度改善天然气品质，使得天然气可以快速充分燃烧，从而最大限度地提升炉温，保持工况的连续性和稳定性。稀土颗粒物可对天然气中的天然气分子进行瞬间的强力震荡和催化，促进天然气与空气充分活化，使得燃烧室10内的燃烧比调整至最佳，便于提高燃料热值，使燃烧更加充分，从而达到节省燃料5％一8％的目的。

在此基础上加入低温催化剂，让低温催化剂气化和助燃设备充分与天然气进行融合，并进入燃烧室10内进行燃烧，通过化学催化和物理催化的充分结合，可以大幅度提高节能效果，达到节能8～15％节能目的。并且可以大幅度减少废气中的各种污染物的排放，还可以减少有害气体排放50％以上，其中NOx排放量≤30mg/Nm³。本技术方案是集节能环保、提高功效于一身的环保型产品。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种催化剂气化装置，其特征在于：包括通过管道连接的液体罐（1）、流量泵（2）和加热器（3），所述液体罐（1）内盛装有低温催化剂，所述加热器（3）的加热温度为80℃～100℃。

2.根据权利要求1所述的一种催化剂气化装置，其特征在于：还包括电控箱（4），所述电控箱（4）与加热器（3）电连接，所述加热器（3）内设置有陶瓷加热罐（31），所述低温催化剂通入陶瓷加热罐（31）内。

3.根据权利要求2所述的一种催化剂气化装置，其特征在于：还包括安装箱（5）和安装于所述安装箱（5）内的灭火器（6），所述灭火器（6）安装于加热器（3）上方。

4.一种带有权利要求1～3任一项所述的催化剂气化装置的节能一体化助燃设备，其特征在于：包括反应罐（7），所述反应罐（7）内通入天然气，所述加热器（3）与反应罐（7）之间连接有连接管（8）。

5.根据权利要求4所述的一种带有催化剂气化装置的节能一体化助燃设备，其特征在于：所述反应罐（7）内盛装有稀土颗粒物，天然气与低温催化剂自所述反应罐（7）顶部通入，反应后的天然气自反应罐（7）底部排出。

6.根据权利要求4所述的一种带有催化剂气化装置的节能一体化助燃设备，其特征在于：所述连接管（8）外周套设有保温层。

7.根据权利要求4所述的一种带有催化剂气化装置的节能一体化助燃设备，其特征在于：所述连接管（8）的管内压力为60～80kpa，所述连接管（8）的管径为4～8mm。

8.根据权利要求4所述的一种带有催化剂气化装置的节能一体化助燃设备，其特征在于：所述反应罐（7）底部连接有出气管（9），所述出气管（9）远离反应罐（7）的一端连接有燃烧室（10），所述燃烧室（10）内天然气与空气的通入比为1∶10。

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