CN1405280A

CN1405280A - 水分解化合燃料及其分解燃烧器

Info

Publication number: CN1405280A
Application number: CN 02130802
Authority: CN
Inventors: 郎君羊
Original assignee: PAN WEIBIAO
Current assignee: PAN WEIBIAO
Priority date: 2002-09-28
Filing date: 2002-09-28
Publication date: 2003-03-26
Anticipated expiration: 2022-09-28
Also published as: CN1187430C

Abstract

本发明公开了一种水分解化合燃料和与该燃料配合使用的分解燃烧器。该燃料是由20－70％的水和30－80％的醇按比例混合构成，醇指甲醇或乙醇。分解燃烧器为带风机的筒状结构，内设预热螺旋管，预热螺旋管一端与筒体的燃料入口连接，另一端接多孔催化器燃料进口，其催化器燃料出口与喷射器连接，喷射器固定在筒体内，多孔催化器的盘面位于筒体的喷火口处。水分解化合燃料通过分解燃烧器得到预热、催化、裂解、助燃，使该燃料能够充分燃烧。将分解燃烧器插入锅炉、冶炼炉等炉的投放燃料口处，就可实现用水分解化合燃料取代煤、油等燃料的目的，既节省现有的化石能源，又减少了对环境的污染。该分解燃烧器一旦出现故障换一台即可，维修不影响生产。

Description

水分解化合燃料及其分解燃烧器

一、技术领域

本发明涉及一种水分解化合燃料和与该燃料配合使用的分解燃烧器。水分解化合燃料通过该分解燃烧器得到分解、助燃，使其燃料能够充分燃烧，用作各种锅炉、冶炼炉、窑炉等的燃烧能源。

二、背景技术

能源是人类的宝贵资源。特别是化石能源(煤、油等)没有再生的可能，加之它做为燃料，对大气污染也较严重。因此，近年来科学界都在攻关一种水与填加剂合成的燃料，使之做为能源以此取供煤、油等燃料，这样即能节省能源，又避免大气污染。为解决此课题，本发明人在研制水分解合成燃料的同时，研制成功了一种与水分解化合燃料配套使用的燃烧装置，专利申请号为02210068.7。该燃烧装置虽能满足水分解化合燃料的燃烧条件，能够使水分解化合燃料充分燃烧，达到炉内物质所需的热处理温度。但是，由于该燃烧装置在炉膛内设预热管群，这样就对该燃烧装置的用途有一定的限制；如一旦出现该燃烧装置故障，必须停炉维修，影响生产效率。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种水分解化合燃料及其分解燃烧器，将使用水分解化合燃料的分解燃烧器插入各种锅炉、冶炼炉等炉体的投放燃料口处，就可实现用水分解合成燃料取代煤、油等燃料的目的，这样即节省了现有的化石能源，又减少了对环境的污染，且该分解燃烧器一旦出现故障，另换一台即可，维修不影响正常生产。

本发明是这样实现的：

水分解化合燃料由水和醇按重量百分比混合后构成，其配比为：水为20-70％，醇为30-80％；醇指甲醇或乙醇。

上述的水分解化合燃料是过程燃料，通常情况下低比例醇的水分解化合燃料是不能燃烧的。因此，本发明人研制了一种与该燃料配合使用的分解燃烧器，在分解燃烧器的作用下，该燃料能得到充分的催化、裂解，达到完全燃烧。

分解燃烧器为端部设有风机的筒状结构，筒体内设有预热螺旋管，预热螺旋管的一端与筒体上的燃料入口连接，其另一端接多孔催化器的燃料进口，多孔催化器的燃料出口与喷射器连接，喷射器固定在筒体内，多孔催化器的盘面位于筒体的喷火口处。

该分解燃烧器的筒体还可以采用带夹层空腔的筒体，其夹层空腔的外壁上有燃料入口，内壁上有燃料出口；内壁上的燃料出口与筒体内的预热螺旋管相连接。当该分解燃烧器点火后，其夹层空腔就成为了燃料的预热腔。

该分解燃烧器中的多孔催化器为一侧有燃料进口、另一侧有燃料出口的空腔园盘状结构，在园盘的盘面上有上、下贯通的若干个通孔，其通孔与园盘空腔不连通，园盘空腔内装有金属锰颗粒。

该分解燃烧器的喷射器由多孔喷咀上罩有热红罩构成。热红罩可采用以下二种结构形式：一种为干式热红罩，即热红罩为筒状结构，筒壁上开有若干个喷火孔；另一种为湿式热红罩，即热红罩为带夹层空腔的筒状结构，筒壁上开有若干个喷火孔，筒壁内的夹层空腔为独立的燃料预热通道，筒壁上设有与筒壁内燃料预热通道相通的燃料入口和出口，其燃料预热通道的出口接至喷咀。

在该分解燃烧器的多孔催化器的燃料出口至喷射器的燃料入口的管道中可增设斜面式多孔催化床，该催化床为斜面板式结构，在斜面板内有全程贯通的、独立的燃料通道，其斜面板上有若干个透孔。这样就能使燃料通过催化床时进一步得到高温、催化、燃烧。

为了加强该分解燃烧器的预热点火的效果，在该分解燃烧器的筒体内可增设一套独立、专用于预热点火的喷射器，其喷设器的热红罩采用干式或湿式的热红罩均可。

该分解燃烧器的点火方式为人工点火和电子打火二种：1、在筒体的侧壁上开点火口可实现人工点火；2、在筒体内的喷射器的喷咀处安装打火电极，可实现电子打火。

四、附图说明

图1为本发明的实施例之一的结构示意图；

图2为本发明的实施例之二的结构示意图；

图3、图4分别为本发明中采用的不同结构的喷射器的结构示意图；

图5为图4的A-A剖视图；

图6为本发明中采用的多孔催化器的结构示意图；

图7为图6的B向视图；

图8为本发明中采用的多孔催化床的结构示意图；

图9为图8的C向视图。

五、具体实施方式

(一)、水分解化合燃料的实施方式：按照加入的甲醇(或乙醇)的比例不同，制成高、中、低浓度醇的水分解化合燃料。

(1)、制作含高浓度醇的水分解化合燃料：用20％水和80％甲醇(或乙醇)混合后制成，用作初点火时使用的燃料。即制作500升的高浓度醇的水分解化合燃料，用100升水和400升甲醇(或乙醇)混合后即制成。

(2)、制作含中等浓度醇的水分解化合燃料：用50％水和50％甲醇(或乙醇)混合后制成，当炉体点火后燃烧一段时间(10分钟左右)分解燃烧器内温度达800℃时，使用含中等浓度醇的水分解化合燃料即能满足对燃烧的要求。如制作1000升的含中等浓度醇的水分解化合燃料，用500升水和500升甲醇(或乙醇)混合后即制成。

(3)、制作含低浓度醇的水分解化合燃料：用70％水和30％甲醇(或乙醇)混合后制成，当分解燃烧器内温度达1300℃时，使用含低浓度醇的水分解化合燃料即能满足对燃料的要求。如制作2000升的含低浓度醇的水分解化合燃料，用1400升水和600升甲醇(或乙醇)混合后即制成。

上述制成的含高、中、低不同浓度醇的水分解化合燃料的目的是在实际生产中根据炉体内不同的燃烧条件使用不同浓度的水分解化合燃料，以降低燃料的成本。

但是，上述的水分解化合燃料在一般常温、常态下是不能完全燃烧的，需要有一个高温、催化、分解、汽化、雾化的完整燃烧过程。因此，该燃料只是一种过程燃料，需要与分解燃烧器配合使用。

(二)分解燃烧器的实施方式

(1)实施例一：

图1所示，该分解燃烧器为端部设风机5的筒状结构，筒体1选用不锈钢材料制成了带夹层空腔2的筒体，其夹层空腔2的外壁上有与燃料缶16、17相连通的燃料入口，内壁上有燃料出口，内壁上的燃料出口与筒体1内的预热螺旋管3相连接。燃料缶16、17可分别装不同浓度的燃料，高浓度醇的燃料刚点火时使用，当分解燃烧器内的燃烧温度达1100℃时，使用低浓度醇燃料。12为燃料输入管，13为燃料缶的阀门，14为加压泵，用于给分解燃烧器输送燃料。筒体1内的预热螺旋管3选用不锈钢材料制成。预热螺旋管3的一端与筒体1上的燃料入口连接，其另一端接多孔催化器4的燃料进口，多孔催化器4的燃料出口通过内螺旋管8与喷射器连接，喷射器可用支架固定在风筒内。喷射器由多孔喷咀7上罩热红罩6构成。热红罩6为干式热红罩。喷射器与多孔催化器4的盘面对中，多孔催经器4的盘面布置在筒体1的喷火口处。多孔催化器4为一侧有燃料进口，另一侧有出口的空腔圆盘状结构，其空腔内装有金属锰颗粒19，圆盘上有上、下贯通的若干个通孔18，其通孔与园盘空腔不连通。如筒体1的内径选择为260mm时，多孔催化器4的盘面直径应为210mm，盘面上的通孔的直径选择为14mm，通孔32个；喷咀直径选为120mm，喷射孔直径为1mm，个数为3个；干式热红罩内径选为150mm，喷火孔20的孔径为12mm，喷火孔20的个数为68个/100cm²；该分解燃烧器采用电子打火方式，打火电极设在喷射器的热红罩6的喷火孔20处。该分解燃烧器点火时，使用高浓度醇的水分解化合燃料点燃，使进入该分解燃烧器的液体燃料逐渐加热升温，特别是升温后的液体燃料进入多孔催化器后通过金属锰颗粒时得到催化、加速裂解，升温后的高温水分解化合燃料急剧转化为汽态，再经喷射器喷出时已成为火焰，由于风机的吹风助燃作用，喷射器喷出的火焰经多孔催化器盘面的通孔喷出，使水分解化合燃料燃烧后得到进一步催化、裂解，燃烧时间越长温度越高，其水分解化合燃料的燃烧越彻底，分解器内燃烧温度就会越来越高，可高达1700℃。

(2)实施例二：

图2所示，该实施例是在实施例一的基础上，在喷射器和多孔催化器4连接的内螺旋管路8上装有多孔催化床11。图2中给出的喷射器的热红罩6采用湿式热红罩。9为湿式热红罩的燃料出口至喷咀的连接管，10为多孔催化床11的燃料出口至湿式热红罩燃料入口的连接管。多孔催化床11为斜面板式结构，在斜面板内有燃料通道23，燃料通道23与斜面板上的透孔22不连通，燃料经过时进一步起到预热、加温作用。如分解燃烧器筒体内径为260mm时，喷咀7的外径为100mm，其喷射孔孔径为1mm，喷射孔为3个；热红罩6的内径为120mm，其喷火孔20的孔径为12mm，个数为64个/100cm²，21为湿式热红罩内的燃料预热通道；多孔催化器4盘面直径为210mm，盘面上通孔18直径为14mm，其个数为32个。其催化床的斜面板的面积在1700mm²时，透孔22至少30个，透孔直径在10mm。多孔催化床11的燃料通道入口与接多孔催化器的内螺旋管连接，其燃料通道出口通过管10接至喷射器的湿式热红罩6的燃料预热通道入口。在该实施例中还增设了一套独立的、专用于预热点火的喷射器，图2中的该预热点火用的喷射器采用的是湿式热红罩6，也可采用干式热红罩。该分解燃烧器采用电子打火形式点燃，打火电极设在此套用于预热点火的喷射器的热红罩6喷火孔处。图2中的3个燃料缶15、16、17分别装不同浓度的燃料，燃料缶15中装含80％醇的水分解化合燃料；点火10分钟后，使分解燃烧器内整体均匀受热，可关闭燃料缶15的阀门13，开启装有含50％醇的燃料缶16的阀门13，燃料进入筒体1的夹层空腔2、预热螺旋管3、多孔催化器4、多孔催化床11、喷射器的热红罩至喷咀喷出时不断地得到预热、升温，使之水分解化合燃料不断得到催化、裂解，由液态变为汽态，由喷射器喷出继续加速燃烧。当燃烧温度达1100℃时关闭燃料缶16的阀门，开启装有20％醇的低浓度水分解化合燃料的燃料缶17，即可使该分解燃料器继续得到高温燃烧的火焰，分解燃烧器内的温度高达1700℃，分解燃烧器口喷出的火温度高达1200℃。这时的水分解化合燃料得到了充分的催化、裂解，燃烧的特别充分。

本发明应用范围广，可用于各种取暖锅炉、发电干气锅炉、冶炼炉等等。本发明的研制成功，必将使水分解化合燃料成为一种无污染的新能源。使用该燃料与烧柴油、煤等相比，燃料成本可降低30--50％，燃烧充分生成水蒸汽时热值达57.8千卡/克分子。下面是在同一台锅炉上用水分解化合燃料及其分解燃烧器与使用柴油及其燃烧器进行的燃烧对比试验，测得的试验数据如下(预热后每间隔5分钟一测)：

注：表中该分解燃烧器预热10分钟用的是含80％醇的水分解化合燃料，再烧5分钟含50％醇的水分解化合燃料，然后用的全是含30％醇的低醇度的水分解化合燃料。

Claims

1、一种水分解化合燃料，其特征是该燃料由水和醇按重量百分比混合后构成，其配比为：水为20-70％，醇为30-80％；醇指甲醇或乙醇。

2、一种与权利要求1所述的水分解化合燃料配合使用的分解燃烧器，其特征是该分解燃烧器为端部设有风机(5)的筒状结构，筒体(1)内设有预热螺旋管(3)，预热螺旋管(3)的一端与筒体(1)的燃料入口连接，其另一端接多孔催化器(4)的燃料进口，多孔催化器(4)的燃料出口与喷射器连接，喷射器固定在筒体(1)内，多孔催化器(4)的盘面位于筒体(1)的喷火口处。

3、根据权利要求2所述的分解燃烧器，其特征是筒体(1)采用带夹层空腔(2)的筒体，其夹层空腔(2)的外壁上有燃料入口，内壁有燃料出口；内壁上的燃料出口与筒体(1)内的预热螺旋管(3)相连接。

4、根据权利要求2或3所述的分解燃烧器，其特征是所述的多孔催化器(4)为一侧有燃料进口、另一侧有燃料出口的空腔园盘状结构，在园盘的盘面上有上、下贯通的若干个通孔(18)，园盘空腔内装有金属锰颗粒(19)。

5、根据权利要求2或3所述的分解燃烧器，其特征是所述的喷射器由喷咀(7)上罩有热红罩(6)构成。

6、根据权利要求5所述的分解燃烧器，其特征是所述的热红罩(6)为筒状结构，筒壁上开有若干个喷火孔(20)。

7、根据权利要求5所述的分解燃烧器，其特征是所述的热红罩为带夹层空腔的筒状结构；桶壁上开有若干个喷火孔(20)，筒壁内的夹层空腔为独立的燃料预热通道(21)，筒壁上设有与筒壁内燃料预热通道相通的燃料入口和出口，其燃料预热通道(21)的出口接至喷咀(7)。

8、根据权利要求2所述的分解燃烧器，其特征是在筒体(1)内增设一套独立的、专用于预热点火的喷射器。

9、根据权利要求2所述的分解燃烧器，其特征是在该分解燃烧器的多孔催化器(4)的燃料出口至喷射器的燃料入口的管道中增设多孔催化床(11)，该催化床(11)为斜面板式结构，在斜面板内有全程贯通的、独立的燃料通道(23)，其斜面板上有若干个透孔(22)。