CN204438222U - 一种带有甲醇燃料裂解反应器的灶具 - Google Patents

Abstract

一种带有甲醇燃料裂解反应器的灶具，所述甲醇灶具燃烧器下方设置有盘管式裂解反应器，所述的裂解反应器的入口通过反应器输入阀门与总阀门相连，反应器管体内自入口始依次设置甲醇液化段与催化裂解段，所述甲醇液化段与催化裂解段间由多孔栅板分隔，所述裂解反应器出口置于催化裂解段末端并通过反应器输出阀门与灶具气路入口相连，所述的灶具气路入口置于燃烧器一侧。本实用新型以灶用甲醇为原料经在甲醇灶芯周围的环形不锈钢盘管与工作中的热源换热气化，气化后的甲醇经盘管内的裂解催化剂催化反应，生成一氧化碳与氢气的混合气再回流进入灶芯燃烧。一氧化碳和氢气均是良好的气体燃料，燃烧迅速充分热效率高，热值远远高于甲醇，燃烧温度高，燃烧性能优异，可以显著降低甲醇燃料的油耗。

Description

一种带有甲醇燃料裂解反应器的灶具

技术领域

本实用新型涉及一种带有甲醇燃料裂解反应器的灶具。

背景技术

甲醇是一种重要的有机化工原料，也是清洁代用燃料。我国试验使用甲醇作为替代燃料已近20年时间，应用范围日趋扩大。随着世界石油价格不断上涨，能源供应瓶颈日渐突出，甲醇燃料以其廉价、环保等优点，成为新型代用燃料的一个重要分支，甲醇燃料消费量也呈不断加速增长的发展态势。

近年来全国许多省市掀起了一股开发新型液体燃料的热潮，其中醇基液体燃料因其性价比方面的显著优势，开始大量替代柴油和液化石油气等传统燃料并形成了一定的市场份额，但甲醇作为民用炊事燃料无论在燃料组成还是与燃具的匹配上仍存在许多技术问题，如甲醇的气化潜热大导致气化困难，传统甲醇灶具只能使用大功率风机使甲醇强制气化才能与空气形成混合气实现燃烧。液体甲醇在气化燃烧时因燃烧不充分，容易在灶具灶芯内产生积碳堵塞油路使燃烧效果日渐下降，也带来了日常维修保养的难度。同时因甲醇燃料热值低热效率差而油耗明显升高，改进的无风机甲醇灶具也只是利用甲醇燃烧的余热使其自身气化燃烧，并没有根本上提高甲醇的燃烧效率，所以节能效果很不明显。

实用新型内容

本实用新型的目的是利用传统甲醇灶具使用过程中的余热使甲醇气化，甲醇蒸汽经裂解催化剂生成一氧化碳和氢气，将反应后的一氧化碳、氢气、和未反应的气态甲醇的混合气回流进入甲醇灶具中同液态甲醇配合燃烧。

一种带有甲醇燃料裂解反应器的灶具，包括甲醇灶具，所述甲醇灶具燃烧器一侧设置有灶具液路入口，所述灶具液路入口通过管路及液路阀门与总阀门相连，其特征是所述甲醇灶具燃烧器下方设置有盘管式裂解反应器，所述的裂解反应器的入口通过反应器输入阀门与总阀门相连，反应器管体内自入口始依次设置甲醇液化段与催化裂解段，所述甲醇液化段与催化裂解段间由多孔栅板分隔，所述裂解反应器出口置于催化裂解段末端并通过反应器输出阀门与灶具气路入口相连，所述的灶具气路入口置于燃烧器一侧。

所述的一种带有甲醇燃料裂解反应器的灶具，其特征是所述的裂解反应器由多层金属盘管构成，所述金属盘管呈梯形结构，所述梯形结构金属盘管自上而下半径依次扩大，并且所述梯形结构盘管上部管体内填充瓷块换热剂，下部管体内充填甲醇裂解催化剂。

所述的一种带有甲醇燃料裂解反应器的灶具，其特征是所述的金属盘管至少由5层不锈钢管组成，其中上部一至三层管体内为瓷块换热剂室，其余为甲醇裂解催化剂室。

本实用新型以灶用甲醇为原料经在甲醇灶芯周围的环形不锈钢盘管与工作中的热源换热气化，气化后的甲醇经盘管内的裂解催化剂催化反应，生成一氧化碳与氢气的混合气再回流进入灶芯燃烧。一氧化碳和氢气均是良好的气体燃料，燃烧迅速充分热效率高，热值远远高于甲醇，燃烧温度高，燃烧性能优异，可以显著降低甲醇燃料的油耗。

附图说明

图1是甲醇灶具燃烧流程示意图；

图2是盘管结构示意图。

图中，1-甲醇燃料箱；2-总阀门；3-液路阀门；4-反应器输入阀门；5-反应器输出阀门；6-甲醇灶具；7-灶具液路入口；8-灶具气路入口；9-裂解反应器。

具体实施方式

图1所示，本实用新型的甲醇灶具6一侧设置有灶具液路入口7，通过液路阀门3及总阀门2与甲醇燃料箱1相连。甲醇灶具另一侧设置有灶具气路入口8，该灶具气路入口通过所应器输出阀门5与裂解反应器9的出口相连。裂解反应器9的入口通过所应器输入阀门4与总阀门2及甲醇燃料箱1相连。

图2所示，本催化裂解反应器的设计为多层不锈钢盘管，盘管呈梯形，自上而下半径依次扩大，盘管进口连接甲醇液路。第一至三层接近火焰中心的盘管内填充瓷块换热剂，为使进入其中的液体甲醇利用灶芯余热快速气化，第三层以下盘管内填充裂解催化剂，盘管的入口与出口分别由多孔栅板A、B固定，在盘管内瓷块换热剂与裂解催化剂间由多孔栅板C分隔。催化裂解后的混合气自盘管出口与燃烧器的气路入口连接。

本实用新型采用不锈钢盘管，亦可采用其它金属材料制作的盘管，要求导热性能好，耐高温材料。盘管结构亦可设计为其它形式，如柱状形等。催化剂采用铜镍催化剂或其它类型甲醇裂解催化剂。

本实用新型的甲醇燃料催化裂解制氢的灶用反应器工作原理如下：

甲醇裂解制氢：    CH3OH＝CO＋2H2         +90.7 KJ/mol

上述反应生成的混合气组成为

      H2           73～74％ 

      CO        23～24.5％

      CO2            ～1.0％ 

      CH3OH      　　300ppm

      H2O             饱和

本实用新型的特点是：

本实用新型利用了甲醇灶芯燃烧中产生的余热使甲醇气化，气化后的甲醇再与放置在灶芯周围不锈钢盘管内的裂解催化剂发生催化反应生成一氧化碳和氢气，这样生成的一氧化碳和氢气还有过量未反应的气态甲醇的混合气再回流进入甲醇灶芯配合液体甲醇共同燃烧。

本实用新型将甲醇催化裂解反应为一氧化碳和氢气等的混合气。使低热值的液体燃料升华为高热值的气体燃料，根本上提升了燃烧效率和效果，试验证明混合气体燃烧充分燃烧温度远高于甲醇，同比情况下甲醇耗量可以下降10%左右。使用本装置的灶芯/燃烧器本身也同时解决了燃用甲醇时的积碳和堵塞现象，燃烧火焰呈蓝色无烟无异味。

本实用新型装置连接的灶芯要求为气液两用灶芯，甲醇液体分液路和气路两个入口进入灶芯/燃烧器，各自通过阀门控制通断。

本催化裂解反应器的设计为多层不锈钢盘管，盘管呈梯形，自上而下半径依次扩大，盘管进口连接甲醇液路。第一至三层接近火焰中心的盘管内填充瓷块换热剂，用多孔栅板固定，为使进入其中的液体甲醇利用灶芯余热快速气化，第三层以下盘管内填充裂解催化剂，也用多孔栅板固定。催化裂解后的混合气自盘管出口与灶芯气路进口连接。

本实用新型使用特制的瓷块换热剂和甲醇裂解催化剂，耐温范围广寿命长不易粉化，其形状为细小的圆形颗粒，比表面积大，与甲醇接触充分且容易填装和更换。同时裂解催化剂因其催化范围广的特性同时也扩大了甲醇燃料的原料范围，精甲醇、粗甲醇、含有一定比例水分的甲醇均可在本反应装置内有效工作，同样可以生成满足使用的混合气体。

初始工作时将甲醇经液路进入灶芯点燃工作，短暂燃烧灶芯温度升高至1000度后，缓慢打开气体通路阀门，使甲醇进入灶芯周围的不锈钢盘管内气化后催化裂解，生成的混合气通过气体进口供入灶芯燃烧，待混合气量稳定后，即可关闭液路甲醇通道使用纯气态燃烧工作。本实用新型也可实现气液两路同时工作或任何一方的单独工作，人为通过阀门控制即可使传统液体甲醇燃烧与裂解混合气燃烧配合进行，这样既可以满足不同状态下的使用需求，又可以提高系统的稳定性。本实用新型的换热、催化裂解装置有体积小、成本低、工作稳定、安装方便的特点，既可以直接集成于灶具内作为成品使用，也可以对已有的民用灶具进行简单加装后使用，因其气液两用的工作特点，可以在不影响使用的前提下很方便的进行安装维修和更换，有利于市场应用和推广。

Claims (3)

1.一种带有甲醇燃料裂解反应器的灶具，包括甲醇灶具（6），所述甲醇灶具燃烧器一侧设置有灶具液路入口，所述灶具液路入口通过管路及液路阀门3与总阀门相连，其特征是所述甲醇灶具燃烧器外周设置有盘管式裂解反应器（9），所述的裂解反应器（9）的入口通过反应器输入阀门（4）与总阀门（2）相连，反应器管体内自入口始依次设置甲醇液化段与催化裂解段，所述甲醇液化段与催化裂解段间由多孔栅板分隔，所述裂解反应器出口置于催化裂解段末端并通过反应器输出阀门（5）与灶具气路入口（8）相连，所述的灶具气路入口置于燃烧器一侧。

2.根据权利要求1所述的一种带有甲醇燃料裂解反应器的灶具，其特征是所述的裂解反应器由多层金属盘管构成，所述金属盘管呈梯形结构，所述梯形结构金属盘管自上而下半径依次扩大，并且所述梯形结构盘管上部管体内填充瓷块换热剂，下部管体内充填甲醇裂解催化剂。

3.根据权利要求2所述的一种带有甲醇燃料裂解反应器的灶具，其特征是所述的金属盘管至少由5层不锈钢管组成，其中上部一至三层管体内为瓷块换热剂室，其余为甲醇裂解催化剂室。