CN205640888U

CN205640888U - 节能燃气装置

Info

Publication number: CN205640888U
Application number: CN201620336364.1U
Authority: CN
Inventors: 贺满成; 刘铉
Original assignee: Beijing Century Lantian Environmental Protection Equipment Co Ltd
Current assignee: Beijing Century Lantian Environmental Protection Equipment Co Ltd
Priority date: 2016-04-20
Filing date: 2016-04-20
Publication date: 2016-10-12
Anticipated expiration: 2026-04-20

Abstract

本实用新型提供一种节能燃气装置，包括：天然气供给单元、流量监测单元、混合单元、控制单元、计量驱动单元、催化剂储存单元、燃烧器；天然气供给单元的输出端与流量监测单元的输入端连接，流量监测单元的输出端与混合单元的第一输入端连接，混合单元的输出端与燃烧器的输入端连接；流量监测单元的信号输出端与控制单元的第一输入端连接，控制单元的第一输出端与计量驱动单元的输入端连接，计量驱动单元的输出端与混合单元的第二输入端连接，计量驱动单元的第二输入端与催化剂储存单元的输出端连接；催化剂包括ReCl₃·6H₂O、CeCl₃·6H₂O、La(OH)₃、金属茂化物和石油醚。本实用新型能够提高天然气的燃烧效率。

Description

节能燃气装置

技术领域

本实用新型涉及一种节能燃气装置，属于燃烧设备技术领域。

背景技术

为了改善燃烧过程、降低反应温度和抑制有毒、有害物质的形成、优化空气环境质量，天然气作为首选能源备受关注并且得到了快速的推广与应用。

然而在天然气的燃烧过程中，通过对其燃烧废气的检测，依然会发现具有大量的一氧化碳气体和未完全燃烧物，这说明天然气的燃烧并不彻底，没有达到较高的燃烧效率，因此利用天然气作为能量源经常会出现燃烧效率低、燃烧成本高的问题，因此提高天然气的燃烧效率对于能源的优化利用、实现社会经济的可持续发展和环境保护具有重要的意义。

实用新型内容

本实用新型提供一种节能燃气装置，用来克服现有技术中天然气燃烧效率低、燃烧成本高的缺陷。

本实用新型提供一种节能燃气装置，包括：

天然气供给单元、流量监测单元、混合单元、控制单元、计量驱动单元、催化剂储存单元、燃烧器；

所述天然气供给单元的输出端与所述流量监测单元的输入端连接，所述流量监测单元的输出端与所述混合单元的第一输入端连接，所述混合单元的输出端与所述燃烧器的输入端连接；

所述流量监测单元的信号输出端与所述控制单元的第一输入端连接，所述控制单元的第一输出端与所述计量驱动单元的输入端连接，所述计量驱动单元的输出端与所述催化剂储存单元的第一输入端连接，所述催化剂储存单元的输出端与所述混合单元的第二输入端连接；

所述催化剂储存单元用于储存催化剂，所述催化剂包括ReCl₃·6H₂O、CeCl₃·6H₂O、La(OH)₃、金属茂化物和石油醚。

进一步地，还包括液位监测器，所述液位监测器设置在所述催化剂储存单元中，所述液位监测器的信号输出端与所述控制单元的第二输入端连接；

所述液位监测器用于监测所述催化剂储存单元中催化剂的余量并将所述余量以信号方式传递至所述控制单元。

进一步地，还包括催化剂驱动供给单元，所述催化剂驱动供给单元的输入端与所述控制单元的第二输出端连接，所述催化剂驱动供给单元的输出端与所述催化剂储存单元的第二输入端连接。

进一步地，还包括雾化器，所述雾化器设置在所述混合单元的第二输入端处。

进一步地，所述控制单元上还设置有操作显示屏。

进一步地，还包括天然气控制阀门和燃气阀组，所述天然气控制阀门设置在所述天然气供给单元与所述流量监测单元之间；所述燃气阀组设置在所述流量监测单元和所述混合单元之间。

进一步地，所述燃气阀组包括过滤器和天然气调节阀。

进一步地，还包括调节阀门，所述调节阀门设置在所述混合单元和所述燃烧器之间。

进一步地，还包括与所述燃烧器输出端连接的锅炉。

本实用新型提供的节能燃气装置包括了催化剂供给单元，将催化剂与天然气充分混合后燃烧，由于催化剂能够降低天然气中C-H键的键能，从而降低了天然气的活化能，提高了天然气分子与氧气分子发生氧化反应的反应速率，实现有效的催化燃烧。

附图说明

图1为本实用新型的节能燃气装置实施例的模块示意图；

图2为本实用新型节能燃气装置又一实施例的模块示意图；

图3为本实用新型的节能燃气装置再一实施例的模块示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型的节能燃气装置实施例的模块示意图。请参考图1，本实用新型的节能燃气装置包括天然气供给单元1、流量监测单元2、混合单元3、控制单元4、计量驱动单元5、催化剂储存单元6、燃烧器7；天然气供给单元1的输出端与流量监测单元2的输入端连接，流量监测单元2的输出端与混合单元3的第一输入端连接，混合单元3的输出端与燃烧器7的输入端连接；流量监测单元2的信号输出端与控制单元4的第一输入端连接，控制单元4的第一输出端与计量驱动单元5的输入端连接，计量驱动单元5的输出端与催化剂储存单元6的第一输入端连接，催化剂储存单元6的输出端与混合单元3的第二输入端连接；催化剂储存单元6用于储存催化剂，催化剂包括ReCl₃·6H₂O、CeCl₃·6H₂O、La(OH)₃、金属茂化物和石油醚。

其中，天然气供给单元1是用于向节能燃气装置提供天然气的，当天然气供给单元1向节能燃气装置中输送天然气时，输出的天然气会先经过流量监测单元2，该流量监测单元2用于监测天然气的实时流量并将该流量以信号方式通过流量监测单元2的信号输出端传递至控制单元4，当控制单元4接收到该流量信号时，会根据天然气的流量通过预先存储在其中的天然气与催化剂的最优比例计算需要多少量的催化剂，并将该催化剂的用量以电流信号从控制单元4的第一输出端输出至计量驱动单元5，从而使计量驱动单元5根据催化剂的用量从催化剂储存单元6出抽取所需量的催化剂至混合单元3中。至此，天然气和催化剂以最优比例在混合单元3中充分混合，从而进入燃烧器7中进行燃烧。可选地，本实用新型中的流量监测单元2可以为流量计，例如旋进漩涡流量计；计量驱动单元5为计量泵。

本实用新型的节能燃气装置能够根据天然气的进气量实时的调整催化剂的用量，保证天然气与催化剂的最优配比，不仅能够使天然气的燃烧效率最大，还能够节约催化剂的用量。在本实用新型中，天然气与催化剂的最优体积比为100:0.6。

本实用新型中使用的催化剂为多组分的混合物，是一种透明液体，该混合物中包括ReCl₃·6H₂O、CeCl₃·6H₂O、La(OH)₃、金属茂化物和石油醚，该催化剂分子不仅提供给气体分子一定的活化能，并且催化剂本身也会参加化学反应，增强气体分子的有效燃烧成分，其中的特殊稀土元素具有5d轨道和未被电子填充满的4f空轨道易于形成稳定的络合键，易于形成配位键，亦即与CH基团有很好的亲合力，而且，单位质量所吸收的CH数比一般元素多，吸收能力强，从而对碳氢化合物起到良好的催化、助燃、阻聚、稳定等特殊功能和作用。并且该催化剂能够将天然气分子结构变成细小、活泼有序的碳氢化合物小分子，大幅度的改善了燃料的品质，可使燃气分子氧化程度更合理，起到助燃作用，降低天然气的起燃温度，使燃烧更充分，从而减少了CH、CO、NOx等有害气体的排放。同时，该催化剂所含助剂为石油醚类有机溶剂，所起作用为溶解、分散稀土及活性组分，并且石油醚主要为戊烷和己烷的混合物，与天然气甲烷为同类物质，对金属、工程塑料管道及部件不会腐蚀。下表1为本实用新型的催化剂的基本性质参数。

表1本实用新型的催化剂的基本性质参数

检验项目	单位	检测结果
			水分	％	无
密度(25℃)	kg/m3	838
			胶质	mg/100ml	2.45
pH值	-	6.86
			铜片腐蚀(50℃，3h)	级别	1a

本实用新型的节能燃气装置通过加入催化剂供给单元，从而使催化剂与天然气混合，使催化剂以催化助燃、激活氧化-还原反应、活化聚能、形成气体络合物的方法提高了天然气以及烷烃类染料在氧气中的燃烧速度并使其完全燃烧，从而达到了充分燃烧节省天然气能源的目的。并且本实用新型中的催化剂能够根据天然气的实时用量以最优比例完成催化剂的自动添加以及与天然气的混合，在不浪费催化剂的前提下使天然气燃烧效率最大化，进一步提高了节能燃气装置的工作效率，降低了节能燃气装置的燃烧成本。

图2为本实用新型节能燃气装置又一实施例的模块示意图。请参考图2，在上一实施例的基础上，本实施例中的节能燃气装置还包括液位监测器61，液位监测器61设置在催化剂储存单元6中，液位监测器61的信号输出端与控制单元4的第二输入端连接；液位监测器61用于监测催化剂储存单元6中催化剂的余量并将余量以信号方式传递至控制单元4。

在本实施例的节能燃气装置的使用过程中，为了防止节能燃气装置中催化剂储存单元6中的催化剂余量不足，还在催化剂储存单元6中设置了液位监测器61，该液位监测器61会实时对催化剂储存单元6中的催化剂的体积进行监测并将监测结果传送至控制单元4。可选地，在控制单元4中可以设定一催化剂量的最低阈值，当催化剂储存单元6中的催化剂体积等于或小于该最低阈值时，控制单元4会发出警报以提示催化剂储存单元6中的催化剂的体积不足。可选的，该液位监测器可以使浮球型的液位计。

进一步地，为了提高节能燃气装置的单位时间的工作效率，本实用新型还可以包括催化剂驱动供给单元8，催化剂驱动供给单元8的输入端与控制单元4的第二输出端连接，催化剂驱动供给单元8的输出端与催化剂储存单元6的第二输入端连接。其中，催化剂驱动供给单元8包括了驱动泵和催化剂的供给源，驱动泵与催化剂的供给源连接，从而能够从供给源处抽取足够的催化剂向催化剂储存单元6中输送。具体地，当催化剂储存单元6中的催化剂体积等于或小于该最低阈值时，控制单元4会向催化剂驱动供给单元8输出电信号以启动催化剂驱动供给单元8中的驱动泵，使驱动泵从催化剂供给源抽取足量的催化剂并经由催化剂储存单元6的第二输入端输送至催化剂储存单元6中，从而使催化剂储存单元6中的催化剂大于最低阈值，满足节能燃气装置的使用需求。

进一步地，为了增强催化剂与天然气的混合度，增加催化剂的表面积，可以在混合单元3的第二输入端处设置一雾化器，使从催化剂储存单元6的输出端中输出的催化剂经过雾化处理后再进入混合单元3中与天然气进行充分混合。具体地，该雾化器可以是雾化喷头，直接将催化剂雾化后喷入混合单元3中。

进一步地，控制单元4上还设置有操作显示屏。该显示屏能够实现多路信号数据的记录、显示，例如，可以显示天然气的瞬时流量、天然气的累积流量、催化剂的瞬时添加流量、催化剂累积添加流量、催化剂储存单元6中的催化剂剩余量等。同时，控制单元4上还可以包括数个USB接口以及打印机接口，从而进行历史记录的转存和备份。

图3为本实用新型的节能燃气装置再一实施例的模块示意图。请参考图3，本实施例的节能燃气装置在上一实施例的基础上，还包括了天然气控制阀门11和燃气阀组21，天然气控制阀门11设置在天然气供给单元1与流量监测单元2之间；燃气阀组21设置在流量监测单元2和混合单元3之间。具体地，该天然气控制阀门11能够控制天然气供给单元1的开启与闭合，当该天然气控制阀门11处于开启状态时，流量监测单元2就会将当前的天然气流量反馈至控制单元4，从而使控制单元4控制催化剂的注入；当该天然气控制阀门11处于闭合状态时，流量监测单元2由于无法监测到天然气的流量，控制单元4就不会将使催化剂储存单元6中的催化剂输出。另外，燃气阀组21包括过滤器和天然气调节阀。天然气从流量监测单元2输出后首先经过过滤器过滤掉其中的颗粒杂质，然后再进入天然气调节阀，该天然气调节阀能够检测到当前天然气纯度以及压力等参数，并且根据相关参数调整天然气与空气的混合比例，使天然气和空气达到最佳的混合比例。

进一步地，还包括调节阀门31，调节阀门31设置在混合单元3和燃烧器7之间。该调节阀门31能够控制进入燃烧器7的天然气和催化剂的混合物的量，当燃烧器7的目标燃烧温度降低时，可以通过调节调节阀门31来控制进入燃烧器7的混合物的量，从而达到节约能源与成本的目的。

进一步地，还包括与燃烧器7输出端连接的锅炉9。天然气和催化剂的混合物在燃烧器7内燃烧产生的热量能够向锅炉9供给，从而使锅炉9中的水升温变成蒸汽而进行供热等。

下表2为现有的不含有催化剂添加装置的燃气装置与本实用新型的节能燃气装置的工作参数。(以蒸汽量为10t/h、平均负荷率为90％、平均耗燃气量为684m³/h的燃气锅炉为例)。

表2普通燃气装置与本实用新型节能燃气装置的工作参数

工作参数	未使用催化剂的燃气装置	本实用新型节能燃气装置
			平均小时耗燃气量(m³/h)	684	588
平均小时催化剂耗量kg/h)	—	2.96
			氮氧化物排放量(mg/m³)	110	95

1、经过上表的比较，在使用了本实用新型的节能燃气装置后，节能效率可达14％。

其中，节能效率＝(684-588)/684＝14％

2、天然气价格为2.9元/m³，催化剂价格为58元/kg，经过上表的比较，在去除催化剂运行成本后，使用本实用新型的节能燃气装置，每小时燃气节约成本为106.7元，相当于每小时节省36.8m³天然气，净节气可达5.4％。

其中，每小时燃气节约成本＝(684-588)×2.9-58×2.96＝106.7元

平均小时节省气量(去除催化剂运行成本)＝(684-588)×2.9-58×2.96＝106.7/2.9＝36.8m³

净节气率＝36.8/684＝5.4％

3、生产1吨蒸汽节约天然气约4.1m³。

其中，每生产1吨蒸汽节约天然气＝36.8/10×90％＝4.1m³

因此，使用本实用新型的节能燃气装置能够显著提高天然气的燃烧效率，降低燃烧成本。

本实用新型的节能燃气装置结构简单，能够根据天然气的流量实时调节催化剂的供给量，并且使催化剂与天然气混合，使催化剂分子均匀地分散在天然气中，增加了天然气的活化分子数量，加快了天然气的氧化速度，降低了天然气的起然温度，使天然气的燃烧速度进一步提高，并且能够保证天然气的充分燃烧，使其热效能得到充分发挥，有效地提高了天然气的燃烧效率，减少了一氧化碳等污染物的排放，达到了低碳、节能、环保的目的，对社会经济可持续发展和环境保护的实现具有重大的意义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种节能燃气装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的节能燃气装置，其特征在于，还包括液位监测器，所述液位监测器设置在所述催化剂储存单元中，所述液位监测器的信号输出端与所述控制单元的第二输入端连接；

3.根据权利要求2所述的节能燃气装置，其特征在于，还包括催化剂驱动供给单元，所述催化剂驱动供给单元的输入端与所述控制单元的第二输出端连接，所述催化剂驱动供给单元的输出端与所述催化剂储存单元的第二输入端连接。

4.根据权利要求1所述的节能燃气装置，其特征在于，还包括雾化器，所述雾化器设置在所述混合单元的第二输入端处。

5.根据权利要求1所述的节能燃气装置，其特征在于，所述控制单元上还设置有操作显示屏。

6.根据权利要求1所述的节能燃气装置，其特征在于，还包括天然气控制阀门和燃气阀组，所述天然气控制阀门设置在所述天然气供给单元与所述流量监测单元之间；所述燃气阀组设置在所述流量监测单元和所述混合单元之间。

7.根据权利要求6所述的节能燃气装置，其特征在于，所述燃气阀组包括过滤器和天然气调节阀。

8.根据权利要求1所述的节能燃气装置，其特征在于，还包括调节阀门，所述调节阀门设置在所述混合单元和所述燃烧器之间。

9.根据权利要求1-8任一所述的节能燃气装置，其特征在于，还包括与所述燃烧器输出端连接的锅炉。