CN206514303U - 一种天然气重整制氢转化炉的燃烧嘴 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种天然气重整制氢转化炉的燃烧嘴，属于天然气重整制氢转化炉技术领域；所述燃烧嘴包括燃烧空气进管和燃烧气进管，燃烧气进管共轴心套设于燃烧空气进管内，燃烧空气进管管路的出口端具有一个内径先减小再增大的喉部，燃烧气进管的出口位于该喉部的小径位置，喉部的出口装填有燃烧催化剂；本实用新型的天然气重整制氢转化炉的燃烧嘴，结构紧凑，能有效的缩小燃烧嘴本身的体积，使其能够用于微型的天然气重整制氢转化炉上，能减少制氢系统规模，且具有燃烧均匀、稳定、燃烧效率高的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种燃烧喷嘴，特别是一种天然气重整制氢转化炉的燃烧嘴，属于天然气重整制氢转化炉技术领域。
背景技术
氢能和燃料电池作为21世纪清洁高效的能源利用新技术。2016年4月，我国国家发改委和国家能源局联合发布的《能源技术革命创新行动计划（2016-2030年）》（发改能源〔2016〕513号），规划了能源技术革命重点创新行动路线图，部署了15项具体任务，“氢能与燃料电池技术创新”位列其中，氢能已经纳入了我国能源战略。氢能产业内涵丰富，按产业链顺序划分为氢能产业基础设施、燃料电池和燃料电池车辆、燃料电池发电（含热电联产）以及其他应用领域等。现燃料电池紧锣密鼓研发中，小型化制氢系统解决氢气的来源，也给现有的加氢站气源的补充（现有加氢站基本为外送氢气）。当前，我国氢气来源是以煤、天然气及石油等化石燃料制氢为主，约占97%，其中以天然气水蒸气重整制氢为主，也最为清洁。因转化炉体积的制约，天然气重整制氢规模较大，热效率较低。现在微小型装置逐渐成为研发热点。
传统的天然气重整制氢转化炉由于规格较大，燃烧嘴一般有多个，同时进行燃烧以供应充足的热量，这种喷嘴整体上是由矩阵的多个单元喷嘴组成，因此结构较大，同时一般采用明火燃烧的方式进行。统喷嘴设计不能在小型的天然气重整制氢转化炉上应用，一方面是由于其体积较大，另一方面是其燃烧效率不高。
发明内容
本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种天然气重整制氢转化炉的燃烧嘴，具有结构小巧、燃烧效率高的优点，以满足微型天然气重整制氢转化炉的需要。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种天然气重整制氢转化炉的燃烧嘴，所述燃烧嘴包括燃烧空气进管和燃烧气进管，所述燃烧气进管共轴心套设于燃烧空气进管内，燃烧空气进管管路的出口端具有一个内径先减小再增大的喉部，燃烧气进管的出口位于该喉部的小径位置，喉部的出口装填有燃烧催化剂。
进一步的，所述喉部的出口还设置有一蜂窝状板体，所述蜂窝状板体位于喉部和燃烧催化剂间。
进一步的，所述蜂窝状板体采用陶瓷制成。
进一步的，所述燃烧催化剂的后端还设置有用于限定催化剂位置的挡板。
进一步的，所述喉部前端的燃烧空气进管内设置有用于空气导流的螺旋导流板。
进一步的，所述螺旋导流板从燃烧空气进管、燃烧气进管的共轴心起点延伸至喉部。
进一步的，还包括用于燃烧嘴安装的安装板，燃烧嘴通过燃烧空气进管固定于安装板上。
进一步的，安装板上覆盖有绝热材料层。
进一步的，所述喉部出口的内径大于燃烧空气进管的内径。
进一步的，所述燃烧空气进管和喉部处的外侧包裹有包裹层，使燃烧空气进管和喉部处的外径一致。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
所述天然气重整制氢转化炉的燃烧嘴，采用了无火催化燃烧的燃烧设计，其无光形式的能量，能减少能量损失，提高能量利用率，减少燃烧反应而形成毒性污染物NOx排放，保护环境，同时燃烧气进管、燃烧空气进管共轴心结构设计，使得其结构紧凑，能有效的缩小燃烧嘴本身的体积，从而使炉体的体积得到有效降低，减少制氢系统规模，燃烧空气通过独立的燃烧空气进管引流至及喉部的小径处混合，使燃烧气和空气充分混合，燃烧均匀、稳定、燃烧效率高。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图中标记：1-燃烧空气进管、2-燃烧气进管、3-喉部、4-蜂窝状板体、5-燃烧催化剂、6-挡板、7-螺旋导流板、8-安装板、9-绝热材料层、10-包裹层。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例
本实施例的天然气重整制氢转化炉的燃烧嘴，其结构如图1所示，燃烧嘴包括燃烧空气进管1和燃烧气进管2，燃烧气进管2共轴心套设于燃烧空气进管1内，在共轴心套设段的前端，燃烧空气进管1和燃烧气进管2为两根独立的管体用于与燃烧气供应管道和燃烧空气供应管道连接。燃烧空气进管1管路的出口端具有一个内径先减小再增大的喉部3，燃烧气进管2的出口位于该喉部3的小径位置，喉部3的出口装填有燃烧催化剂5。燃烧催化剂5是催化剂活性组分通过蜂窝状的载体负载而成的。本实用新型的燃烧嘴采用了无火催化燃烧的燃烧设计，其无光形式的能量，能减少能量损失，提高能量利用率，减少燃烧反应而形成毒性污染物NOx排放，保护环境，同时燃烧气进管、燃烧空气进管共轴心结构设计，使得其结构紧凑，能有效的缩小燃烧嘴本身的体积，从而使炉体的体积得到有效降低，减少制氢系统规模，燃烧空气通过独立的燃烧空气进管引流至及喉部的小径处混合，使燃烧气和空气充分混合，燃烧均匀、稳定、燃烧效率高。
在本实施例中，作为燃烧气进管2的进一步优化，燃烧气进管2的出口采用锥形结构使燃烧气形成喷射状态进入，提高与空气混合的均匀程度，有助于提高燃烧效率。
基于上述的燃烧嘴结构设计，在另一实施例中，喉部3的出口还设置有一蜂窝状板体4，蜂窝状板体4位于喉部3和燃烧催化剂5间，该蜂窝状板体4的存在可以进一步加强空气与燃烧气的混合，同时还起到均布的作用，使得在整个燃烧催化剂5截面上混合气体分布均匀，提高催化燃烧效率。该蜂窝状板体4采用耐高温材质制成，如本实施例中的陶瓷材质。
为了保证燃烧催化剂在气流下的稳定性，燃烧催化剂5的后端还设置有用于限定催化剂位置的挡板6，用于阻挡催化剂，防止随气流发生错位。本实施例中，挡板6是环形的结构。
在燃烧空气进管1和燃烧气进管2的共轴心结构基础上，燃烧气进管2的燃气和燃烧空气进管1内的空气在喉部3的小径处进行混合，喉部3的后端的扩大空间使得混合更加均匀，进一步的在另一个实施方式中，喉部3前端的燃烧空气进管1内设置有用于空气导流的螺旋导流板7，使得在混合位置上燃烧空气形成螺旋线行进方向，有利于提高混合气的混合效率，该结构也可以促进整体喉部结构的小型化。具体的，螺旋导流板7从燃烧空气进管1、燃烧气进管2的共轴心起点延伸至喉部3的，如图1所示。
在本实施例中，燃烧嘴还包括用于燃烧嘴安装的安装板8，燃烧嘴通过燃烧空气进管1固定于安装板8上，安装板8用于燃烧嘴与炉体的安装，同时安装板8上开设有螺栓孔用于与炉体间的可拆卸连接。为了保证安装板8的隔热作用，安装板8在另一实施方式中其上还覆盖有绝热材料层9，绝热材料层9在本实施例中采用压缩或的高铝陶纤毯制成。
在本实施例中，如图1所示，喉部3出口的内径是大于燃烧空气进管1的内径的，使得在喉部3出口的出口具有充分的混合空间，有利于提高混合气混合的均匀，并且降低混合气的流速，提高催化燃烧的效果。
基于上述整体的燃烧嘴结构设计，本实施例中还提供一种可拆卸的燃烧嘴结构设计，燃烧空气进管1和喉部3处的外侧包裹有包裹层10，使燃烧空气进管1和喉部3处的外径一致。而燃烧空气进管1和喉部3的分支位置位于安装板8之下，如图1所示，这样的结构设计使得在安装板8之上的部分（燃烧空气进管1和喉部3）的外径相等，使得整个燃烧嘴可方便的拆卸，以及进行催化剂的更换操作。包裹层10采用耐高温材质，如高铝陶纤毯等。
本实用新型的天然气重整制氢转化炉的燃烧嘴，结构紧凑，能有效的缩小燃烧嘴本身的体积，能够用于微型的天然气重整制氢转化炉上，能减少制氢系统规模，且具有燃烧均匀、稳定、燃烧效率高的优点。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种天然气重整制氢转化炉的燃烧嘴，其特征在于：所述燃烧嘴包括燃烧空气进管（1）和燃烧气进管（2），所述燃烧气进管（2）共轴心套设于燃烧空气进管（1）内，燃烧空气进管（1）管路的出口端具有一个内径先减小再增大的喉部（3），燃烧气进管（2）的出口位于该喉部（3）的小径位置，喉部（3）的出口装填有燃烧催化剂（5）。
2.如权利要求1所述的天然气重整制氢转化炉的燃烧嘴，其特征在于：所述喉部（3）的出口还设置有一蜂窝状板体（4），所述蜂窝状板体（4）位于喉部（3）和燃烧催化剂（5）间。
3.如权利要求2所述的天然气重整制氢转化炉的燃烧嘴，其特征在于：所述蜂窝状板体（4）采用陶瓷制成。
4.如权利要求1所述的天然气重整制氢转化炉的燃烧嘴，其特征在于：所述燃烧催化剂（5）的后端还设置有用于限定催化剂位置的挡板（6）。
5.如权利要求1所述的天然气重整制氢转化炉的燃烧嘴，其特征在于：所述喉部（3）前端的燃烧空气进管（1）内设置有用于空气导流的螺旋导流板（7）。
6.如权利要求5所述的天然气重整制氢转化炉的燃烧嘴，其特征在于：所述螺旋导流板（7）从燃烧空气进管（1）、燃烧气进管（2）的共轴心起点延伸至喉部（3）。
7.如权利要求1所述的天然气重整制氢转化炉的燃烧嘴，其特征在于：还包括用于燃烧嘴安装的安装板（8），燃烧嘴通过燃烧空气进管（1）固定于安装板（8）上。
8.如权利要求7所述的天然气重整制氢转化炉的燃烧嘴，其特征在于：安装板（8）上覆盖有绝热材料层（9）。
9.如权利要求1所述的天然气重整制氢转化炉的燃烧嘴，其特征在于：所述喉部（3）出口的内径大于燃烧空气进管（1）的内径。
10.如权利要求1所述的天然气重整制氢转化炉的燃烧嘴，其特征在于：所述燃烧空气进管（1）和喉部（3）处的外侧包裹有包裹层（10），使燃烧空气进管（1）和喉部（3）处的外径一致。
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