CN210345455U - 一种水蒸气裂解燃烧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水蒸气裂解燃烧装置，包括密闭反应罐，密闭反应罐中部设有催化剂支架，密闭反应罐一端与水蒸气输送管路相连，另一端与混合气输送管路相连，混合气输送管路与汽水分离器相连，汽水分离器经助燃气管路与燃烧机相连。该装置在装入催化剂后，能够将水蒸气裂解产生的氢气导入到燃烧机与燃料一起燃烧，可以作为锅炉或工业窑炉的热源，具有节约燃料、降低氮氧化物排放等优点。

Description

一种水蒸气裂解燃烧装置

技术领域

本实用新型涉及一种装置，具体涉及一种水蒸气裂解燃烧装置。

背景技术

氢气燃烧生成水，不产生污染物，是一种清洁的二次能源，具有广泛的应用。但是目前氢气的制作成本较高，如电解水制氢需要消耗过高电能并利用特定设备，水蒸气催化裂解制氢的催化剂需要用到贵金属等，因此由这些方法制备出来的氢气限于制作成本，并不适合作为锅炉或工业窑炉的燃料。

锅炉和工业窑炉一般通过燃烧机燃烧液体燃料或天然气来获取能量，现有的燃烧机主要由燃烧头、旋流器、喷嘴、点火针、送风管等组成，由风机送来的助燃空气经送风管进入燃烧机头部，进行燃烧。在燃烧过程中，空气中含有的氮气和氧气会发生反应，生成具有污染性的氮氧化物。低氮燃烧机能够减少氮氧化物的产生，其将80-85%的燃料送入主燃区进行燃烧，将其余15-20%的燃料作为还原剂，在主燃区的上部位置喷入形成再燃区，再燃区不仅使已经生成的氮氧化物得到还原，同时还阻止了新的氮氧化物的生成，能够降低氮氧化物的排放浓度，再燃区上方布置燃尽风以形成燃尽区，保证再燃区出口的未完全燃烧产物燃尽。

如何降低制氢成本，并将其应用到锅炉或工业窑炉中，以进一步降低氮氧化物的排放并节约能源，在环保节能上具有重要意义。

实用新型内容

本本实用新型的目的水蒸气裂解燃烧装置，该装置在装入催化剂后，能够将水蒸气裂解产生的氢气导入到燃烧机与燃料一起燃烧，可以作为锅炉或工业窑炉的热源，具有节约燃料、降低氮氧化物排放等优点。

为了实现上述目的，本实用新型采取如下技术方案：

一种水蒸气裂解燃烧装置，包括密闭反应罐，所述密闭反应罐中部设有催化剂支架，密闭反应罐一端与水蒸气输送管路相连，另一端与混合气输送管路相连，混合气输送管路与汽水分离器相连，汽水分离器经助燃气管路与燃烧机相连。

优选的，所述燃烧机具有助燃气喷嘴、燃（油）气喷嘴和点火小烧嘴，助燃气喷嘴与所述助燃气管路相连，所述助燃气喷嘴、燃（油）气喷嘴和点火小烧嘴与锅炉或工业窑炉的燃烧室相连。

优选的，所述水蒸气输送管路与水蒸气发生器或分气缸相连。

优选的，所述燃烧机具有燃烧室，所述燃烧室上方设有燃料添加口，燃烧室一侧与火焰出口相连，燃烧室还设有热空气进气口和助燃气进气口，所述助燃气管路与助燃气进气口相连，在燃烧室内设有燃料炉排，所述助燃气进气口与燃料炉排下方连通，燃料炉排下方还设有落灰室，所述火焰出口与锅炉或工业窑炉的燃烧室相连。

上述装置中，将催化剂装入密闭反应罐，使水蒸气从下向上通过催化剂从而发生裂解，制备出氢气并剩余部分水蒸气，经过去除冷凝水后导入燃烧机中，与燃料实现混合燃烧。氢气燃烧放出热量，可以减少燃料的使用，水蒸气也有利于减少焦油等的产生，可避免局部温度过高，有利于氮氧化物的减排。本装置中，燃烧机可以采用燃油、燃气或生物质固体燃料，具有节约燃料、降低氮氧化物排放的优点。本装置对于锅炉，可以利用锅炉产生的水蒸气，对于工业窑炉和非蒸汽锅炉可以使用水蒸气发生器，整体装置结构较为简单，制作成本低，使用效果好。

附图说明

图1是本实用新型水蒸气制氢并燃烧的流程图；

图2是本实用新型装置应用于锅炉的结构示意图；

图3是本实用新型装置应用于工业窑炉或非蒸汽锅炉的结构示意图；

图4是水蒸气裂解环节的示意图；

图5是燃烧时燃气与助燃气混合部分示意图；

图6是密闭反应罐内支架周围结构的俯视示意图；

图7是针对生物质固体燃料的燃烧机结构示意图。

具体实施方式

下面通过优选的实施例对本实用新型做进一步说明：

本实用新型装置不包括催化剂部分，在实际使用中需要将促使水蒸气裂解制氢的催化剂做成块状装入到密闭反应罐的催化剂支架中，催化剂可以采取如下配方制作：

铁粉7份，铝粉40份，金属氯化物10份，二硫化钼20份，锰矿粉10份，粒径200-300目。

上述各配方中，金属氯化物为氯化钠、氯化钾、氯化钡的一种或几种。

具体制作时，将各配方中的组分在搅拌釜中混合均匀，然后加入水溶性粘合剂，在模具中制成制成块状催化剂，然后在6-9个标准大气压下烘干，水溶性粘合剂可选水玻璃、聚丙烯胺或浆糊。最后得到的块状（如圆饼状）催化剂内部存在孔隙，可以使水蒸气透过。

实施例2：水蒸气裂解燃烧装置

如图1至图5所示，本水蒸气裂解燃烧装置包括密闭反应罐1，密闭反应罐1为密闭罐体，在中间设有催化剂的支架101，支架由不锈钢网做成筒状，块状催化剂放置在支架内，支架安装到密闭反应罐1中部的圆形通孔上，气体只能从支架内的催化剂穿过，图6示出了密闭反应罐1中部的支架的俯视图，支架边缘与密闭反应罐侧壁支架全部被密封板102堵住，防止气体从支架2外侧穿过。密闭反应罐1一端与水蒸气输送管路2的一端相连，水蒸气输送管2的另一端连接水蒸气发生器31（针对工业窑炉或非蒸汽锅炉34），或者连接分气缸32，分气缸32与蒸汽锅炉33相连（针对蒸汽锅炉）。水蒸气发生器31或分气缸32产生的水蒸气导入到密闭反应罐1后，经过催化剂后裂解产生含有氢气和水蒸气的混合气体。密闭反应罐1的另一端与混合气输送管路4相连，混合气输送管路4与汽水分离器5相连，汽水分离器用于分掉混合气体在管路中通行产生的冷凝水，从而得到助燃气。汽水分离器5经助燃气管路6与燃烧机7的助燃气喷嘴相连，以便把助燃气从助燃气喷嘴喷出。燃烧机7设有燃料输送管路8，用于将燃油或天然气输送到燃气喷嘴喷出，一部分燃气从点火小烧嘴喷出，点火时点燃燃气小烧嘴的燃气，然后会引燃从助燃气喷嘴和燃气喷嘴喷出并混合的气体，产生火焰，该火焰喷入蒸汽锅炉33或工业窑炉或非蒸汽锅炉34的燃烧室，用于对外加热。对于蒸汽锅炉33，蒸汽锅炉产生的水蒸气经分气缸32进入水蒸气输送管路2。对于工业窑炉或非蒸汽锅炉锅炉34，水蒸气输送管路2与单独的水蒸气发生器31相连。

对于采用生物质固体燃料的燃烧机，结构如下：

燃烧机7具有燃烧室71，燃烧室71上方设有燃料添加口72，可以从燃料添加口添加生物质固体燃料，燃烧室71一侧与火焰出口73相连，火焰出口73与蒸汽锅炉33或工业窑炉或非蒸汽锅炉34的燃烧室相连，燃烧室71还设有热空气进气口74和助燃气进气口75，助燃气管路6与助燃气进气口75相连，在燃烧室内设有燃料炉排76，助燃气进气口75与燃料炉排76下方连通，燃料炉排76下方还设有落灰室77。

上述实施例只是对本实用新型构思和实现的说明，并非对其进行限制，在本实用新型构思下，未经实质变换的技术方案仍然在保护范围内。

Claims (4)

1.一种水蒸气裂解燃烧装置，包括密闭反应罐，其特征在于，所述密闭反应罐中部设有催化剂支架，密闭反应罐一端与水蒸气输送管路相连，另一端与混合气输送管路相连，混合气输送管路与汽水分离器相连，汽水分离器经助燃气管路与燃烧机相连。

2.如权利要求1所述的水蒸气裂解燃烧装置，其特征在于，所述燃烧机具有助燃气喷嘴、燃气喷嘴和点火小烧嘴，助燃气喷嘴与所述助燃气管路相连，所述助燃气喷嘴、燃气喷嘴和点火小烧嘴与锅炉或工业窑炉的燃烧室相连。

3.如权利要求2所述的水蒸气裂解燃烧装置，其特征在于，所述水蒸气输送管路与水蒸气发生器或分气缸相连。

4.如权利要求1所述的水蒸气裂解燃烧装置，其特征在于，所述燃烧机具有燃烧室，所述燃烧室上方设有燃料添加口，燃烧室一侧与火焰出口相连，燃烧室还设有热空气进气口和助燃气进气口，所述助燃气管路与助燃气进气口相连，在燃烧室内设有燃料炉排，所述助燃气进气口与燃料炉排下方连通，燃料炉排下方还设有落灰室，所述火焰出口与锅炉或工业窑炉的燃烧室相连。

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