CN214223093U - 一种等离子醇基燃烧热源装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于节能环保和清洁热源技术领域,涉及一种等离子醇基燃烧热源装置，包括等离子体装置，醇燃料预处理器，介质换热装置；醇燃料预处理器，由压力泵将醇基燃料加压后，通道燃料导管直接进行雾化处理，经过喷头气化催化产生部分氢气，再进入等离子电晕电场；等离子体装置，包括电晕放电恒温腔，在其内部形成一定温度燃烧腔、等离子发生器在电晕放电腔形成离子电场，当被雾化气化催化的醇基燃料通过电晕电场时进一步发生水蒸气重整制氢反应；经风机调整燃料氧气配比后，由高压点火器点燃在电晕放电恒温腔中后端燃烧；其燃烧热在介质换热装置中进行充分换热，尾气从排风口排除。
Description
技术领域
本实用新型涉及节能环保和清洁热源技术领域,尤其涉及一种等离子醇基燃烧技术及其所构成的等离子醇基燃料雾化气化催化高效燃烧热源装置。
背景技术
醇基燃料特别是甲醇燃料来源广泛，木材、生物、石油、天然气、煤都可以制作甲醇，化工产品生产过程中的副产品，煤、褐煤和生物秸秆都可以作为生产甲醇的原料，其生产工艺简单成本低廉。甲醇分子中含有碳、氢、氧元素，燃烧后只产生水、少量的二氧化碳，无粉尘、无氧化硫，是一种清洁燃料，替代煤燃料和部分油燃料的替代品，具有很好的应用前景。
目前醇基燃料的燃烧方法或为雾化燃烧、或为气化燃烧。雾化燃烧是液态的醇基燃料在一定压力下经过喷嘴喷出粒径小于0.2mm的液态雾状体，在经过一定比例的配风(实际是加入氧气)，燃火经电弧点燃后燃烧。实际是甲醇部分氧化产生氢气燃烧。气化燃烧是将醇基燃料在较小的压力下，再经过加热到沸点以上形成气相燃料再燃烧，气相燃料颗粒径比雾化更小，因而表面积更大与氧气结合得更充分，甲醇不但可以部分氧化产生氢气燃烧，还伴有裂解制氢的效果使燃烧热值有所增加，所以气化燃烧优于雾化燃烧。这两种方法的甲醇燃料都是以颗粒状与空气混合，但均存在着混合不均、燃烧区温度低、燃烧温度不稳定，甲醇燃料燃烧不完全，热值达不理想状态的问题。
如先将甲醇燃料裂解制成氢和少量的一氧化碳与氧气混合后再燃烧的方法，这种方法虽然克服了上述问题，提高了燃烧效率高，增加一些燃料的燃烧热值。但需要在燃烧装置外或燃烧供热系统中加装一种专门的裂解反应装置。该反应装置能够持续、稳定地提供高温、催化反应环境，但需要较大的密闭容器，才能使液态的醇基燃料从中实现预热、汽化和裂解反应，不仅制造成本较高，而且还存在难以避免的积碳问题，进而产生反应效率降低、催化剂中毒、堵塞管线等现象，严重的影响设备的运行和安全。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型提出一种等离子醇基燃烧热源装置，其目的在于解决现有技术中醇基燃料燃烧不充分、制造成本高、热值达不理想状态的问题。
技术方案：
一种等离子醇基燃烧热源装置，其特征在于：该装置由等离子体装置、醇基燃料预处理器和介质换热装置三部分组成；其中醇基燃料预处理器通过等离子体装置连接到介质换热装置的内腔；
在等离子体装置中：电晕电场外壳为圆形弯管，电晕电场外壳上的燃料及风道端口与醇基燃料预处理器连接，电晕电场外壳上的出火端口与介质换热装置的内腔连接；等离子发生器的负极接在电晕电场外壳上，正极针接在电晕电场外壳的正极上；
在醇基燃料预处理器中：耐高温金属喷头和耐腐蚀压力泵通过高温金属燃料导管连接，耐高温金属喷头设置在风机的内部，风机与电晕电场外壳上的燃料及风道端口连接，高压点火器在风机的出风口外侧，与耐高温金属喷头对应设置；
在介质换热装置中：高温金属换热器内壁与高温金属换热器外壁相套，构成介质换热腔，介质换热腔底部设有介质输入管口，顶部设有介质输出管口；风机的出风口设置在高温金属换热器内壁内的氢氧燃烧腔的底部，氢氧燃烧腔顶部通过排烟口通向外界空气。
所述正极针外部套有耐高温绝缘陶瓷套管。
在能够进行部分氧化反应制氢的醇基燃料预处理器中，具有加压作用的耐腐蚀压力泵与具有加热燃料气化和催化作用的耐高温金属喷头通过具有加热燃料和雾化功能的高温金属燃料导管连接。
在等离子体装置中：电晕电场外壳内部形成水蒸气重整高温燃烧腔；等离子发生器与电晕电场外壳连接，并能够在所述高温燃烧腔内提供醇基燃料水蒸气重整离子电场。
所述风机包括风道，风道与燃料及风道端口和外界空气连接。
所述装置的结构包括：立式、卧式、三回程及多回程式。
本实用新型的有益效果：
1.通过在等离子醇基燃料雾化、气化、催化及等离子制氢燃烧装置中，在高温金属导管和高温金属喷头内进行的醇基部分氧化反应，和在电晕电场最用下甲醇水蒸气重整反应，使得醇基燃料充分燃烧，生成的氢气大大增加，且直接燃烧氢气的结果是热值高于醇基燃料。
2.由于是将醇基燃料制氢后燃烧，所以产生的尾气中主要为水，并伴有极少量的二氧化碳，其尾气完全符合国家环保要求，环保效果比醇基燃料更高。
3.经过介质换热装置充分换热后的尾气，可以直接从尾气排烟口排出，是新型清洁燃烧系统。
附图说明
图1为等离子醇基燃烧热源装置结构示意图；
图2为电晕电场结构示意图；
图3为等离子发生器示意图；
图4为醇基燃料预处理器结构示意图；
附图标记说明：1电晕电场外壳；1-2燃料及风道端口；1-3出火端口；2等离子发生器；2-1负极；2-2耐高温绝缘陶瓷套管；2-3正极针；3耐高温金属喷头；4高压点火器；5高温金属燃料导管；6耐腐蚀压力泵；7风机；7-1风道；8氢氧燃烧腔；9高温金属换热器内壁；10高温金属换热器外壁；11介质换热腔；12介质输入管口；13介质输出管口；14排烟口。
具体实施方式：
一种等离子醇基燃料雾化、气化、催化及等离子制氢燃烧装置，包括有醇基燃料预处理器，醇基燃料加压泵、高温金属导管和高温金属喷头，配风风机中和调整燃料与氧气比；耐高温金属等离子体构成电晕放电电场接入等离子发生器，由高温金属喷头喷出扇面型热燃料进入高温离子场，产生氢气后经高压点火完全燃烧；介质热交换燃烧腔把氢气燃烧的热能进行高效热交换，从而产生热水、热风或蒸汽以供生成生活之用。
醇基燃料预处理为加压泵、导管和喷头及风机构成。
等离子体为耐高温金属构成电晕放电电场和等离子发生器组成。
介质热交换燃烧炉为燃烧腔和热交换器及耐高温金属电晕放电电场末端共同组成。
金属燃料导管具有加热燃料和雾化作用。
金属燃料喷头具有加热燃料气化和催化作用。
等离子醇基燃烧热源装置，包括等离子醇基氢氧燃烧腔和介质换热器、醇基燃料预处理器、等离子发生器、电晕电场、排烟道。
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
如图1所示，图1为等离子醇基燃料热源装置立式结构的示意图；该装置由等离子体装置、醇基燃料预处理器和介质换热装置三部分组成；其中醇基燃料预处理器通过等离子体装置连接到介质换热装置的内腔；
在介质换热装置中：高温金属换热器内壁9与高温金属换热器外壁10相套，构成介质换热腔11，介质换热腔11底部设有介质输入管口12，顶部设有介质输出管口13；风机7的出风口设置在高温金属换热器内壁9内的氢氧燃烧腔8的底部，氢氧燃烧腔8顶部通过排烟口14通向外界空气。
如图2和图3所示，在等离子体装置中：电晕电场外壳1内部形成水蒸气重整高温燃烧腔；等离子发生器2与电晕电场外壳1连接，并能够在所述高温燃烧腔内提供醇基燃料水蒸气重整离子电场。电晕电场外壳1为圆形弯管(或直管)，电晕电场外壳1上的燃料及风道端口1-2与醇基燃料预处理器连接，电晕电场外壳1上的出火端口1-3与介质换热装置的内腔连接；等离子发生器2的负极2-1接在电晕电场外壳1上，正极针2-3接在电晕电场的正极上；正极针2-3外部套有耐高温绝缘陶瓷套管2-2，工作时产生电晕电场。
如图4所示，醇基燃料预处理器包括高压点火器4，耐高温金属喷头3，耐腐蚀压力泵6，高温金属燃料导管5金属，普通风机7，风道7-1。在能够进行部分氧化反应制氢的醇基燃料预处理器中，具有加压作用的耐腐蚀压力泵6通过具有加热燃料和雾化功能的高温金属燃料导管5和具有加热燃料气化和催化作用的耐高温金属喷头3连接。耐高温金属喷头3设置在普通风机7的内部，风机7与电晕电场外壳1上的燃料及风道端口1-2连接，高压点火器4在风机7的出风口外侧，与耐高温金属喷头3对应设置；风机7包括风道7-1，风道7-1与燃料及风道端口1-2和外界空气连接。
等离子醇基燃料热源装置的结构包括：立式、卧式、三回程及多回程式。
工作原理：
电晕电场外壳1为耐高温金属材料制成弯管，其内部形成水蒸气重整高温燃烧腔，电晕电场外壳1接等离子发生器2的负极，与接在等离子发生器2正极形成电晕放电场温度调控腔，提供醇燃料水蒸气重整离子电场。
醇基燃料预处理器，将醇基燃料由耐腐蚀压力泵6加压，经耐高温金属燃料导管5进行雾化处理，送入耐高温金属喷头3经气化催化处理，进行部分氧化反应制氢，再从耐高温金属喷头3喷出后形成扇面雾气与风机7送入的空气按反应要求调整燃料氧气配比至充分燃烧的比例混合后喷入电晕放电场进行水蒸气重整制氢进一步转化制氢，当经过雾化气化催化的醇基燃料进入电晕放电场时在一定的反应温度下进一步转化为氢燃烧。经高压点火器4点燃后在电晕放电场恒温调控腔末端和介质换热器燃烧腔内燃烧，基本为把醇基燃料全部转化氢气燃烧，其热值大大提高。
介质换热装置的作用是在氢氧燃烧腔8内让氢燃料完全燃烧后，经介质输入管口12送入高温金属换热器内壁9与高温金属换热器外壁10构成的介质换热腔11内的介质进行充分热交换，然后从介质输出管口13送出生产、生活用的各种温度介质，以供取暖、热处理、烘干、印染和加热工件之用；由于是将醇基燃料制氢后燃烧，所以产生的尾气中多数为水气，伴有少量的二氧化碳，其完全符合国家环保要求，经过介质换热装置充分换热后的尾气，可以直接从尾气排烟口14排出。
以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (6)
1.一种等离子醇基燃烧热源装置，其特征在于：该装置由等离子体装置、醇基燃料预处理器和介质换热装置三部分组成；其中醇基燃料预处理器通过等离子体装置连接到介质换热装置的内腔；
在等离子体装置中：电晕电场外壳(1)为圆形弯管，电晕电场外壳(1)上的燃料及风道端口(1-2)与醇基燃料预处理器连接，电晕电场外壳(1)上的出火端口(1-3)与介质换热装置的内腔连接；等离子发生器(2)的负极(2-1)接在电晕电场外壳(1)上，正极针(2-3)接在电晕电场外壳(1)的正极上；
在醇基燃料预处理器中：耐高温金属喷头(3)和耐腐蚀压力泵(6)通过高温金属燃料导管(5)连接，耐高温金属喷头(3)设置在风机(7)的内部，风机(7)与电晕电场外壳(1)上的燃料及风道端口(1-2)连接，高压点火器(4)在风机(7)的出风口外侧，与耐高温金属喷头(3)对应设置；
在介质换热装置中：高温金属换热器内壁(9)与高温金属换热器外壁(10)相套，构成介质换热腔(11)，介质换热腔(11)底部设有介质输入管口(12)，顶部设有介质输出管口(13)；风机(7)的出风口设置在高温金属换热器内壁(9)内的氢氧燃烧腔(8)的底部，氢氧燃烧腔(8)顶部通过排烟口(14)通向外界空气。
2.根据权利要求1所述的一种等离子醇基燃烧热源装置，其特征在于：所述正极针(2-3)外部套有耐高温绝缘陶瓷套管(2-2)。
3.根据权利要求1所述的一种等离子醇基燃烧热源装置，其特征在于：在能够进行部分氧化反应制氢的醇基燃料预处理器中，具有加压作用的耐腐蚀压力泵(6)与具有加热燃料气化和催化作用的耐高温金属喷头(3)通过具有加热燃料和雾化功能的高温金属燃料导管(5)连接。
4.根据权利要求1所述的一种等离子醇基燃烧热源装置，其特征在于：在等离子体装置中：电晕电场外壳(1)内部形成水蒸气重整高温燃烧腔；等离子发生器(2)与电晕电场外壳(1)连接，并能够在所述高温燃烧腔内提供醇基燃料水蒸气重整离子电场。
5.根据权利要求1所述的一种等离子醇基燃烧热源装置，其特征在于：所述风机(7)包括风道(7-1)，风道(7-1)与燃料及风道端口(1-2)和外界空气连接。
6.根据权利要求1所述的一种等离子醇基燃烧热源装置，其特征在于：所述装置的结构包括：立式、卧式、三回程及多回程式。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210917 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |