一种天然气通过固体催化剂蜂窝载体实现催化燃烧的装置的制作方法

本实用新型涉及工业窑炉和锅炉燃气设备技术领域，具体为一种天然气通过固体催化剂蜂窝载体实现催化燃烧的装置，然后在其表面更好的实现催化燃烧提高热辐射的装置。

背景技术：

随着我国工业经济的迅速发展，环境保护对碳和nox的排放的要求也越来越高。因此对工业窑炉的排放要求随着也越加严格，而天然气作为清洁燃料在工业窑炉中的应用将大幅提高。为了使企业生产成本增加效益低。市场需要一种节能增效、环保减排的燃气节能产品，来降低企业生产成本，提高企业经济效益，减少排放污染。

天然气催化燃烧是借助催化剂在低起燃温度下(400～500℃)进行无火焰燃烧，并将有机废气氧化分解为二氧化碳和水的技术。催化燃烧的实质是活性氧参与的剧烈的氧化反应,催化剂活性组分将空气中的氧气活化,当与反应物分子接触时发生能量传递,反应物分子被活化,从而加速氧化反应的进行。催化燃烧反应较低的活化能容许反应在贫碳氢化合物浓度下发生，因此绝热反应的温度低于nox形成的限制，并完全氧化，不形成co和未完全燃烧的碳氢化合物，燃烧发生在常规气相易燃极限之外，因此燃烧更加稳定。通过掺和或浸渍法制备出由混合稀土氧化物与过渡金属氧化物组成双活性成分的混合稀土催化天然气燃烧催化剂主要应用于天然气的催化燃烧方面，既可用于居民用户的中低温天然气燃气灶催化燃烧，也可以用于工业源的天然气燃烧器催化燃烧领域，常使用比表面积大、孔隙结构发达的γ-a12o3、堇青石蜂窝陶瓷材料或其他耐温材料作为载体。催化燃烧一般都在较高温度下进行，一定比例的天然气和空气在均匀通过固体催化剂蜂窝载体之前需充分掺混搅拌均匀，火焰需在固体催化剂蜂窝载体的出口表面充分燃烧，从而加快天然气与固体催化剂蜂窝载体中所含催化剂成分的气相反应，并产生局部温度升高、热辐射增强的现象，提高炉膛内的热能传导能力和平衡炉膛内部的温度，提高燃气利用率使燃烧热能量的释放达到完全燃烧，有效的节省燃气，大幅降低燃气成本，同时也有效降低尾气中的co2和nox的排放，实现了低碳排放降低pm2.5污染，从而解决火焰燃烧热能量利用率低、易产生污染等问题。

技术实现要素：

因此，为了克服上述不足，本实用新型在此提供一种天然气通过固体催化剂蜂窝载体实现催化燃烧的装置，以解决上诉背景技术中催化燃烧要达到的条件，使天然气燃烧更加充分，燃烧效率更高，达到节能环保的目的。

本实用新型是这样实现的，构造一种天然气通过固体催化剂蜂窝载体实现催化燃烧的装置，包括内空的烧枪主体，该烧枪主体的前部和后端分别设置有燃气入口和火焰燃烧出口，并在前部还设置有空气入口；

同时在所述烧枪主体的内部从前到后依次安装有燃气管、掺混搅拌装置、缓冲预热装置和固体催化剂蜂窝载体（燃气催化剂是一种从稀土中提炼出来的助燃产品，固态存在时常掺和或浸渍于表面积大、孔隙结构发达的γ-a12o3、堇青石蜂窝陶瓷材料或其他耐温材料中，以下简称为固体催化剂蜂窝载体），所述燃气管与空气入口连接。

优选的，所述掺混搅拌装置与缓冲预热装置之间具有间隙并形成空燃混合区。

优选的，所述缓冲预热装置和固体催化剂蜂窝载体与烧枪主体内壁紧密固定，同时在缓冲预热装置和固体催化剂蜂窝载体之间具有间隙并形成前缓冲区。

优选的，所述缓冲预热装置的后端设置有位于烧枪主体内并贴合于火焰燃烧出口内侧的后缓冲区装置。

优选的，所述燃气管的外壁设置有数个燃气出口小孔。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型设计合理，结构巧妙，燃气和空气分别从入口进到烧枪主体内，两种气体在到达掺混搅拌装置时进行第一次掺混搅拌，混合后的气体经过空燃混合区到达缓冲预热装置时进行第二次掺混搅拌，达到更充分混合的目的，同时经过缓冲预热装置时能达到减缓气体流速改变气体方向的目的，让其均匀的通过固体催化剂蜂窝载体，并实现在载体出口表面充分燃烧。

本实用新型能够充分满足天然气通过固体催化剂蜂窝载体实现催化燃烧的实用条件，使燃气燃烧过程产生的热能量迅速扩散到窑炉和锅炉的炉膛物理边界，提高炉膛内的热能传导能力和平衡炉膛内部的温度，提高燃气利用率使燃烧热能量的释放完全达到完全燃烧；有效的节省燃气，大幅降低燃气成本，同时有效降低尾气中的co2和nox的排放，实现了低碳排放降低pm2.5污染，达到节能环保的目的。

附图说明

图1是本实用新型主体结构示意图；

图中：1、烧枪主体；2、掺混搅拌装置；3、缓冲预热装置；4、固体催化剂蜂窝载体；5、燃气管；6、燃气入口；7、空气入口；8、空燃混合区；9、前缓冲区；10、后缓冲区装置；11、火焰燃烧出口。

具体实施方式

下面将结合附图1对本实用新型进行详细说明，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，所描述的实施例仅仅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。

如图1所示，本实用新型在此提供一种天然气通过固体催化剂蜂窝载体实现催化燃烧的装置，包括烧枪主体、掺混搅拌装置、缓冲预热装置、固体催化剂蜂窝载体、后缓冲区装置，烧枪主体包括燃气入口部分、空气入口部分、空燃混合区部分、前缓冲区部分、后缓冲区装置部分。掺混搅拌装置在烧枪主体内置，缓冲预热装置在烧枪主体内端与烧枪主体紧密固定，固体催化剂蜂窝载体在烧枪主体内端与烧枪主体紧密固定，燃气管在烧枪主体内置与燃气入口紧密连接固定，后缓冲区装置在烧枪主体内端与烧枪主体的火焰燃烧出口内端固定，燃气管侧面有燃气出口小孔。

工作原理：燃气和空气分别从燃气入口6和空气入口7进入到烧枪主体1内，两种气体在到达掺混搅拌装置2时进行第一次掺混搅拌，掺混搅拌装置2的设计并不局限，可由一个甚至多个旋风片或搅拌片组成（如图1中附图标记2所示掺混搅拌装置由三个旋风搅拌片组成），旋风搅拌片可分为固定和旋转两种形式，旋风搅拌片的结构和数量组成是根据用户燃气的压力和流量与空气掺混的程度来决定。掺混搅拌装置2的功能特点在于将燃气入口6和空气入口7进入到烧枪主体1内的燃气和空气做第一次掺混搅拌。根据烧枪主体1结构要求，用户也可将燃气管5和掺混搅拌装置2设计连接固定在一起。掺混搅拌装置2与缓冲预热装置3之间有一定距离，两者之间形成燃气与空气互相掺混的空燃混合区8。混合后的气体经过空燃混合区8到达缓冲预热装置3时进行第二次掺混搅拌，达到更充分混合的目的。缓冲预热装置3与固体催化剂蜂窝载体4之间有一定的距离，两者之间形成前缓冲区9，缓冲预热装置3的形状设计并不局限，缓冲预热装置3与前缓冲区9的功能特点作用在于减缓混合气体的流速和方向，让混合气体二次掺混，同时能加长混合气体通过固体催化剂蜂窝载体4时的停留时间，增加混合气体在未经过固体催化剂蜂窝载体4前的预热时间，也同时减少了经过固体催化剂蜂窝载体4后喷出去的天然气和空气加热过程中在炉内产生的蒸压，增加混合气体在未经过固体催化剂蜂窝载体4前的温度和压力，达到加快固体催化剂蜂窝载体4气相反应活性的作用。最后让混合气体均匀直线的通过固体催化剂蜂窝载体4的小孔，并实现在载体出口表面充分燃烧。缓冲预热装置3与固体催化剂蜂窝载体4之间的距离是根据空燃混合区8的气体压力、流速和流量来决定，同时也要根据烧枪主体1燃烧功率的大小以及固体催化剂蜂窝载体4小孔孔径的大小气体的通过量来决定。后缓冲区装置10是由多片理想角度的斜切面组成的涡流装置，固定在烧枪主体1的火焰燃烧出口11的内侧，其功能特点与缓冲预热装置3和前缓冲区9同样，同时还能有效的减少炉内的正负压对火焰燃烧出口11的火焰影响，防止火焰回火、脱火以及熄火现象。

根据本实用新型催化燃烧的条件要求，用户可在烧枪主体1燃烧功率的大小以及烧枪主体1内混合气体的气压、流速和流量的基础上，分别单独安装缓冲预热装置3或者后缓冲区装置10，也可以两者同时都安装搭配使用。

综合以上所述工作原理能够充分满足天然气通过固体催化剂蜂窝载体4实现催化燃烧的实用条件，使燃气燃烧过程产生的热能量迅速扩散到窑炉和锅炉的炉膛物理边界，提高炉膛内的热能传导能力和平衡炉膛内部的温度，提高燃气利用率使燃烧热能量的释放完全达到完全燃烧。有效的节省燃气，大幅降低燃气成本，同时有效降低尾气中的co2和nox的排放，实现了低碳排放降低pm2.5污染，达到节能环保的目的。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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