[实用新型]燃气催化增能集成系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种燃气催化增能集成系统。

背景技术

随着社会的进步和科技的发展，能源的大量开发和利用，同时也带来大量的有害污染物，严重威胁到生态环境和人类的健康。因此高效、节能、环保的燃烧新技术的研究与开发对资源的优化利用以及社会、经济的可持续发展显得非常重要。近年来，催化燃烧作为一项节能环保的燃烧技术已在很多领域里得到应用，比如在燃气轮机和汽车尾气净化以及工业窑炉、工业金属焊割用气体等方面。

传统的燃烧方式燃烧温度高，超过1500℃，在这个温度下燃烧很容易产生氮氧化物，增加全球温室效应。另外，燃烧效率低，噪音高，且一些廉价燃料不能广泛应用。

利用催化燃烧技术可改变燃烧方式，提高燃烧效率，降低燃烧温度，减少NOx的形成，且燃烧过程中噪音低，廉价燃料也可大量应用，具有高效节能、环境友好等优点，是燃烧技术的未来发展方向。据有关资料介绍，利用催化燃烧技术可提高热效率64%，燃烧效率可达99.5%，节能效果达15%以上。

在催化燃烧的基础上，选择性的改善燃气的燃烧频率、燃烧速度可大幅度提高燃气的利用率，对于低碳燃料甲烷、一氧化碳可通过增加燃气能量、外部增碳等手段，可提升天然气的发热量，通过实验测定，在天然气中添加含能催化剂，可替代乙炔进行火焰焊割，其在氧气中燃烧的温度可达到3100℃，使用功效优于乙炔气，节能率达到60%左右。

天然气的燃烧是按连锁反应进行的，燃烧过程是靠氧作为激发物，产生分子间的碰撞，在一定温度下裂解、燃烧。催化增能天然气在燃烧过程中能够加快天然气的裂解速度，碳氢化合物分解形成微小的碳粒子，一般在1130~1180℃温度下发生裂解，这些碳粒子不断的燃烧和不断的裂解形成高强度的火焰辐射热能。在这些反应中，燃料在一些自由基例如O、OH、H碰撞下发生反应，产生更多的H或者是分解成更小的碎片。甲烷的燃烧是CH₄被连续地转化成CH₃，CH₂，CH。最初形成的各种氧化的中间产物与燃料中的碳结合而首先变为CO，并且燃料中的氢基变为H₂，所有的中间产物将接着进一步氧化，再一次通过自由基的作用，而变为CO₂和H₂O。由于催化剂对甲烷气体就有良好的催化性能，含能催化剂本身具有较高的燃烧速度，因此对天然气的燃烧具有促进作用。 

常用的燃烧催化剂一般有贵金属催化剂、金属氧化物催化剂和贵金属- 过渡金属氧化物催化剂。贵金属材料虽然有好的低温催化活性，但由于其受到活性组分分散度、催化剂的脱附和耐热性等因素的影响，以及昂贵的价格和我国资源的有限性，决定其难以实现产业化。目前，用于催化燃烧的主要是稀土催化材料，具有价格便宜、原料易得、耐高温性能好等优势。特别是利用分子组装技术制备稀土催化材料，使稀土及其活性组分在高温下具有较好的稳定性，是促进催化燃烧的发展方向。其中稀土基钙钛矿、六铝酸盐等稀土复合氧化物在天然气高温催化燃烧应用方面更具有良好的发展前景。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种燃气催化增能集成系统。

按照本实用新型提供的技术方案，燃气催化增能集成系统，其特征在于：它包括气剂混合罐，所述气剂混合罐内装有液态的含能催化剂，气剂混合罐上安装有指示含能催化剂存量的第一液位计，气剂混合罐的顶部安装有进气管和出气管，气剂混合罐内设置有催化管，所述催化管上端与进气管连通，催化管内按气体的流通方向顺次安装有复合氧化物催化剂和稀土催化剂，催化管下端插入含能催化剂的液面之下。

作为本实用新型的进一步改进，所述的复合氧化物催化剂由掺杂微量贵金属的稀土钙钛矿型催化剂组成，所述稀土催化剂由铈锆固溶体催化材料组成。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一液位计安装在距离气剂混合罐底部10厘米的位置处。

作为本实用新型的进一步改进，所述气剂混合罐壁上设有加液口，该加液口通过管路连接自动加液系统。

作为本实用新型的进一步改进，所述自动加液系统包括储液罐和加液泵，储液罐内储存有含能催化剂，储液罐上安装有指示含能催化剂存量的第二液位计，所述储液罐顶部安装有加液阀，加液泵进液口与储液罐底部的出液口连接，加液泵的出液口与气剂混合罐的加液口连接，所述加液口的位置高于第一液位计顶端。

作为本实用新型的进一步改进，所述第二液位计安装在距离储液罐底部10厘米的位置处。

本实用新型与现有技术相比，优点在于：