[发明专利]一种带有甲醇燃料裂解反应器的灶具

说明书

技术领域

本发明涉及一种带有甲醇燃料裂解反应器的灶具。

背景技术

甲醇是一种重要的有机化工原料，也是清洁代用燃料。我国试验使用甲醇作为替代燃料已近20年时间，应用范围日趋扩大。随着世界石油价格不断上涨，能源供应瓶颈日渐突出，甲醇燃料以其廉价、环保等优点，成为新型代用燃料的一个重要分支，甲醇燃料消费量也呈不断加速增长的发展态势。

近年来全国许多省市掀起了一股开发新型液体燃料的热潮，其中醇基液体燃料因其性价比方面的显著优势，开始大量替代柴油和液化石油气等传统燃料并形成了一定的市场份额，但甲醇作为民用炊事燃料无论在燃料组成还是与燃具的匹配上仍存在许多技术问题，如甲醇的气化潜热大导致气化困难，传统甲醇灶具只能使用大功率风机使甲醇强制气化才能与空气形成混合气实现燃烧。液体甲醇在气化燃烧时因燃烧不充分，容易在灶具灶芯内产生积碳堵塞油路使燃烧效果日渐下降，也带来了日常维修保养的难度。同时因甲醇燃料热值低热效率差而油耗明显升高，改进的无风机甲醇灶具也只是利用甲醇燃烧的余热使其自身气化燃烧，并没有根本上提高甲醇的燃烧效率，所以节能效果很不明显。

发明内容

本发明的目的是利用传统甲醇灶具使用过程中的余热使甲醇气化，甲醇蒸汽经裂解催化剂生成一氧化碳和氢气，将反应后的一氧化碳、氢气、和未反应的气态甲醇的混合气回流进入甲醇灶具中同液态甲醇配合燃烧。

一种带有甲醇燃料裂解反应器的灶具，包括甲醇灶具，所述甲醇灶具燃烧器一侧设置有灶具液路入口，所述灶具液路入口通过管路及液路阀门与总阀门相连，其特征是所述甲醇灶具燃烧器下方设置有盘管式裂解反应器，所述的裂解反应器的入口通过反应器输入阀门与总阀门相连，反应器管体内自入口始依次设置甲醇液化段与催化裂解段，所述甲醇液化段与催化裂解段间由多孔栅板分隔，所述裂解反应器出口置于催化裂解段末端并通过反应器输出阀门与灶具气路入口相连，所述的灶具气路入口置于燃烧器一侧。

所述的一种带有甲醇燃料裂解反应器的灶具，其特征是所述的裂解反应器由多层金属盘管构成，所述金属盘管呈梯形结构，所述梯形结构金属盘管自上而下半径依次扩大，并且所述梯形结构盘管上部管体内填充瓷块换热剂，下部管体内充填甲醇裂解催化剂。

所述的一种带有甲醇燃料裂解反应器的灶具，其特征是所述的金属盘管至少由5层不锈钢管组成，其中上部一至三层管体内为瓷块换热剂室，其余为甲醇裂解催化剂室。

本发明以灶用甲醇为原料经在甲醇灶芯周围的环形不锈钢盘管与工作中的热源换热气化，气化后的甲醇经盘管内的裂解催化剂催化反应，生成一氧化碳与氢气的混合气再回流进入灶芯燃烧。一氧化碳和氢气均是良好的气体燃料，燃烧迅速充分热效率高，热值远远高于甲醇，燃烧温度高，燃烧性能优异，可以显著降低甲醇燃料的油耗。

附图说明

图1是甲醇灶具燃烧流程示意图；

图2是盘管结构示意图。

图中，1-甲醇燃料箱；2-总阀门；3-液路阀门；4-反应器输入阀门；5-反应器输出阀门；6-甲醇灶具；7-灶具液路入口；8-灶具气路入口；9-裂解反应器。

具体实施方式

图1所示，本发明的甲醇灶具6一侧设置有灶具液路入口7，通过液路阀门3及总阀门2与甲醇燃料箱1相连。甲醇灶具另一侧设置有灶具气路入口8，该灶具气路入口通过所应器输出阀门5与裂解反应器9的出口相连。裂解反应器9的入口通过所应器输入阀门4与总阀门2及甲醇燃料箱1相连。

图2所示，本催化裂解反应器的设计为多层不锈钢盘管，盘管呈梯形，自上而下半径依次扩大，盘管进口连接甲醇液路。第一至三层接近火焰中心的盘管内填充瓷块换热剂，为使进入其中的液体甲醇利用灶芯余热快速气化，第三层以下盘管内填充裂解催化剂，盘管的入口与出口分别由多孔栅板A、B固定，在盘管内瓷块换热剂与裂解催化剂间由多孔栅板C分隔。催化裂解后的混合气自盘管出口与燃烧器的气路入口连接。

本发明采用不锈钢盘管，亦可采用其它金属材料制作的盘管，要求导热性能好，耐高温材料。盘管结构亦可设计为其它形式，如柱状形等。催化剂采用铜镍催化剂或其它类型甲醇裂解催化剂。

本发明的甲醇燃料催化裂解制氢的灶用反应器工作原理如下：

甲醇裂解制氢：    CH3OH＝CO＋2H2         +90.7 KJ/mol

上述反应生成的混合气组成为

      H2           73～74％ 

      CO        23～24.5％