[发明专利]一种在敞开环境下的甲醇裂解燃烧的方法

说明书

技术领域

本发明属于燃烧技术，具体涉及一种甲醇的裂解燃烧的方法。

背景技术

现有的甲醇燃烧方法是从轻油燃烧机变更为甲醇燃料就直接使用的，燃烧原理未有变化。但是甲醇燃烧和轻油燃烧有很大不同，一是甲醇气化潜热很大，第二是甲醇本身有氧，现有的燃烧方法由甲醇经过雾化喷嘴喷出后被电弧点燃，由风机供风直接燃烧，当甲醇雾化颗粒被点燃后，甲醇颗粒首先要气化，甲醇气化吸热导致燃烧区温度降低，使得甲醇火焰温度低，火焰变长，燃烧不完全。另外原有的轻油燃烧器希望燃料雾化后的燃料颗粒尺寸尽量小，以获得尽量大的表面以便轻油颗粒迅速气化充分燃烧，这个情形在轻油燃烧器中作用是积极的，但是甲醇燃烧过程中细小的甲醇雾化颗粒有着更大的表面，这些微小颗粒的气化速度更快，使得燃烧区温度更低，所以燃烧状态不好。

目前有一些解决方案是仿照汽油喷灯原理，把甲醇先经过一个加热的盘管或一个密闭的腔体气化裂解再经过喷嘴喷出燃烧，盘管或密闭腔体是靠甲醇燃烧喷出火焰加热，虽然解决了燃烧温度和燃烧完全的问题，但这种方式属于盘管这类封闭腔体的内部高温缺氧环境裂解，由于裂解温度不容易控制，所以必定有积碳产生，使用时间不长就会盘管堵塞。盘管堵塞还会造成事故，所以这种封闭空间内部气化裂解的方法不能根本解决燃烧问题，这种燃烧方式使用前还需要对盘管进行预热，使用很不方便。

目前还有其他改善甲醇燃烧的方法主要是在甲醇内添加各种添加剂，改性剂，增加热值的同时成本也会增加，没有从根本解决问题。

发明内容

本发明采用一种甲醇雾化后在敞开的环境中边燃烧边裂解的燃烧方式，彻底解决了裂解中产生积碳的问题，本发明可以长期稳定工作，燃烧完全，火焰温度高，使用不需预热，通过裂解还增加了燃料的燃烧热值，该发明成本很低，使用可靠，是一种可以推广使用的有效方法。

甲醇雾化颗粒在陶瓷蓄热体这个敞开的环境中燃烧时产生热裂解的原理：

甲醇经过甲醇雾化喷嘴喷出的颗粒，由于甲醇表面张力的原因。所以悬浮在空中是球形颗粒，当雾化甲醇颗粒先经过点火针产生的电弧，一些甲醇雾化颗粒首先被点燃，点燃后的甲醇火焰进入陶瓷蓄热体开始加热蓄热体内壁及通道壁，蓄热体通道被迅速加热到甲醇裂解温度。同时大量的甲醇雾化颗粒连续进入陶瓷蓄热体通道内，在高温环境下，这些甲醇颗粒表面首先气化，形成一个气化同心球体，液体燃料燃烧过程是分层燃烧的，所以在有氧高温环境下颗粒气化表层先燃烧，表面燃烧会夺去表面周围的氧气，这样的情形造成了虽然整体空气量是过剩，但颗粒内部为缺氧状态，因此在蓄热体通道的高温环境下热辐射热传导穿透颗粒表层，使得内部达到裂解温度，内部产生热裂解，裂解后生成氢气和一氧化碳等其他组分。甲醇颗粒气化的潜热和裂解所需要的热量则由陶瓷蓄热体提供。由于雾化颗粒大小以及在陶瓷蓄热体通道内位置造成的温度不同会生成不同的裂解组分。当裂解后的产物和空气混合在陶瓷蓄热体通道内由于风机的作用吹到出口处，在出口处设置的改变气流方向通道的作用下，产生涡旋气流。这个改变气流方向通道减缓了混合气的流速，使得蓄热体各通道的流速一致，该改变气流方向通道产生了强烈扰动使得各种裂解后的组分和空气充分混合燃烧，形成极短的旋转火焰，并产生超过1300度的高温。

本发明的特征如下：把主要粒径分布（100-800微米）的甲醇雾化颗粒与一定压力（100-2000pa）的空气混合后点燃并吹过一个外形为筒状结构内部有纵向通道的陶瓷蓄热体。

所述的陶瓷蓄热体，使用时蓄热体内壁及纵向通道的温度要保持在甲醇热裂解温度以上。

所述的陶瓷蓄热体加热，可以是通过陶瓷蓄热体通道的甲醇雾化颗粒点燃后产生的热量使陶瓷蓄热体维持在甲醇裂解温度以上，或是由外部热源提供陶瓷蓄热体所需的温度。

所述的陶瓷蓄热体，出口处或内部可设置一段或多段改变气流方向通道。

所述的一定粒径的甲醇雾化颗粒，可以通过甲醇加压后经过雾化喷嘴来实现，其粒径尺寸可以通过改变甲醇压力或选择雾化喷嘴喷口尺寸来获得。

所述的甲醇燃烧方法还包括：选择陶瓷蓄热体纵向尺寸与可调风量的风机配合，以获得甲醇雾化颗粒在陶瓷蓄热体内所需的停留时间。

所述的甲醇雾化颗粒的点火位置在陶瓷蓄热体纵向通道的进口处。

所述的陶瓷蓄热体可以是装配结构，材质可选择红外辐射陶瓷材料制成。

附图说明

附图1为调风板调风与变量泵调压组合；用来调节甲醇雾化颗粒尺寸和甲醇颗粒在蓄热体内的裂解时间。

附图2为调风板调风与定量泵加溢流阀调压组合；用来调节甲醇雾化颗粒尺寸和甲醇颗粒在蓄热体内的裂解时间。