[发明专利]一种天然气催化燃烧蓄热型红外加热物体的方法

说明书

本发明涉及一种天然气催化燃烧蓄热型红外加热物体的方法，属于天然气催化燃烧红外加热技术领域。本发明将核壳结构相变蓄热催化剂置于催化燃烧器中，将天然气混合气通入催化燃烧器中，催化燃烧器升温至天然气混合气在核壳结构相变蓄热催化剂上发生表面催化燃烧反应使核壳结构相变蓄热催化剂相变积热；关闭混合气和热源，核壳结构相变蓄热催化剂相变放热发射红外光，红外光加热吸收该红外光的物体。本发明可有效解决天然气催化燃烧红外加热中存在的反应器温度骤然变化导致的红外辐射波段不稳定且难有效控制的技术问题。

技术领域

本发明涉及一种天然气催化燃烧蓄热型红外加热物体的方法，属于天然气催化燃烧红外加热技术领域。

背景技术

与直接火焰燃烧相比，天然气催化燃烧借助催化剂在较低起燃温度下进行无焰燃烧，具有热效率高, 能量利用率高，污染物排放水平低, 燃烧安全等优势。红外加热与热风、导热和微波辐射等加热方式相比较,能缩短受热体加热到所需温度的时间；将天然气催化燃烧技术与红外加热方式耦合的天然气催化燃烧红外加热技术通过催化剂表面进行的无焰燃烧，避免了气相燃烧发出的可见光造成的能量损失，使其能量大部分转化为红外射线辐射出去，可有效实现对物体的干燥加热。然而，该天然气催化燃烧红外加热技术仍存在不可避免的问题。如，燃料增加通常会使反应器温度骤然增加，这样导致产生的红外辐射波段很难控制。

发明内容

本发明针对现有技术中天然气催化燃烧红外加热存在的燃料增加导致反应器温度骤然增加，红外辐射波段难以控制等问题，提供一种天然气催化燃烧蓄热型红外加热物体的方法，即根据不同的物料对不同的红外波段的吸收效率，选择蓄热型催化剂，精确有效控制催化剂的表面温度，有效地发挥红外线的加热效率，获得更高的能量转化率和能源利用率。

一种天然气催化燃烧蓄热型红外加热物体的方法，具体步骤如下：

（1）将核壳结构相变蓄热催化剂置于催化燃烧器中；

（2）将天然气混合气通入催化燃烧器中，催化燃烧器升温至天然气混合气在核壳结构相变蓄热催化剂上发生表面催化燃烧反应使核壳结构相变蓄热催化剂相变积热；

（3）关闭混合气和热源，核壳结构相变蓄热催化剂相变放热发射红外光，红外光加热吸收该红外光的待加热物体；

所述步骤（1）核壳结构相变蓄热催化剂的相变温度为300~700℃；

所述核壳结构相变蓄热催化剂为负载活性组分的核壳结构相变蓄热材料，核壳结构相变蓄热材料为FeTi@TiO₂、AlSi@Al₂O₃、AlSn@Al₂O₃或CuZn@ZnO，活性组分为贵金属催化剂；

所述贵金属催化剂包括贵金属和载体；

所述核壳结构相变蓄热材料的制备方法，具体步骤如下：

1）将相变蓄热材料前驱体分散至甲醇/乙二醇混合溶液中得到混合悬浊液A；将明胶、硝酸镍和十二烷基磺酸钠加入到去离子水中配制成混合溶液B；

2）在温度为40~80℃、搅拌条件下，将混合溶液B和氨水溶液逐滴滴入混合悬浊液A中至体系的pH值维持在8.0~11.0并继续反应60~180 min，固液分离，固体经蒸馏水和乙醇洗涤，真空干燥，置于温度为300~700℃下焙烧1~5h即得核壳结构相变蓄热材料；

进一步的，所述步骤1）甲醇/乙二醇混合溶液中甲醇的体积占5~ 60%，相变蓄热材料前驱体、明胶、硝酸镍和十二烷基磺酸钠的摩尔比为2~10: 0.2~1: 1~3 : 0.1~1；

所述核壳结构相变蓄热催化剂的制备方法，具体步骤如下：

1）将贵金属盐溶于乙醇/蒸馏水混合溶液中得到混合溶液C；

2）将载体加入到混合溶液C中，搅拌1~ 4h后加入核壳结构相变蓄热材料得到混合悬浊液D；

3）将十六烷基三甲基溴化铵和尿素加入到混合悬浊液D中搅拌反应4~6 h，固液分离，真空干燥，再置于温度为300~700℃下焙烧2~4h即得核壳结构相变蓄热催化剂；