本实用新型专利技术涉及甲醇汽化混合器，其空气预热室内设有填充有催化剂的换热管，经空气预热室加热后的空气与预热用甲醇混合，在空气预热室的换热管内发生催化氧化反应，放出用于加热空气的热能，所述换热管为等径或变径的圆管，所述中间输气管的近混合均压室区域设有缩颈结构，可以通过控制引入空气预热室的空气流量控制，使其满足甲醇混合气的氧浓度要求，通过控制预热用甲醇流量控制换热管内的放热强度，满足甲醇混合气的温度要求。本实用新型专利技术在稳定工作时不需要新的热媒即可实现甲醇汽化并与空气混合，形成具有一定温度的甲醇混合气，且结构简单，使用方便，运行成本低。
【技术实现步骤摘要】
甲醇汽化混合器
本技术涉及甲醇汽化混合器。
技术介绍
能源是人类经济活动中最重要的要素，当今世界正面临着能源短缺，环境污染日益严重和温室效应等诸多问题，为保护人类赖以生存的环境并使经济持续发展，开发洁净的新能源已迫在眉睫，很多发达国家已将清洁的可再生能源甲醇作为自己未来能源而加紧研究开发。现有技术下，甲醇制热可以采用火焰燃烧方式，也可以采用催化氧化方式。由于火焰燃烧方式往往存在燃烧不充分且排放甲醛和氮氧化物（NOx）等空气污染物的问题，且在某些特殊场合下还禁止明火燃烧，因此，至少在某些情形下，催化氧化方式以一种更为可行的方案，这种方式不仅反应彻底，而且操作温度低，能够有效地避免因高温燃烧导致的氮氧化物（NOx），是一种高效环保的甲醇制热方式。然而，催化氧化反应对操作温度有较为严格的要求，温度过低不能形成有效的反应，温度过高又会损坏催化剂，而常温下甲醇成液态，因此一种有效的解决方式是在将甲醇送入催化氧化反应器之前，先进行甲醇汽化以与空气混合，并将甲醇混合气（含有甲醇和氧的混合气体）依据催化氧化反应器的操作温度要求，加热到适当的温度。现有气体加热方式通常为采用换热器，例如，管式换热器，通过蒸汽等热媒对气体进行加热，然而，引入新的热媒将导致设备和工艺的复杂化，需要一定的配套条件（例如，工业蒸汽源）。
技术实现思路
为克服现有技术的上述缺陷，本技术提供了甲醇汽化混合器，以在基本上不引入新的热媒的情况下实现甲醇汽化并与空气混合，形成具有一定温度的甲醇混合气。本技术的技术方案是：甲醇汽化混合器，设有立式的壳体，所述壳体内设有列管和管板，所述管板包括上管板和下管板，所述上管板和下管板均水平设置，分别固定安装在所述壳体的上部和下部，所述上管板和下管板的外缘与所述壳体密封，将壳体内空间分隔为自上至下依次分布的混合均压室、空气预热室和汽化混合室，所述列管由若干换热管组成，所述换热管的上端和下端分别固定连接在所述上管板和下管板上，所述换热管的外壁与所述上管板和下管板密封，管孔与所述上管板和下管板的对应板孔连通为一体，所述空气预热室设有空气进口和空气出口，所述换热管内填充有用于甲醇催化氧化的催化剂，所述空气预热室的空气出口通过中间输气管连接所述混合均压室的预热混合气进口，所述中间输气管设有预热甲醇进口或者所述混合均压室设有预热甲醇进口，所述汽化混合室设有制热甲醇进口和甲醇混合气出口。优选地，所述空气预热室的空气出口设置在空气预热室的上部。优选地，所述空气预热室的空气进口设置在空气预热室的下部。优选地，所述汽化混合室的上部设有甲醇喷淋管，所述甲醇喷淋管上设有喷嘴或喷淋孔，所述制热甲醇进口的内端连通所述甲醇喷淋管。优选地，所述换热管为等径或变径的圆管（横截面为圆的管）。优选地，所述换热管为管壁的竖向切面呈波浪形的变径圆管，即其管壁呈以波浪形的曲线为母线的旋转曲面状，其内径沿轴向周期性变化且上下两个方向上的变化规律相同。优选地，各所述换热管在相同高度上的管径相等，因此相邻换热管在不同高度上的距离是变化的。优选地，所述混合均压室的预热混合气进口位于其顶部。优选地，所述中间输气管的近混合均压室区域设有缩颈结构。优选地，所述预热甲醇进口设置在所述中间输气管的缩颈结构的管径最小处的侧壁上。优选地，所述甲醇混合气出口和所述空气进口之间设有空气循环管道，所述空气循环管道上串接有加热装置，所述甲醇混合气出口通过相应空气循环管道连接所述加热装置的进口，所述加热装置的出口通过相应空气循环管道连接所述空气预热室的空气进口。所述加热装置可以为电加热器，以便简化配套设施。所述空气循环管道上通常可以设有循环泵。可以依据现有技术，采用三通实现加热装置与相关管道的连接。本技术可以采用下列操作或控制方法：将含有甲醇和氧的预热用甲醇混合气经混合均压室引入换热管进行甲醇的催化氧化反应，将空气经空气进口引入空气预热室，吸收甲醇催化氧化反应放出的热能，将液态的预热用甲醇经预热甲醇进口引入中间输气管或引入混合均压室，在中间输气管中和/或混合均压室与经空气出口从空气预热室引出的加热后空气混合，形成所述的预热用甲醇混合气，将液态的制热用甲醇经制热甲醇进口引入汽化混合室，与由换热管送入汽化混合室的催化氧化后气体混合，形成含有甲醇和氧的甲醇混合气并经甲醇混合气出口送入，通过控制经空气进口引入空气预热室的空气流量和/或控制经制热甲醇进口引入均压混合室的制热用甲醇流量控制所述甲醇混合气中的甲醇浓度和/或氧浓度，使其满足甲醇混合气的甲醇浓度和/或氧浓度要求，通过控制经预热甲醇进口引入中间输气管或引入混合均压室的预热用甲醇流量控制换热管内的甲醇催化氧化反应的放热强度（放热功率），使其满足甲醇混合气的温度要求。可以采用下列任意一种方式进行甲醇汽化混合器的启动（或称开车）:在启动过程中，以另行设置的加热装置将空气加热至所需的温度，在不加入预热用甲醇和制热用甲醇的情形下（关闭预热甲醇进口和制热甲醇进口），持续将加热后的空气经空气进口送入空气预热室，开启甲醇混合气出口进行空气排放，直至空气预热室内的空气温度达到所需的温度后，开启预热甲醇进口通入预热用甲醇，关闭加热装置，将空气在不经加热装置加热的情形下直接送入空气进口，在换热管内的甲醇催化氧化反应工况稳定后，开启制热甲醇进口通入制热用甲醇，从甲醇混合气出口获得适宜温度的甲醇混合气，由此进入正常工作状态；或者，在启动过程中，在不加入预热用甲醇和制热用甲醇的情形下（关闭预热甲醇进口和制热甲醇进口），开启空气进口和甲醇混合气出口，经甲醇混合气出口和空气进口进行空气循环，以另行设置的加热装置将循环空气加热，一次加热的温升达到或低于所需的温升要求（即来自空气源的空气经过加热装置的一次加热后达到所需的温度要求或者达不到所需的温度要求），使甲醇混合气出口排出的空气作为加热装置的进气，经加热装置加热后重新送入空气进口，直至空气预热室内的空气温度达到所需的温度后，开启预热甲醇进口通入预热用甲醇，关闭加热装置，将空气在不经加热装置加热的情形下直接送入空气进口，在换热管内的甲醇催化氧化反应工况稳定后，开启制热甲醇进口通入制热用甲醇，从甲醇混合气出口获得适宜温度的甲醇混合气，由此进入正常工作状态。本技术主要流程和有益效果是：将全部空气按所需流量引入空气预热室的管外空间（壳程）进行加热，加热后的空气将从预热甲醇进口引入的液态甲醇（可称为预热用甲醇）汽化形成混合气体，然后经空气预热室的换热管（管程）进入汽化混合室，将从制热甲醇进口引入的液态甲醇汽化并混合，形成并输出适应于送入甲醇催化氧化反应器的甲醇混合气。在流经换热管的过程中，预热用甲醇在催化剂的作用下与氧发生催化氧化反应（或称催化燃烧），放出的热能经换热管给管外空间的空气加热。在其他工艺参数一定的情况下，可以通过控制预热用甲醇的流量控制换热管内的放热量（通常可以通过工艺参数控制使预热用甲醇在换热管内全部反应），进而控制加热后的空气温度及最终输出的甲醇混本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.甲醇汽化混合器，设有立式的壳体，所述壳体内设有列管和管板，所述管板包括上管板和下管板，所述上管板和下管板均水平设置，分别固定安装在所述壳体的上部和下部，所述上管板和下管板的外缘与所述壳体密封，将壳体内空间分隔为自上至下依次分布的混合均压室、空气预热室和汽化混合室，所述列管由若干换热管组成，所述换热管的上端和下端分别固定连接在所述上管板和下管板上，所述换热管的外壁与所述上管板和下管板密封，管孔与所述上管板和下管板的对应板孔连通为一体，所述空气预热室设有空气进口和空气出口，其特征在于所述换热管内填充有用于甲醇催化氧化的催化剂，所述空气预热室的空气出口通过中间输气管连接所述混合均压室的预热混合气进口，所述中间输气管设有预热甲醇进口或者所述混合均压室设有预热甲醇进口，所述汽化混合室设有制热甲醇进口和甲醇混合气出口。/n
【技术特征摘要】
1.甲醇汽化混合器，设有立式的壳体，所述壳体内设有列管和管板，所述管板包括上管板和下管板，所述上管板和下管板均水平设置，分别固定安装在所述壳体的上部和下部，所述上管板和下管板的外缘与所述壳体密封，将壳体内空间分隔为自上至下依次分布的混合均压室、空气预热室和汽化混合室，所述列管由若干换热管组成，所述换热管的上端和下端分别固定连接在所述上管板和下管板上，所述换热管的外壁与所述上管板和下管板密封，管孔与所述上管板和下管板的对应板孔连通为一体，所述空气预热室设有空气进口和空气出口，其特征在于所述换热管内填充有用于甲醇催化氧化的催化剂，所述空气预热室的空气出口通过中间输气管连接所述混合均压室的预热混合气进口，所述中间输气管设有预热甲醇进口或者所述混合均压室设有预热甲醇进口，所述汽化混合室设有制热甲醇进口和甲醇混合气出口。
2.如权利要求1所述的甲醇汽化混合器，其特征在于所述空气预热室的空气出口设置在所述空气预热室的上部，空气进口设置在所述空气预热室的下部。
3.如权利要求2所述的甲醇汽化混合器，其特征在于所述汽化混合室的上部设有甲醇喷淋管，所述甲醇喷淋管上设有喷嘴或喷淋孔，所述制热甲醇进口的内端连通所述甲...
【专利技术属性】
技术研发人员：李志国，郝铁，梁海滨，
申请(专利权)人：北京燕东兆阳新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。