一种添加稳定剂的铝水燃烧系统技术方案

本实用新型专利技术涉及金属铝燃料储能利用技术领域，具体为一种添加稳定剂的铝水燃烧系统。本实用新型专利技术系统包括铝水燃烧反应装置，连接在铝水燃烧反应装置上的稳定剂生产装置和蒸汽发生装置；铝水燃烧反应装置包括燃烧室、点火装置、配气装置；燃烧室为石英立式反应室，顶部和底部分别设置有盖板，顶部气相出口依次连接设置有冷却系统和分析单元，底部设置有稳定剂入口；点火装置的点火端伸入燃烧室内部；配气装置的出口连接燃烧室；稳定剂生产装置上设置有换热介质入口、蒸汽入口和稳定剂出口；换热介质入口连接冷却系统的换热介质出口；稳定剂出口连接稳定剂入口；蒸汽发生装置包括设置在燃烧室顶部的蒸汽室，蒸汽室的蒸汽出口连接蒸汽入口。汽入口。汽入口。

【技术实现步骤摘要】
一种添加稳定剂的铝水燃烧系统


[0001]本技术涉及金属铝燃料储能利用
，具体为一种添加稳定剂的铝水燃烧系统。

技术介绍

[0002]铝
‑
水基燃料具有较高的能量密度、安全无毒、原料存放稳定，且可长时间工作，主要利用环境中的水作为氧化剂，金属铝作为燃烧剂，是一种绿色环保新能源燃料，目前已经受到普遍重视。国内对铝
‑
水燃烧的相关研究比国外的研究起步较晚，现主要通过加入添加剂的方式，解决铝
‑
水反应难以启动和持续燃烧的问题，提高铝
‑
水反应的理想燃烧性能，探讨燃烧反应的可行性。
[0003]聚丙烯酰胺，化学式为(C3H5NO)
n
，是一种线型高分子聚合物，因其热稳定性好，能以任意比例溶于水等优点，常作为絮凝剂、稠化剂、交联剂等，被广泛应用于多个行业。特别在石油开采领域聚丙烯酰胺是一种重要的油田化学品，如聚丙烯酰胺作为钻井液增粘剂，可提高钻井液粘度和其流变性能，防止井漏和坍塌；聚丙烯酰胺作为压裂酸化添加剂，提高压裂液的粘度，降低摩阻，提高压裂过程的悬砂能力；聚丙烯酰胺作为油田污水处理剂，提高絮凝效果，降低过程的泥渣产生等过程。
[0004]近年来，聚丙烯酰胺被引入到燃料研究领域，如作为氢燃料电池的组分之一，不仅具有低毒性、高能量转化率和高储能性质的有点，同时使电池在无催化的条件下，仅仅简单的引发就可持续释放氢气。
[0005]但其存在的问题在于，尽管铝
‑
水反应理论可行，但实际上铝/>‑
水反应很难启动且难以持续进行，铝水燃烧反应过程中生成的氧化物，易包覆在还未反应的铝粉颗粒表面，形成一层致密的氧化膜，也阻碍了金属铝与水的接触反应进行。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的问题，本技术提供一种添加稳定剂的铝水燃烧系统，设计合理，操作简单，效果明显。
[0007]本技术是通过以下技术方案来实现：
[0008]一种添加稳定剂的铝水燃烧系统，包括铝水燃烧反应装置，连接在铝水燃烧反应装置上的稳定剂生产装置和蒸汽发生装置；
[0009]所述铝水燃烧反应装置包括燃烧室、点火装置、配气装置；所述燃烧室为石英立式反应室，顶部和底部分别设置有盖板，顶部气相出口依次连接设置有冷却系统和分析单元，底部设置有稳定剂入口；所述点火装置的点火端伸入燃烧室内部；所述配气装置的出口连接燃烧室；
[0010]所述稳定剂生产装置上设置有换热介质入口、蒸汽入口和稳定剂出口；所述换热介质入口连接冷却系统的换热介质出口；所述稳定剂出口连接稳定剂入口；
[0011]所述蒸汽发生装置包括设置在燃烧室顶部的蒸汽室，蒸汽室的蒸汽出口连接蒸汽
入口。
[0012]进一步的，所述稳定剂生产装置包括催化反应单元和聚合反应单元；
[0013]所述催化反应单元包括催化反应釜，依次连接在催化反应釜上的丙烯氰罐和丙烯氰计量泵，依次连接在催化反应釜上的去离子水罐和去离子水计量泵，以及在线浓度控制装置；所述催化反应釜的外部设置有用于加热的蒸汽层，内部设置有搅拌器；所述在线浓度控制装置包括控制系统和在线浓度计，在线浓度计探测端伸入催化反应釜内，输出端连接控制系统输入端；控制系统输出端连接丙烯氰计量泵和/或去离子水计量泵；
[0014]所述聚合反应单元包括依次连接在催化反应釜上的真空泵、提浓釜、离子交换树脂柱和聚合釜；所述在线浓度控制装置的在线浓度计探测端连接提浓釜。
[0015]更进一步的，所述蒸汽层的蒸汽层入口连接蒸汽入口；所述提浓釜的釜底蒸汽入口连接蒸汽入口；所述聚合釜的釜底稳定剂出口连接稳定剂出口。
[0016]进一步的，所述蒸汽发生装置包括蒸汽室；所述蒸汽室置于燃烧室顶部，蒸汽出口连接蒸汽入口。
[0017]进一步的，所述测量记录装置包括摄像仪和计算机；所述摄像仪用于采集铝
‑
水燃烧的火焰图像，输出端连接计算机。
[0018]进一步的，所述配气装置包括气瓶；所述气瓶的出口设置有进气阀。
[0019]进一步的，所述燃烧室外设置有观察窗口；所述观察窗口采用透明石英材料制成。
[0020]进一步的，所述燃烧室内设置有多孔陶瓷板。
[0021]与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：
[0022]本技术系统通过在铝
‑
水燃烧反应装置的燃烧室上连接设置稳定剂生产装置，将稳定剂生产装置生产的聚丙烯酰胺作为添加剂加入铝
‑
水反应原料中，利用聚丙烯酰胺的高粘度，完全溶于水，流动阻力小，与铝粉不会发生氧化反应等特点，将其作为铝
‑
水燃烧的稳定剂，不仅避免了发生燃料分层现象，使氧化剂水分子充分接触了均匀分散的铝粉颗粒，而且有效提高了铝粉与水的反应速率，提高了铝粉的氧化率，也使铝水燃料过程更加稳定、易于点火；同时，通过利用燃烧室内燃烧反应本身提供的热量，以及经冷却系统将燃烧产物冷凝换热的热量，综合利用这些热量提供给稳定剂生产装置，经济高效，能有效保证添加剂聚丙烯酰胺的连续生产供应；本技术系统满足了铝
‑
水燃烧反应的原料添加剂的要求，能降低反应启动时间，使反应持续燃烧，为揭示铝
‑
水燃烧反应的机理提供支持。
[0023]进一步，本技术系统采用设置催化反应单元和聚合反应单元进行稳定剂的制作，并通过在线浓度控制装置对相应单元进行浓度测量监控，从而根据实际实验工况需求保证稳定剂符合反应要求；同时采用在催化反应釜外部设置蒸汽层，能对铝水燃烧反应装置产生的蒸汽热量进行有效利用，环保经济；而且采用搅拌器对催化反应釜内的液体进行充分搅拌，有效提高液体混合效果。
[0024]进一步，本技术系统通过将蒸汽入口分别与蒸汽层入口、釜底蒸汽入口和釜底稳定剂出口连接，能有效保持催化反应釜、提浓釜和聚合釜内温度恒定，有利于稳定剂的催化和聚合，提高生产效率。
[0025]进一步，本技术系统采用在燃烧室顶部设置蒸汽室的方式，能有效利用燃烧时产生的热量，使蒸汽室为后续生产单元提供蒸汽，经济可靠。
[0026]进一步，本技术系统通过设置与计算机输出端连接的摄像仪，对燃烧室内的
铝
‑
水燃烧反应的火焰图像进行实时采集和分析，操作方便，结果可靠。
[0027]进一步，本技术系统采用设置有进气阀的气瓶为整个燃烧室配气，安全有保证，操作较为便捷。
[0028]进一步，本技术系统通过在燃烧室外设置透明的观察窗口的方式，能保证在试验过程中及时可靠的观察燃烧情况，方便有效，也能确保系统运行安全。
[0029]进一步，本技术系统采用设置多孔陶瓷板盛放混合样品，操作便捷，方便可行。
附图说明
[0030]图1为本技术实施例中所述系统的结构示意图。
[0031]图2为本技术实施例中所述稳定剂生产装置的结构示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种添加稳定剂的铝水燃烧系统，其特征在于，包括铝水燃烧反应装置，连接在铝水燃烧反应装置上的稳定剂生产装置(18)和蒸汽发生装置；所述铝水燃烧反应装置包括燃烧室(6)、点火装置(3)、配气装置；所述燃烧室(6)为石英立式反应室，顶部和底部分别设置有盖板(12)，顶部气相出口依次连接设置有冷却系统(13)和分析单元(14)，底部设置有稳定剂入口(4)；所述点火装置(3)的点火端伸入燃烧室(6)内部；所述配气装置的出口连接燃烧室(6)；所述稳定剂生产装置(18)上设置有换热介质入口(16)、蒸汽入口(17)和稳定剂出口(19)；所述换热介质入口(16)连接冷却系统(13)的换热介质出口；所述稳定剂出口(19)连接稳定剂入口(4)；所述蒸汽发生装置包括设置在燃烧室(6)顶部的蒸汽室(10)，蒸汽室(10)的蒸汽出口(11)连接蒸汽入口(17)。2.根据权利要求1所述的一种添加稳定剂的铝水燃烧系统，其特征在于，所述稳定剂生产装置(18)包括催化反应单元和聚合反应单元；所述催化反应单元包括催化反应釜(25)，依次连接在催化反应釜(25)上的丙烯氰罐(21)和丙烯氰计量泵(23)，依次连接在催化反应釜(25)上的去离子水罐(22)和去离子水计量泵(24)，以及在线浓度控制装置(27)；所述催化反应釜(25)的外部设置有用于加热的蒸汽层(20)，内部设置有搅拌器(26)；所述在线浓度控制装置(27)包括控制系统和在线浓度计，在线浓度计探测端伸入催化反应釜(25)内，输出端连接控制系统输入端；控制系统输出端连接丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：向小凤，白文刚，高炜，杨玉，张波，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：