气体碳氢燃料和湿空气预混催化重整微型燃烧器制造技术

本实用新型专利技术公开一种气体碳氢燃料和湿空气预混催化重整微型燃烧器，燃烧器本体从上至下依次设置进气孔、预混腔、燃烧腔和排气孔；进气孔包括湿空气进气孔和围绕湿空气进气孔均布的多个燃料进气孔，围绕燃烧腔均布设置预热通道；湿空气进气孔和燃料进气孔分别与预混腔连通，预混腔通过预热通道与燃烧腔连通，燃烧腔与排气孔连通；燃烧器底部设有点火孔。本实用新型专利技术的预混腔内置利于减小微型燃烧器的整体尺寸；预热通道可以回收燃烧腔的部分散热，提高混合气体的温度，同时延长预混时间，使其充分均匀混合；预混腔的内壁上的Ｎｉ－γＡｌ２Ｏ３催化剂层使气体碳氢燃料和湿空气催化重整产氢，协助混合气体在燃烧腔内起燃和稳定燃烧，提高燃烧效率。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及微型燃烧器，尤其涉及一种气体碳氢燃料和湿空气预混催化重整微型燃烧器。
技术介绍
近年发展的以微型燃烧器作为前置能量转化单元的微型机电装置，如微发动机、 微涡轮机和微热电系统等，体积在lci^左右，功率范围为10 100W，其共同特征是利用氢 气或碳氢气体作为燃料，在微型燃烧器中燃烧放热，然后通过运动单元或热电转换材料输 出能量。 这种以氢、碳氢作为燃料的微型机电装置具有能量密度高、寿命长、体积小、重量 轻、结构简单、成本低等显著优势。 一般碳氢燃料的能量密度约为45MJkg—、而现在最好的 化学电池(锂电池)的能量密度也仅为0.5MJ/kg—、若微型机电装置用于输出电能，即使 其热电转化的效率只有10%，它仍具有比传统化学电池高1个数量级的能量密度。 微型机电装置中的微动力装置可以为微型汽车、微型飞行器、微型泵等微型机械 提供动力，也可用于调控微型卫星姿态及导弹轨道控制；微发电系统则可以成为电池的替 代器，为便携式笔记本电脑、移动仪器和设备等提供更为持久的电能。由于微型机电装置显 著的优势与其在工业、国防等领域的广泛应用前景，因此具有巨大的发展潜力，受到各国研 究机构的重视。 微型燃烧器作为能量的前置转换单元，是微型机电装置(微动力装置及微发电系 统)的核心部件。燃烧器燃烧的稳定性及其燃烧效率直接影响到微型机电装置的性能，并 且较大程度的决定了微型机电装置的尺寸和应用，因此高效、可靠的微燃烧技术及装置是 发展微型机电装置迫切需要解决的问题。 由于装置的微型化，近年来发展的微型燃烧器普遍面临以下几个方面的问题微 结构尺寸中燃料停留时间过短、微燃烧不稳定、起燃困难、燃料与氧化剂在反应器中极短的 停留时间导致燃烧效率低下、高比表面积引起热量严重损失等。
技术实现思路
针对现有技术中的不足之处，本技术的目的是解决现有微型燃烧装置燃料停 留时间过短、热量损失严重、燃烧不稳定等困难，提供一种气体碳氢燃料和湿空气预混催化 重整微型燃烧器。 本技术提供的气体碳氢燃料和湿空气预混催化重整微型燃烧器，包括燃烧器 本体，所述燃烧器本体从上至下依次设置进气孔、预混腔、环形结构的燃烧腔和排气孔；所 述进气孔包括湿空气进气孔和围绕湿空气进气孔均布的多个燃料进气孔，围绕所述燃烧腔 均布设置预热通道；所述湿空气进气孔和燃料进气孔分别与预混腔连通，预混腔通过预热 通道与燃烧腔连通，燃烧腔与排气孔连通；所述燃烧器本体上还设有与燃烧腔连通的点火 孔。 进一步，所述燃烧器本体包括顶盖板、预混腔板、预热燃烧板和底盖板；所述湿空气进气孔和燃料进气孔设置在顶盖板上；所述预混腔设置在预混腔板上；所述燃烧腔和预热通道设置在预热燃烧板上；所述排气孔和点火孔设置在底盖板上； 进一步，在所述燃烧器本体上设有与预热通道连通的富氧进气孔； 进一步，所述底盖板上围绕排气孔设置环形筋板，所述环形筋板伸进燃烧腔，且环形筋板远离预热通道； 进一步，所述预混腔的内壁上涂敷附-^八1203催化剂层； 进一步，所述燃烧腔的内壁上涂敷Pt催化剂层。 本技术的有益效果本技术的气体碳氢燃料和湿空气预混催化重整微型 燃烧器与现有技术相比具有如下优点 1、预混腔内置，省去了外置式燃料和湿空气的预混装置，有利于减小微型燃烧器 的整体尺寸； 2、微型燃烧器中设置环绕燃烧腔的预热通道既能够增强气体的混合效果，又可以回收燃烧腔内燃料燃烧散失的部分热量，利于保证燃烧的稳定和提高微型燃烧器的整体效 率； 3、围绕燃烧腔设置环形预热通道，一方面可延长燃料和空气的预混时间，使其充 分均匀混合；另一方面预热通环绕着燃烧腔，可以回收燃烧腔的部分散热，提高混合气体的 温度，从而增强燃烧腔内气体碳氢燃料和空气的可起燃性； 4、采用环形肋板和均布的排气孔相结合，环形肋板和十二个小孔均匀布置的排 气方式与其它的排气方式相比，可以延长燃料和空气在燃烧腔内的停留时间，保证充分燃 烧； 5、通过富氧进气孔向重整区反应后的混合气体内二次加氧，使气体碳氢燃料充分 燃烧，以提高燃烧温度和燃烧效率。 6、预混腔的内壁上涂敷附-^八1203催化剂层，气体碳氢燃料和湿空气在预混腔内 催化重整产氢，部分碳氢燃料和湿空气在涂敷有Ni催化剂的预混腔内发生自热重整反应 (碳氢燃料和氧气的氧化反应与碳氢燃料和水蒸气的重整反应构成的耦合反应)生成少量 氢气，可以减小混合气体着火温度，有效协助碳氢燃料和空气在燃烧腔内的起燃与稳定燃 烧，提高燃烧效率。以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细地描述。 附图说明图1为本技术的剖面视图； 图2为顶盖板的主视图； 图3为图2中沿A-A方向的剖面视图； 图4为预混腔板的主视图； 图5为图4中沿B-B方向的剖面视图； 图6为预热燃烧板的主视图； 图7为图6中沿C-C方向的剖面视图； 图8为底盖板的主视图； 图9为图8中沿D-D方向的剖面视图。 附图中的附图标记所代表的结构如下 1-顶盖板 2-预混腔板 3-预热燃烧板 4-底盖板 5-湿空气进气孔6-燃 料进气孔7-预混腔8-燃烧腔9-排气孔10-点火孔ll-预热通道12-环形筋板 13-旋流槽14-环形腔15-预混气出气孔16-螺纹孔17-富氧进气孔具体实施方式图1为本技术的剖面视图，如图所示气体碳氢燃料和湿空气预混催化重整 微型燃烧器包括燃烧器本体，燃烧器本体从上至下依次包括顶盖板1、预混腔板2、预热燃 烧板3和底盖板4。在顶盖板1的中心部位设置湿空气进气孔5，围绕湿空气进气孔5均布 设置多个燃料进气孔6，本实施例中的燃料进气孔6为六个(如图2和如图3所示)。在预 混腔板2上设置由旋流槽13和环形腔14组成的预混腔7，本实施例中的旋流槽13为六个， 六个旋流槽13的中心部位与湿空气进气孔5对应并连通，六个旋流槽13的气体入口与六 个燃料进气孔6相对应并连通，在预混腔板2上并位于环形腔14的底部圆周上均布十二个 预混气出气孔15 (如图4和如图5所示)。在预热燃烧板3的下部设置环形结构的燃烧腔 8，围绕燃烧腔8均布设置预热通道ll，本实施例中的预热通道11为四个(如图6和如图7 所示)，四个预热通道11的顶部与十二个预混气出气孔15对应并连通，底部与燃烧腔8连 通。在底盖板4上均布设置多个与燃烧腔8的底部连通的排气孔9，本实施例中的排气孔9 为十二个(如图8和如图9所示)，在底盖板4上靠排气孔9的外侧还设有一个与燃烧腔8 连通的点火孔10。把螺栓依次穿过顶盖板1、预混腔板2、预热燃烧板3和底盖板4上的螺 纹孔16并与螺母旋紧，可将顶盖板1、预混腔板2、预热燃烧板3和底盖板4连接成为一体。 在预热燃烧板3的上部横向设有与预热通道11连通的富氧进气孔17，通过富氧进 气孔17向燃烧腔内通入氧气，使气体碳氢燃料充分燃烧，提高燃烧效率。 在底盖板4上围绕排气孔9设置环形筋板12，环形筋板12伸进燃烧腔8，且环形 筋板12远离预热通道11。采用环形肋板和均布的排气孔相结合，环形肋板和十二个排气 孔均匀布置的排气方式与其它的排气方式相比，可以延长燃料和空气在燃烧腔内的停留时 间，保证充分燃烧。 预混腔7的内壁上涂敷Ni-^八1203催化剂层。气体碳氢燃料和湿空气在预混腔内 催化重整产氢，部分碳氢燃料和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体碳氢燃料和湿空气预混催化重整微型燃烧器，其特征在于：包括燃烧器本体，所述燃烧器本体从上至下依次设置进气孔、预混腔（７）、环形结构的燃烧腔（８）和排气孔（９）；所述进气孔包括湿空气进气孔（５）和围绕湿空气进气孔（５）均布的多个燃料进气孔（６），围绕所述燃烧腔（８）设置环形预热通道（１１）；所述湿空气进气孔（５）和燃料进气孔（６）分别与预混腔（７）连通，预混腔（７）通过预热通道（１１）与燃烧腔（８）连通，燃烧腔（８）与排气孔（９）连通；所述燃烧器的底部还设有与燃烧腔（８）连通的点火孔（１０）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冉景煜，张力，蒲舸，唐强，闫云飞，秦昌雷，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：实用新型
国别省市：85[中国|重庆]