[實用新型]氣體碳氫燃料和濕空氣預混催化重整微型燃燒器

無效

• 申請號: 200920207346.3
• 申請日: 2009-11-26
• 公開（公告）號: CN201531879U
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發明（設計）人: 冉景煜;張力;蒲舸;唐強;閆云飛;秦昌雷
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: F23D14/02
• 分類號: F23D14/02;F23D14/18;F23D14/58;F23D14/62;F23D14/66
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 張先蕓

技術領域

本實用新型涉及微型燃燒器，尤其涉及一種氣體碳氫燃料和濕空氣預混催化重整微型燃燒器。

背景技術

近年發展的以微型燃燒器作為前置能量轉化單元的微型機電裝置，如：微發動機、微渦輪機和微熱電系統等，體積在1cm³左右，功率范圍為10～100W，其共同特征是利用氫氣或碳氫氣體作為燃料，在微型燃燒器中燃燒放熱，然后通過運動單元或熱電轉換材料輸出能量。

這種以氫、碳氫作為燃料的微型機電裝置具有能量密度高、壽命長、體積小、重量輕、結構簡單、成本低等顯著優勢。一般碳氫燃料的能量密度約為45MJkg^-1，而現在最好的化學電池(鋰電池)的能量密度也僅為0.5MJ/kg^-1。若微型機電裝置用于輸出電能，即使其熱電轉化的效率只有10％，它仍具有比傳統化學電池高1個數量級的能量密度。

微型機電裝置中的微動力裝置可以為微型汽車、微型飛行器、微型泵等微型機械提供動力，也可用于調控微型衛星姿態及導彈軌道控制；微發電系統則可以成為電池的替代器，為便攜式筆記本電腦、移動儀器和設備等提供更為持久的電能。由于微型機電裝置顯著的優勢與其在工業、國防等領域的廣泛應用前景，因此具有巨大的發展潛力，受到各國研究機構的重視。

微型燃燒器作為能量的前置轉換單元，是微型機電裝置(微動力裝置及微發電系統)的核心部件。燃燒器燃燒的穩定性及其燃燒效率直接影響到微型機電裝置的性能，并且較大程度的決定了微型機電裝置的尺寸和應用，因此高效、可靠的微燃燒技術及裝置是發展微型機電裝置迫切需要解決的問題。

由于裝置的微型化，近年來發展的微型燃燒器普遍面臨以下幾個方面的問題：微結構尺寸中燃料停留時間過短、微燃燒不穩定、起燃困難、燃料與氧化劑在反應器中極短的停留時間導致燃燒效率低下、高比表面積引起熱量嚴重損失等。

實用新型內容

針對現有技術中的不足之處，本實用新型的目的是解決現有微型燃燒裝置燃料停留時間過短、熱量損失嚴重、燃燒不穩定等困難，提供一種氣體碳氫燃料和濕空氣預混催化重整微型燃燒器。

本實用新型提供的氣體碳氫燃料和濕空氣預混催化重整微型燃燒器，包括燃燒器本體，所述燃燒器本體從上至下依次設置進氣孔、預混腔、環形結構的燃燒腔和排氣孔；所述進氣孔包括濕空氣進氣孔和圍繞濕空氣進氣孔均布的多個燃料進氣孔，圍繞所述燃燒腔均布設置預熱通道；所述濕空氣進氣孔和燃料進氣孔分別與預混腔連通，預混腔通過預熱通道與燃燒腔連通，燃燒腔與排氣孔連通；所述燃燒器本體上還設有與燃燒腔連通的點火孔。

進一步，所述燃燒器本體包括頂蓋板、預混腔板、預熱燃燒板和底蓋板；所述濕空氣進氣孔和燃料進氣孔設置在頂蓋板上；所述預混腔設置在預混腔板上；所述燃燒腔和預熱通道設置在預熱燃燒板上；所述排氣孔和點火孔設置在底蓋板上；

進一步，在所述燃燒器本體上設有與預熱通道連通的富氧進氣孔；

進一步，所述底蓋板上圍繞排氣孔設置環形筋板，所述環形筋板伸進燃燒腔，且環形筋板遠離預熱通道；

進一步，所述預混腔的內壁上涂敷Ni-γAl₂O₃催化劑層；

進一步，所述燃燒腔的內壁上涂敷Pt催化劑層。

本實用新型的有益效果：本實用新型的氣體碳氫燃料和濕空氣預混催化重整微型燃燒器與現有技術相比具有如下優點：

1、預混腔內置，省去了外置式燃料和濕空氣的預混裝置，有利于減小微型燃燒器的整體尺寸；

2、微型燃燒器中設置環繞燃燒腔的預熱通道既能夠增強氣體的混合效果，又可以回收燃燒腔內燃料燃燒散失的部分熱量，利于保證燃燒的穩定和提高微型燃燒器的整體效率；

3、圍繞燃燒腔設置環形預熱通道，一方面可延長燃料和空氣的預混時間，使其充分均勻混合；另一方面預熱通環繞著燃燒腔，可以回收燃燒腔的部分散熱，提高混合氣體的溫度，從而增強燃燒腔內氣體碳氫燃料和空氣的可起燃性；

4、采用環形肋板和均布的排氣孔相結合，環形肋板和十二個小孔均勻布置的排氣方式與其它的排氣方式相比，可以延長燃料和空氣在燃燒腔內的停留時間，保證充分燃燒；

5、通過富氧進氣孔向重整區反應后的混合氣體內二次加氧，使氣體碳氫燃料充分燃燒，以提高燃燒溫度和燃燒效率。