[發明專利]包括用于催化燃燒的反應器的燃燒器

在審

• 申請號: 201280043797.2
• 申請日: 2012-09-10
• 公開（公告）號: CN103958966A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: B.林德斯特雷姆;D.哈格斯特雷姆;P.貝內托薩托雷斯;S.M.雷格德伯格
• 申請（專利權）人: 加熱技術改良控股有限公司
• 主分類號: F23C13/00
• 分類號: F23C13/00;F23R3/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 原紹輝;胡斌

技術領域

本發明涉及用來優化用于汽車和定置型應用的液體燃料的催化燃燒的反應器系統。

背景技術

在根據現有技術的催化燃燒器中，希望以最佳方式來使用催化劑，即，通過催化劑流動的氣體盡可能均勻。如果燃料空氣比偏向于過量燃料，出現所謂的“熱點”，這可能會對催化劑造成損壞。

因此，需要燃料與空氣徹底混合。

在現有技術中，已知在使空氣燃料混合物傳遞到反應腔室（在反應腔室中，其被點燃）之前混合空氣與燃料。如果反應腔室足夠長，這是沒有問題的，因為在足夠長的距離，消除任何不均勻性。但是如果反應器縮短以便節省空間或者以裝配于較小的隔室中，可能無法實現這種消除。

發明內容

鑒于上文所提到的問題，發明者已設計了一種反應器，利用這種反應器，實現了很好的混合，從而減輕了由于不均燃燒造成的損壞催化劑的風險。

在第一方面，提供一種新穎燃燒器，其包括用于催化燃燒的反應器，其中，改進了燃料與空氣的混合。燃燒器在權利要求1中限定，并且包括大體上圓柱形的反應器腔室，反應器腔室包括外殼，外殼具有近端和遠端；催化劑，其設置于反應器腔室的遠端中；燃料入口，其設置于反應器腔室的近端中；多個空氣入口，其布置于反應器壁中近端處并且被配置成使旋轉空氣流動噴射到反應器腔室內；均流器，其在反應器腔室的截面上在燃料入口與催化劑之間的位置處延伸。在第二方面，提供一種燃料催化燃燒的方法，其中改進了燃料與空氣的混合。該方法在權利要求11中限定。

因此，本發明是基于兩個主要特點：1）設置用來使傳遞到反應器內的空氣在反應腔室內側旋轉的器件，從而造成湍流，湍流高效地混合空氣與燃料；2）設置二次混合器，在示例性實施例中，其呈網狀物的形式，其在離入口一定距離處跨反應器腔室的截面。這個二次混合器將打散湍流流動并且造成燃料/空氣混合物基本上完全均化并且也在二次混合器后方造成基本上線性流動。

由根據本發明的混合系統形成的完全均勻混合和線性流動的優點可以總結為以下四點：

1.其排除了在催化劑中形成熱點，熱點可能會導致產品較短的壽命。

2.確保了整個催化劑在該過程中利用，這導致催化劑大小和材料的優化，降低了催化加熱器的操作成本。

3.其優化了催化反應器大小，因為在反應器中由強制流動穩定使得實現線性和均勻流動所需的混合物駐留時間最短。

4.燃料/空氣混合物的旋轉運動造成中央向前流動運動，其防止燃料接觸反應器壁，從而防止在反應器中形成煙灰。

附圖說明

從下文給出的詳細描述和附圖，本發明的另外的適用范圍將變得顯然，附圖僅以舉例說明的方式給出，并且因此不認為限制本發明，并且其中：

圖1為燃燒器的示意截面圖；

圖2示出了分配器的一實施例；

圖3a示出了均化器（）；以及

圖3b示出了另一均化器。

具體實施方式

在圖1中示意性地示出的新穎的催化反應器系統包括大體上圓柱形反應器，總體上標注為1，并且具有近端和遠端（分別標注為1p和1d）。燃料2和空氣3單獨地引入于反應器中并且然后混合以形成均勻混合物，之后與催化劑4接觸。在優選實施例中，反應器系統還包括內部冷卻系統5'、5、12用來減少從催化反應器的排放物形成。在反應器端壁中在近端1p中設置燃料噴射器件7，其包括噴嘴7'，噴嘴7'適于霧化燃料，之后燃料與空氣混合并且點燃以產生火焰7。

新穎反應器系統的基本特點是為了盡可能高效地利用催化劑而被設置用來以很高效方式混合燃料與空氣并且均化混合氣體流動的器件。在圖1中，混合器件以6a示意性地示出，其表示繞燃料霧化噴嘴7'周向設置的開口。這些開口的幾何形狀可以在較寬限度內變化，如將在下文中結合圖2進一步解釋。混合器件6a的重要的功能特點在于其能使空氣在圓柱形反應器腔室內旋轉。

由于空氣沿著圓柱形反應器腔室的內壁的劇烈旋轉，將存在燃料、空氣和在火焰中產生的燃燒氣體的很高效混合。

這種劇烈混合造成在反應器內側的極其湍流/動蕩的流動，并且特別地旋轉空氣將最靠近反應器壁而設置空氣“覆蓋層”。覆蓋層保護壁避免火焰，因為高效地阻礙或甚至防止在反應器壁上出現煙灰形成。劇烈混合的另一效果在于因此造成的氣體的湍流流動將在燃料/空氣混合物中表現出不均勻的燃料濃度。這繼而會造成催化劑中的熱點，催化劑中的熱點可能會造成催化劑變性/退化（degeneration），并且因此縮短壽命。