[實用新型]一種熱回收燃料催化裂解換熱器

有效

• 申請號: 201320123509.6
• 申請日: 2013-03-19
• 公開（公告）號: CN203112757U
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 任承欽;廖誠;付建勤;劉敬平
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: C10G11/00
• 分類號: C10G11/00;F28D7/00
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所 43205
• 代理人: 寧星耀;舒欣

技術領域

本實用新型涉及一種熱回收燃料催化裂解換熱器，尤其是涉及一種利用發動機廢氣余熱的燃料催化裂解換熱器。

背景技術

提高發動機效率或開發清潔可替代發動機燃料對節約能源和保護環境均有重要的積極意義。回收發動機余熱實現燃料裂解，可提升燃料熱值、提高發動機效率，也有助于推動清潔可替代發動機燃料的開發利用。

發動機工作時排氣溫度常在300-700℃范圍內，廢氣余熱能量大，回收發動機余熱對節能具有重要意義。

某些燃料可以在高溫下吸熱裂解，使燃料熱值獲得提升，是實現廢氣余熱回收的一種有效途徑。例如，甲醇在250℃以上的溫度條件下吸收熱量后可裂解為CO和氫氣。甲醇燃料汽化并完全轉化為CO和氫氣后，燃料熱值可增加約20%。并且，甲醇是一種可再生資源且來源豐富，故甲醇裂解可作為回收發動機廢氣余熱一種有效方法。

發動機余熱回收燃料（如甲醇）裂解換熱裝置一般包括燃料汽化部分和燃料蒸汽催化裂解部分。現有的發動機余熱回收燃料裂解裝置中，汽化部分由一組換熱管組成，液體燃料在管內流動，排放的熱廢氣掃掠管外，傳遞熱量給液體燃料，使之汽化為燃料蒸汽；催化裂解部分也是由一組換熱管組成，只是燃料蒸汽通過的管內需添加催化劑，燃料在催化劑和一定的溫度條件下實現裂解。很多此類催化裂解裝置中的換熱管采用直管，還有的采用蛇形管，燃料蒸汽流通斷面積小、流動阻力大，限制了催化劑的體積，催化反應空速大，轉化率低；此外，催化劑更換困難，設備使用壽命短，維護成本高。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種燃料蒸汽流通斷面積大，流動阻力小，催化反應空速小，轉化率高，催化劑更換容易的熱回收燃料催化裂解換熱器。

本實用新型解決其技術問題采用的技術方案是：一種熱回收燃料催化裂解換熱器，包括熱回收燃料催化裂解單元，所述熱回收燃料催化裂解單元包括筒體型催化裂解器芯體、燃料進氣段外殼和燃料排氣段外殼，所述筒體型催化裂解器芯體內設有內腔，所述內腔兩端均裝有端蓋，所述筒體型催化裂解器芯體的筒體壁內設有催化劑填充孔，所述催化劑填充孔均與筒體壁內外表面相連通，所述催化劑填充孔沿筒體軸線方向并列布置形成孔排，所述孔排沿筒體壁周線方向分散布置形成孔陣，筒體壁內相鄰孔排之間均設有軸向熱流體通道，所述軸向熱流體通道與筒體的兩端相連通，筒體的一端為熱流體入口端，筒體另一端為熱流體出口端，所述筒體型催化裂解器芯體上設有外環形隔斷板，所述外環形隔斷板將筒體型催化裂解器芯體分隔為兩段，一段為燃料進氣段，另一段為燃料排氣段，所述燃料進氣段外殼與燃料進氣段芯體、外環形隔斷板圍成的區域為燃料進氣腔，所述燃料進氣腔與燃料進氣段芯體內孔陣相連通，所述燃料進氣段外殼上設有燃料進氣口，所述燃料進氣口與燃料進氣腔相連通，所述燃料排氣段外殼與燃料排氣段芯體、外環形隔斷板圍成的區域為燃料排氣腔，所述燃料排氣腔與燃料排氣段芯體內孔陣相連通，所述燃料排氣段外殼上設有燃料排氣口，所述燃料排氣口與燃料排氣腔相連通。

進一步，還設有熱回收燃料汽化器、熱流體入口連接管道和熱流體出口連接管道，所述熱回收燃料汽化器位于在熱流體出口連接管道內，液體燃料側的進口端與供油管路的分液管相連，出口端通過集管、連接管道與熱回收燃料催化裂解單元的燃料進氣口相連，所述熱流體出口連接管道的熱流體入口端通過熱流體連接管道與熱回收燃料催化裂解單元的熱流體出口端相連通，所述熱流體出口連接管道上設有熱流體排出口，所述熱流體入口連接管道上設有熱流體入口，?所述熱流體入口連接管道的出口端與熱回收燃料催化裂解單元的熱流體入口端相連通。

進一步，還設有電輔助加熱器，所述電輔助加熱器的一端與集管相連，另一端與連接管道相連。

進一步，所述燃料進氣段芯體的外表面處設有透氣擋圈Ⅰ，所述燃料排氣段芯體的外表面處設置透氣擋圈Ⅱ，所述筒體型催化裂解器芯體的內表面處設有透氣擋圈Ⅲ，所述透氣擋圈Ⅰ、透氣擋圈Ⅱ、透氣擋圈Ⅲ均是可拆卸的。

進一步，所述筒體型催化裂解器芯體的軸向熱流體通道內還設有強化換熱擴展表面結構，所述強化換熱擴展表面結構可以是由軸向熱流體通道表面上伸出的伸展體，也可以是軸向熱流體通道內的插入物。

進一步，所示熱回收燃料催化裂解單元內筒體型催化裂解器芯體的個數≥2，優選2-4個。

進一步，所述熱回收燃料催化裂解單元的個數≥2，優選2-4個，可以按照并聯方式、串聯方式或混合方式連接。