[發明專利]一種火焰合成納米顆粒的燃氣配氣設備

有效

• 申請號: 202110087615.2
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112902160B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 趙海波;徐祖偉;尚誠
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: F23D14/02
• 分類號: F23D14/02;F23D14/62;F23D14/60;F23D14/46
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 孔娜;李智

本發明屬于配氣設備相關技術領域，其公開了一種火焰合成納米顆粒的燃氣配氣設備，所述燃氣配氣設備包括混合罐、連接于所述混合罐的燃燒器及多條輸氣管路，多條所述輸氣管路的一端分別連接于所述混合罐，另一端分別連接于主燃氣源及多個輔助燃氣源，多個所述輔助燃氣源分別提供多種不同的輔助燃氣；其中，多條所述輸氣管路均能各自單獨被控制。所述燃氣配氣設備通過輔助燃氣與主燃氣的混合配氣，使得燃氣配氣系統具備一定的靈活性和魯棒性，維持納米顆粒產品形狀不受燃氣成分波動的影響；且所述燃氣配氣設備的結構簡單，靈活性及適用性均較好。

技術領域

本發明屬于配氣設備相關技術領域，更具體地，涉及一種火焰合成納米顆粒的燃氣配氣設備。

背景技術

火焰合成納米顆粒是一個高溫氣溶膠過程，包括前驅體化學反應、顆粒成核、表面生長、碰撞、凝并和燒結等顆粒動力學過程。火焰合成過程中組分濃度場、溫度場、顆粒停留時間等會對納米顆粒的尺寸、形貌、晶相等產生重要的影響。常規火焰合成納米顆粒的過程主要通過調控高溫區的顆粒停留時間和顆粒濃度，達到對納米顆粒的尺寸、形貌和晶型的調控。以采用TiCl₄前驅體合成TiO₂納米顆粒的過程為例，在較低溫度下，TiCl₄與水蒸氣發生水解反應占主導，生成球形的鈣鈦礦型顆粒；在較高溫度下，TiCl₄與氧氣發生氧化反應占主導，生成多面體的金紅石型顆粒。

火焰合成所采用的燃氣一般是甲烷、氫氣、丙烷、一氧化碳等，不同燃料的熱值、燃燒溫度、碳氫比等存在明顯差異，對納米顆粒產品的形狀具有較大影響。在實際生產中，火焰合成系統的設計一般需要選定某種燃料作為主燃料，比如使用最廣泛的天然氣(主成分甲烷)。針對選定的主燃料，需要考慮兩方面的問題，一個是燃料氣體成分的波動帶來的影響；另一個是燃料的可替代性，隨著各種燃氣市價的變化，可以采用更便宜的其它燃氣。因此燃氣配氣系統應具備一定的靈活性和魯棒性，能夠對不同的燃料進行混合配氣以達到相同的燃燒效果，包括燃燒熱功率、燃燒溫度、煙氣中組分濃度(如水蒸氣)等。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種火焰合成納米顆粒的燃氣配氣設備，所述燃氣配氣設備通過輔助燃氣與主燃氣的混合配氣，使得燃氣配氣系統具備一定的靈活性和魯棒性，維持納米顆粒產品形狀不受燃氣成分波動的影響。另一方面，燃氣供應不受限于使用單一燃氣，石油氣、焦爐氣、合成氣、生物沼氣等工業副產品以及可再生能源成為更加經濟的燃氣選項。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種火焰合成納米顆粒的燃氣配氣設備，所述燃氣配氣設備包括混合罐、連接于所述混合罐的燃燒器及多條輸氣管路，多條所述輸氣管路的一端分別連接于所述混合罐，另一端分別連接于主燃氣源及多個輔助燃氣源，多個所述輔助燃氣源分別提供多種不同的輔助燃氣；

其中，多條所述輸氣管路均能各自單獨被控制。

進一步地，所述輸氣管路包括管道、氣閥、干燥裝置、流量控制計及壓力表，所述氣閥、所述干燥裝置、所述流量控制計及所述壓力表沿所述輸氣管路內的氣體流動方向依次設置在所述管道上。

進一步地，所述主燃氣源的壓力及多個所述輔助燃氣源的壓力均高于所述混合罐的壓力。

進一步地，所述主燃氣為天然氣、石油氣、焦爐氣、合成氣或者生物沼氣。

進一步地，所述輔助燃氣為甲烷、氫氣、一氧化碳或者乙烷。

進一步地，輔助燃氣的路數為兩路，兩路所述輔助燃氣的燃燒熱值不同。

進一步地，兩路所述輔助燃氣與主燃氣的碳氫比不同。