[發明專利]一種氫燃料無焰催化燃燒膜反應生產高質量水蒸汽的方法

有效

• 申請號: 202110273543.0
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113091029B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 余江龍;金鐘鎬;竇金孝
• 申請（專利權）人: 蘇州工業園區蒙納士科學技術研究院;遼寧科技大學;蘇州龍泰氫一能源科技有限公司
• 主分類號: F22B1/00
• 分類號: F22B1/00;F23D14/18
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 陶新亞

1.一種氫燃料無焰催化燃燒膜反應生產高質量水蒸汽的方法，其特征在于，基于一種裝置實現，該裝置包括燃燒室、熱交換室，燃燒室通過高溫膜分為上下兩個部分，上部為氫燃料通道，下部為通入氫氣的催化燃燒反應室；所述的燃燒室上下設有熱交換室；

氫燃料無焰催化燃燒膜反應生產高質量水蒸汽的方法包括如下步驟：

1)以純氫作為燃料，以壓縮空氣為氧化劑；氫燃料進入反應器上部的燃料通道，壓縮空氣進入反應器下部的催化燃燒反應室，燃料通道和催化燃燒反應室之間采用高溫膜分隔；

2)催化燃燒反應室內設有固體催化劑及電子打火的氫氣燃燒器，反應開始前，催化燃燒反應室先通入燃料進行燃燒，產生的高溫氣體通入反應器內對反應器整體進行預加熱；所述的固體催化劑由催化劑顆粒及其載體組成；催化劑顆粒的粒徑為100～500微米，催化劑表達式為Al₂O₃/Pt_m-Co_n-X_y，m為0.3-0.5，n為0.3-0.5，X為Mn、Ce、Pd或Nd，y為0.05-0.25，所述的催化劑載體為多孔氧化鋁陶瓷，催化劑載體的擔載量為1.0-8.0％；氫燃料通過高溫膜擴散到催化燃燒反應室中，并在催化燃燒反應室中發生催化燃燒反應，燃燒過程為無焰燃燒，反應溫度為500～800℃；

3)催化燃燒反應的產物通過反應器出口進入冷卻裝置，其中的水蒸汽冷卻后形成水，剩余氧和氮氣從冷卻裝置出口排出；

4)催化燃燒反應產生的熱量通過熱交換器加熱水，產生高溫高壓的水蒸汽。

2.根據權利要求1所述的一種氫燃料無焰催化燃燒膜反應生產高質量水蒸汽的方法，其特征在于，所述固體催化劑填充到催化反應室的下半部分，構成固定床式的催化燃燒反應室。

3.根據權利要求1所述的一種氫燃料無焰催化燃燒膜反應生產高質量水蒸汽的方法，其特征在于，所述催化燃燒反應室的溫度通過控制氫燃料的流量和通入熱交換器中的水流量進行控制。

4.根據權利要求1所述的一種氫燃料無焰催化燃燒膜反應生產高質量水蒸汽的方法，其特征在于，所述反應器的本體采用Ni基不銹鋼材料制作。

5.根據權利要求1所述的一種氫燃料無焰催化燃燒膜反應生產高質量水蒸汽的方法，其特征在于，所述高溫膜為氧化鋯多孔陶瓷膜。