[發(fā)明專利]蓄熱體

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 96102935.8
• 申請日: 1996-03-22
• 公開（公告）號: CN1164001A
• 公開（公告）日: 1997-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 西山智彥;三谷和久;田中良一
• 申請（專利權(quán)）人: 豐田自動車株式會社;日本熱爐工業(yè)株式會社
• 主分類號: F23L15/02
• 分類號: F23L15/02
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 任永武

本發(fā)明涉及蓄熱體。具體來說，本發(fā)明涉及通過使高溫氣體與低溫氣體從互為相反方向交替通過將高溫氣體的顯熱傳給低溫氣體的蓄熱體的改進(jìn)。

近年來，利用蓄熱體將燃燒用空氣予熱到接近排氣溫度的高溫并進(jìn)行高效率的排熱回收的蓄熱燃燒已被提上議事日程。作為采用這種蓄熱燃燒的蓄熱體，以圖示的薄隔片形成多個孔眼的蜂窩狀陶瓷為宜而至今仍受人們的關(guān)注。這里，蜂窩形狀不限于原先大多數(shù)設(shè)置的正六角孔眼，也包括由如圖所示正四角形孔眼組成的形狀。

但在將高溫氣體和低溫氣體從互為相反方向交替流動情況下，將氣流轉(zhuǎn)換時的蓄熱體加熱到大致整體均勻之前，在靠高溫氣體導(dǎo)入口側(cè)和低溫氣體導(dǎo)入口側(cè)會產(chǎn)生相當(dāng)大的溫差，例如氣流轉(zhuǎn)換20-30秒后爐側(cè)為1000℃，閥側(cè)為200℃，溫差為800℃。由于作為能承受如此大溫差的蓄熱體的材料必須具有耐高溫性和耐熱沖擊性，故價格昂貴。而且在使用陶瓷蜂窩蓄熱體時，必須采用可制作各種形狀的材質(zhì)。另外按照用途，例如在鋁熔化爐那種適用于助熔劑用的設(shè)備的燃燒器系統(tǒng)等場合必須采用具有耐腐蝕性的材質(zhì)；此外由于在排氣中混入碳黑、鋁硅鎂石、熔化用助熔劑等塵粒類，帶小孔眼的蜂窩狀陶瓷長期使用后可能發(fā)生孔眼堵塞。

而且，一般在進(jìn)行蓄熱燃燒的情況下，燃燒予熱空氣溫度變?yōu)楦邷?，使NOx增大。另外，由于反應(yīng)活性高，即使在低空氣比的情況下也可充分燃燒，故可在還原性氣氛中燃燒，而反過來還原燃燒時又會產(chǎn)生大量的HC、CO。為減少這些有害排氣成份，以往對燃燒器本身的結(jié)構(gòu)雖作過改進(jìn)，但由于這些問題與燃燒的穩(wěn)定性難以兼顧，因此也考慮通過催化劑對排氣進(jìn)行凈化。通過催化劑對排氣進(jìn)行凈化，由于排氣溫度比催化反應(yīng)溫度高時會發(fā)生燒結(jié)，比催化反應(yīng)溫度低時則反應(yīng)不充分或根本不能反應(yīng)，故一般通過注入稀釋用空氣或從蓄熱體等的放熱予先控制在適合催化反應(yīng)的溫度范圍。例如在僅用于CO或HC凈化主要成分的白金催化劑的情況下調(diào)整至70℃-150℃范圍，用于CO和NOx同時凈化的白金銠催化劑的情況下調(diào)整至約500℃-300℃范圍。因此，在使蓄熱燃燒的蓄熱體本身作為催化劑的情況下，由于必須注入稀釋空氣以使導(dǎo)入的高溫側(cè)氣體溫度下降到產(chǎn)生催化反應(yīng)的范圍，故存在蓄熱效率低下的問題。

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種即使將高溫氣體在其高溫下導(dǎo)入蓄熱體也能凈化NOx、CO、HC等有害排氣成份的蓄熱體。本發(fā)明的目的還在于提供一種蓄熱燃燒在高溫、腐蝕環(huán)境下可提高可靠性的蓄熱體。

為達(dá)此目的，本發(fā)明的蓄熱體通過使高溫氣體和低溫氣體從互為相反方向短時間內(nèi)交替通過，將高溫氣體的顯熱傳給低溫氣體，并至少在流體的流動方向被分割成若干塊。為此，為提高熱效率而通過對高溫的燃燒排氣和低溫的燃燒用空氣進(jìn)行短時間內(nèi)交替流動和蓄熱燃燒，即使在靠蓄熱體的高溫氣體導(dǎo)入口側(cè)的部位和對面的靠低溫氣體導(dǎo)入口側(cè)的部位產(chǎn)生大的溫差，也能使分割的各蓄熱體處的熱膨脹差減小并防止裂紋。

另外，本發(fā)明的被分割了的蓄熱體在靠高溫氣體導(dǎo)入口側(cè)處和靠低溫氣體導(dǎo)入口側(cè)處用不同材料形成。例如，蓄熱體的腐蝕在靠高溫氣體導(dǎo)入口側(cè)的高溫部位很明顯，而在靠低溫氣體導(dǎo)入口側(cè)的低溫部位則較遲緩。在這種場合，可僅在靠高溫氣體導(dǎo)入口側(cè)的蓄熱體上采用具有耐熱性、耐酸性的蓄熱體，在不損害作為蓄熱體功能的情況下提高使用壽命并降低成本。

此外，本發(fā)明的被分割了的蓄熱體在靠高溫氣體導(dǎo)入口側(cè)處和靠低溫氣體導(dǎo)入口側(cè)處用不同結(jié)構(gòu)形成。在這種情況下，在導(dǎo)入含有塵粒等的高溫燃燒排氣時最初與之接觸的高溫氣體導(dǎo)入口側(cè)的蓄熱體可采用具有過濾器功能的蓄熱體，可防止蓄熱體孔眼堵塞等。

還有，本發(fā)明的被分割了的蓄熱體在催化反應(yīng)溫度領(lǐng)域內(nèi)能起到排氣凈化催化劑的作用。這種情況下由于通過使高溫氣體和低溫氣體從互為相反方向短時間內(nèi)交替通過而在蓄熱體的高溫氣體導(dǎo)入口側(cè)與低溫氣體導(dǎo)入口側(cè)之間的溫度差內(nèi)設(shè)定催化反應(yīng)溫度范圍，可將高溫氣體中所含HC、CO、NOx等完全凈化，并將此時產(chǎn)生的反應(yīng)熱用于低溫氣體和燃燒用空氣流動時的予熱，可有效地利用熱量。

并且，上述各蓄熱體有時也可以將被分割的蓄熱體的一部分內(nèi)裝在通過流路轉(zhuǎn)換裝置并使燃料排氣及燃燒用空氣交替通過所得到的高溫燃燒用空氣蓄熱燃燒式燃燒器的氣喉中，將剩余部設(shè)置在燃燒器外的上述流路轉(zhuǎn)換裝置附近。在這種場合，可在不改變蓄熱容量和能力的情況下實現(xiàn)燃燒器及安裝燃燒器的設(shè)備小型化。

本發(fā)明由于在爐內(nèi)側(cè)和流路轉(zhuǎn)換裝置處即使有大的溫差也無產(chǎn)生裂紋等之虞，能在短時間內(nèi)轉(zhuǎn)換流動并提高熱效率。