Каталитическое устройство для сжигания углеводородных смесей

 

Изобретение относится к технике сжигания природных и сжиженных газов на каталитических нагревательных элементах. Каталитическое устройство для сжигания углеводородных смесей содержит коаксиально расположенную относительно подводящей газораспределительной трубки металлопористую каталитически активную трубку, вставку-сердечник, заглушку-компенсатор, торцевые колпачки, жестко связанные с металлопористой каталитически активной трубкой, а подводящая трубка выполнена с односторонней перфорацией, ориентированной отверстиями навстречу конвективному потоку воздуха. Изобретение позволяет упростить конструкцию, повысить качество сгорания топлива с практически отсутствием вредных примесей в продуктах сгорания, снизить трудоемкость. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к энергетике, а именно к технике сжигания природных и сжиженных газов на каталитических нагревательных элементах. Изобретение может найти применение в производстве переносных и стационарных нагревателей для обогрева бытовых и производственных помещений, приготовления пищи и т.п.

Известно каталитическое устройство, содержащее газораспределительную трубку, размещенные на ее внешней поверхности распределитель газа и слой катализатора, выполненный в виде газопроницаемых армированных лент, навитых на газораспределительную трубку.

Недостатком известного устройства является то, что изготовление его очень трудоемко, трудно поддается механизации, требует большого объема ручной работы и, как следствие, невозможно достичь равномерного распределения сжигаемого газа по поверхности элемента (последнее достигается точностью намотки лент по отверстиям). Это приводит в свою очередь к снижению мощности, неполному окислению и образованию токсичных веществ.

Перед авторами ставилась задача снижения трудоемкости изготовления устройства, упрощение конструкции, повышение воспроизводимости потребительских качеств, достижение максимально равномерного распределения газа по длине, полноты сгорания газа, снижение выбросов токсичных газов.

Поставленная задача решается тем, что каталитическое устройство для сжигания углеводородных смесей, содержащее подводящую газораспределительную перфорированную трубку, дополнительно содержит коаксиально расположенную относительно подводящей металлопористую каталитически активную трубку, вставку-седечник, заглушку-компенсатор, торцевые колпачки, жестко связанные с металлопористой каталитически активной трубкой, подводящая трубка выполнена с односторонней перфорацией, ориентированной отверстиями навстречу конвективному потоку воздуха. Кроме того, металлопористая каталитически активная трубка выполнена спеченой, с содержанием каталитически активных компонентов, закрепленных в пористой металлокерамической матрице, вставка-сердечник расположена относительно внутренней трубки с зазором, достаточным для температурного расширения последней.

Технический эффект предлагаемого решения заключается в достижении полноты сгорания газов, снижении выбросов токсичных газов, в достижении равномерного распределения газа по длине при упрощении конструкции изделия.

На чертеже представлено каталитическое устройство для сжигания углеводородных смесей.

Каталитическое устройство для сжигания углеводородных смесей включает подводящую газораспределительную трубку 1, коаксиально расположенную относительно последней металлопористую каталитически активную внешнюю трубку 2, вставку-сердечник 3, расположенный относительно подводящей газораспределительной трубки 1 с зазором, заглушку-компенсатор 4, соединяющую трубки 1 и 2, торцевые колпачки 5, жестко связанные с металлопористой каталитически активной трубкой 2.

Каталитическое устройство работает следующим образом.

Газообразное топливо подается внутрь газораспределительной трубки, ориентированной отверстиями навстречу конвективному потоку воздуха, и равномерно распределяется по длине, выходит через поры каталитической трубки. Кислород воздуха, обтекая каталитическую поверхность и диффундируя в пористую каталитическую среду, вступает во взаимодействие с топливом. Каталитическое окисление происходит как внутри пор, так и на поверхности каталитической трубки.

Односторонняя перфорация газораспределительной трубки и незначительное гидравлическое сопротивление 1-4 Па каталитической трубки создают оптимальное распределение топлива по радиусу, обеспечивая максимальную полноту окисления. При работе каталитического устройства устанавливается стационарная температура поверхности. При номинальной нагрузке эта температура составляет 480-500^oC. Первоначальный запуск каталитического устройства проводится прогревом его за счет факельного горения при подаче двойного номинального расхода топлива. При завершении прогрева в течение 1,5-2 минут происходит отрыв пламени от поверхности каталитической трубки и окисление топлива осуществляется каталитически. После прогрева устанавливается номинальный расход топлива, обеспечивающий плотность теплового потока на единицу внешней поверхности 2,5 Вт/см.

Применяемые для изготовления каталитически активной трубки металлы обладают высокой окалиностойкостью и в условиях осуществления процесса практически не окисляются, что обеспечивает стабильность характеристик каталитического устройства. Эта каталитическая трубка выполняется на основе алюминидов различных металлов Ni, Ti, Fe, Co, Zr и т.д.

Основные преимущества предлагаемого технического решения: упрощение конструкции и достижение воспроизводимых свойств устройств, что важно для потребительских качеств; полное окисление (сгорание) с практическим отсутствием вредных примесей в продуктах горения; снижение трудоемкости и возможность механизации производства устройств; удешевление производства за счет устранения использования сетчатых материалов.

Рассматриваемое предложение реализовано на ряде бытовых приборов, например обогревателей типа рефлектор, конвектор, шашлычницы газовые, и ведется разработка других бытовых приборов типа жаровочных шкафов и т.п.

Кроме того, конструкция устройства позволяет использовать их группируя в секции с общим подводом газа и создавать, таким образом, устройства различной модификации.

Источники информации Патент России N 2062402, кл. F 23 D 14/18.

Формула изобретения

1. Каталитическое устройство для сжигания углеводородных смесей, содержащее подводящую газораспределительную перфорированную трубку, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит коаксиально расположенную относительно подводящей металлопористую каталитически активную трубку, вставку-сердечник, заглушку-компенсатор, торцевые колпачки, жестко связанные с металлопористой каталитически активной трубкой, а подводящая трубка выполнена с односторонней перфорацией, ориентированной отверстиями навстречу конвективному потоку воздуха.

2. Каталитическое устройство для сжигания углеводородных смесей по п.1, отличающееся тем, что металлопористая каталитически активная трубка выполнена спеченой, с содержанием каталитически активных компонентов, закрепленных в пористой металлокерамической матрице.

3. Каталитическое устройство для сжигания углеводородных смесей по пп.1 и 2, отличающееся тем, что вставка-сердечник расположен относительно газораспределительной трубки с зазором, достаточным для температурного расширения последней.

РИСУНКИ

Рисунок 1