一種燃?xì)獯呋紵宓闹谱鞣椒?br> 【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種燃?xì)獯呋紵?。燃?xì)獯呋紵灏ɑ|(zhì)，和涂覆于基質(zhì)表面催化劑形成的燃燒催化劑層；基質(zhì)為金屬蜂窩片；金屬蜂窩片包括平帶和滾壓成型的波紋帶，平帶與波紋帶間隔卷制并釬焊成螺旋狀的金屬蜂窩載體；螺旋狀金屬蜂窩載體下表面有一層釬焊固定的不銹鋼絲網(wǎng)。本實(shí)用新型燃燒板高效節(jié)能、低CO、NOx、低噪聲，在使用中燃燒工況更好，熱效率更高，特別是燃燒尾氣中的NOx、CO和HC等污染物最低，實(shí)現(xiàn)了燃燒的進(jìn)一步節(jié)能、低污染、更有效。
【專利說(shuō)明】一種燃?xì)獯呋紵?br> 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及催化燃燒【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種涂覆有催化劑的催化燃燒板。 【背景技術(shù)】
[0002]目前國(guó)內(nèi)液化氣和天然氣的消費(fèi)量逐年遞增，這些燃?xì)庵饕捎脗鹘y(tǒng)的火焰燃燒的方式釋放能量。火焰燃燒熱能主要是對(duì)流熱能，輻射能僅占極少的一部分。對(duì)流傳熱是通過(guò)對(duì)流熱(熱空氣、火焰)與被加熱物體間的溫差、停留時(shí)間來(lái)進(jìn)行的，由于其停留時(shí)間短， 其對(duì)流熱有大量被耗廢掉，使得被加熱器具所接收的熱量大為減少，熱效率低；同時(shí)火焰燃燒溫度高(1500度)，容易使空氣中的N2和O2反應(yīng)形成毒性很大的NOx，且燃燒不完全還產(chǎn)生CO、CH等污染物。
[0003]催化燃燒是燃料在催化劑表面進(jìn)行的完全氧化反應(yīng)。在催化燃燒反應(yīng)過(guò)程中，反應(yīng)物在催化劑表面形成低能量的表面自由基，生成振動(dòng)激發(fā)態(tài)產(chǎn)物，并以紅外輻射方式釋放能量；由于輻射的傳熱特點(diǎn)，對(duì)于被加熱物質(zhì)，如水，具有很強(qiáng)的穿透性，其熱量很容易被被加熱物體所吸收，因而熱效率大幅提高，在不同灶具上，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能15%~45% ;同時(shí)催化燃燒的溫度低(1000度以下)，基本上不生成或很少產(chǎn)生NOx、CO和HC等污染物，因而采用催化燃燒的方式具有高效節(jié)能和環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]鈣鈦礦型氧化物作為催化劑目前已有一定研究，但如何選擇各成分的組合，如何選擇制備更穩(wěn)定、更經(jīng)濟(jì)、催化劑性能更優(yōu)，能有效的加強(qiáng)CO + NO — 0.5N2 + CO2反應(yīng)，增強(qiáng)一氧化碳和氮氧化物的轉(zhuǎn)化率，降低催化劑成本，提高燃燒利用率，綜合性能更優(yōu)的燃?xì)獯呋瘎?，還有很多問(wèn)題需要不斷努力解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足公開(kāi)了一種燃?xì)獯呋紵?。本?shí)用新型要解決的問(wèn)題是提供一種用于提高燃燒板效率的催化燃燒板結(jié)構(gòu)。
[0006]本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]燃?xì)獯呋紵?，其特征在?所述燃?xì)獯呋紵灏ɑ|(zhì)，和涂覆于基質(zhì)表面催化劑形成的燃燒催化劑層；所述基質(zhì)為金屬蜂窩片?！?br> [0008]所述金屬蜂窩片包括平帶和滾壓成型的波紋帶，平帶與波紋帶間隔卷制并釬焊成螺旋狀的金屬蜂窩載體。
[0009]所述螺旋狀金屬蜂窩載體下表面有一層釬焊固定的不銹鋼絲網(wǎng)。
[0010]所述燃?xì)獯呋紵宓男螤钍瞧矫姘?、弧面板或錐面板。
[0011]所述燃?xì)獯呋紵暹€可以是圓形或環(huán)形。
[0012]本實(shí)用新型采用的燃?xì)獯呋瘎┩ㄊ綖?
[0013]AxA^UdzO3;
[0014]其中，A代表稀土金屬元素；A’代表堿土金屬元素出和8’代表不同的過(guò)渡金屬元素；0.6 < X < 0.9，0 < y < 0.5，0 < z < 0.1。[0015]進(jìn)一步所述燃?xì)獯呋瘎┩ㄊ绞?LaxSr^NiyC0lTzPdzO3 ；
[0016]其中:0.6 ≤ X ≤ 0.9，0 ≤ y ≤ 0.5，0 < z ≤ 0.1。
[0017]更進(jìn)一步所述催化劑組成是:La0.7Sr0.3Ni0.5Co0.45Pd0.0503。
[0018]本實(shí)用新型燃?xì)獯呋瘎┑闹苽浞椒?，包括以下步驟:
[0019](a)、按上述燃?xì)獯呋瘎┙M成計(jì)量分別稱取相應(yīng)的稀土金屬硝酸鹽、堿土金屬硝酸鹽、過(guò)渡金屬硝酸鹽和硝酸鈀；
[0020](b)、將(a)步驟稱取的稀土金屬硝酸鹽、堿土金屬硝酸鹽和過(guò)渡金屬硝酸鹽，溶解于去離子水中，上述各金屬離子總和與去離子水的摩爾比為6.46-6.79比I ;
[0021](C)、按(b) 步驟中金屬離子總和與檸檬酸的摩爾比為I比1.52在步驟(b)所得溶液中加入所需重量檸檬酸，攪拌溶解；
[0022](d)、將(a)步驟稱取的硝酸鈀溶解于(C)步驟得到的鹽溶液中，攪拌30分鐘；
[0023](6)、將步驟((1)所得溶液在70~80°C水浴條件下老化2~7小時(shí)；
[0024](f)、將步驟(e)所得溶膠于500°C煅燒I小時(shí)，900°C煅燒3小時(shí)，得到黑色粉末；
[0025](g)、將步驟(f)所得黑色粉末或黑色粉末與其它需要加入組分的混合物加入粘接劑，制備成漿液，得到燃?xì)獯呋瘎?br> [0026]本實(shí)用新型燃?xì)獯呋紵宓闹苽浞椒?，包括以下步驟:
[0027](I)、催化劑涂覆預(yù)處理，將金屬蜂窩載體在950°C的高溫環(huán)境下焙燒4h，制成表面有Al2O3晶狀物的載體，并自然冷卻到室溫；
[0028](2)、催化劑涂覆，將權(quán)利要求4制備的燃?xì)獯呋瘎┘尤胝辰觿┎⒅瞥蓾{液，均勻涂覆到步驟(1)制成的金屬蜂窩載體上表面，將涂覆好的金屬蜂窩載體放入500°C的恒溫爐中烘烤4小時(shí)，然后自然冷卻到室溫，即制成催化燃燒的金屬蜂窩載體；
[0029](3)將步驟(2)制成金屬蜂窩載體與燃燒板配件絲網(wǎng)組合制成燃?xì)獯呋紵濉?br> [0030]本實(shí)用新型催化燃燒技術(shù)與現(xiàn)有紅外燃燒技術(shù)的區(qū)別是:燃燒方式不同:現(xiàn)有的紅外燃燒屬于完全預(yù)混式燃燒，燃燒反應(yīng)在火孔內(nèi)及外表面進(jìn)行，火孔外表面火焰很短，又可稱為無(wú)焰燃燒，但不是真正意義上的無(wú)焰燃燒，有短火焰；而催化燃燒主要是將燃燒反應(yīng)控制在火孔內(nèi)催化劑表面進(jìn)行，由表面自由基引發(fā)，燃燒時(shí)可達(dá)到完全無(wú)火焰燃燒狀態(tài)， 可實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)焰燃燒。能量釋放方式不同:現(xiàn)有的紅外燃燒實(shí)際上是部分先將雙金屬網(wǎng)或多孔陶瓷板加熱，再通過(guò)被加熱金屬網(wǎng)或多孔陶瓷板在高溫下二次釋放一定波長(zhǎng)的紅外線，這不能算做是完全意義上的紅外燃燒技術(shù)；催化燃燒使反應(yīng)物在催化劑表面形成低能量的表面自由基，生成振動(dòng)激發(fā)態(tài)產(chǎn)物而非電子激發(fā)態(tài)產(chǎn)物，電子激發(fā)態(tài)產(chǎn)物導(dǎo)致可見(jiàn)光和火焰，幾乎完全以紅外輻射方式釋放出能量，這從根本上避免了由可見(jiàn)光造成的燃燒能量損失，是真正的紅外燃燒技術(shù)。所以催化燃燒是將燃料燃燒能量得到最充分和最有效利用的最佳燃燒方式。
[0031]本實(shí)用新型采用上述稀土金屬元素、堿土金屬元素和過(guò)渡金屬元素并經(jīng)所述制備方法制成的燃?xì)獯呋瘎?，具體如下優(yōu)點(diǎn):
[0032]高效節(jié)能技術(shù)
[0033]①.高活性的整體式燃燒催化劑改變了燃燒反應(yīng)的能量釋放方式，燃燒能量完全以紅外輻射方式釋放，從而避免了由可見(jiàn)光造成的能量損失，使燃?xì)馊紵哪芰康玫阶畛浞趾妥钣行У睦?。[0034]②.通過(guò)降低維持燃燒反應(yīng)所需要的反應(yīng)溫度，節(jié)省燃燒反應(yīng)本身對(duì)燃料燃燒能 量的消耗。
[0035]③.與傳統(tǒng)火焰燃燒比較，催化燃燒技術(shù)可節(jié)能20%以上。
[0036]低CO控制技術(shù)
[0037]①.高性能稀土儲(chǔ)氧材料的儲(chǔ)氧能力達(dá)到700umol/g,此性能優(yōu)于現(xiàn)有儲(chǔ)氧材料產(chǎn)品。
[0038]②.儲(chǔ)氧材料具有在富氧條件下儲(chǔ)存氧而在貧氧條件下釋放氧的雙效功能，其應(yīng) 用于稀土催化燃燒板能為燃燒反應(yīng)提供充分的表面吸附氧以確保燃燒反應(yīng)完全，從而使HC 和CO排放降至最低。
[0039]低NOx控制技術(shù)
[0040]①.采用了高選擇性燃燒催化劑，使燃燒反應(yīng)過(guò)程嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行。
[0041]②.反應(yīng)物自由基在催化劑表面引發(fā)，使燃燒反應(yīng)被控制在催化劑表面進(jìn)行，通過(guò) 控制燃燒反應(yīng)所需的能量來(lái)確?？諝庵械腘2不能與O2發(fā)生反應(yīng)，因此催化燃燒將煙氣中的 NOx排放量減至最低。
[0042]低噪聲控制技術(shù)
[0043]高性能稀土儲(chǔ)氧材料和高溫高比表面材料確保燃燒反應(yīng)在燃燒催化劑表面進(jìn)行， 催化燃燒實(shí)現(xiàn)了真正意義上的紅外輻射燃燒和無(wú)焰燃燒，從而徹底消除了火焰燃燒造成的 強(qiáng)氣流噪聲。
[0044]經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，本實(shí)用新型燃燒板在使用中燃燒工況更好，熱效率更高，特別是燃燒 尾氣中的NOx、CO和HC等污染物最低，實(shí)現(xiàn)了燃燒的進(jìn)一步節(jié)能、低污染、更有效。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0045]圖1是本實(shí)用新型燃燒板金屬蜂窩載體結(jié)合絲網(wǎng)平面示意圖；
[0046]圖2是本實(shí)用新型燃燒板金屬蜂窩載體結(jié)合絲網(wǎng)立面示意圖；
[0047]圖3是本實(shí)用新型金屬蜂窩載體卷成結(jié)構(gòu)平面示意圖；
[0048]圖4是本實(shí)用新型絲網(wǎng)平面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖5是本實(shí)用新型燃燒板平面板結(jié)構(gòu)的橫截面形狀示意圖；
[0050]圖6是本實(shí)用新型燃燒板弧面板結(jié)構(gòu)的橫截面形狀示意圖；
[0051]圖7是本實(shí)用新型燃燒板錐面板結(jié)構(gòu)的橫截面形狀示意圖；
[0052]圖8是本實(shí)用新型燃燒板一種環(huán)形板結(jié)構(gòu)的橫截面形狀示意圖。
[0053]圖中，I是金屬蜂窩載體，11是金屬蜂窩載體平帶，12是金屬蜂窩載體波紋帶，13 是釬焊點(diǎn)，2是絲網(wǎng)。
【具體實(shí)施方式】
[0054]下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行具體的描述，本實(shí)施例只用于對(duì)本實(shí)用新型進(jìn) 行進(jìn)一步的說(shuō)明，但不能理解為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上 述本實(shí)用新型的內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整也屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0055]實(shí)施例1
[0056]催化劑Laa7Sra3Coa96Pdaci4O3 的制備[0057]將硝酸鑭[La(NO3)3.6H20] 65.92g，硝酸鍶[Sr (NO3)2] 13.74g,硝酸鈷 [Co(NO3)2.6H20]61.77g溶于62.5ml去離子水中，攪拌至溶解。接著，加入檸檬酸[C6H8O7.H2O] 135.67g，攪拌至溶解。然后，將硝酸鈀[Pd (NO3)2] 5.06g加入金屬鹽溶液中，攪拌半個(gè)小 時(shí)。所得溶液在70?80°C水浴條件下老化約2?7h。水浴后溶膠于500°C煅燒lh，900°C 煅燒3h，得到黑色粉末樣品。黑色粉末中加入粘接劑，制備成漿液，即可制備成涂覆在燃燒 板上的催化劑。
[0058]實(shí)施例2
[0059]催化劑Laa8Sra2Coa96Pdaci4O3 的制備
[0060]將硝酸鑭[La(NO3)3.6H20] 73.71g，硝酸鍶[Sr (NO3)2] 8.96g,硝酸鈷 [Co (NO3)2.6H20]60.43g溶于62.5ml去離子水中，攪拌至溶解。接著，加入檸檬酸[C6H8O7.H2O] 132.73g，攪拌至溶解。然后，將硝酸鈀[Pd (NO3)2] 4.95g加入金屬鹽溶液中，攪拌半個(gè) 小時(shí)。其他與實(shí)施例1同樣操作，即可制備成涂覆在燃燒板上的催化劑。
[0061]實(shí)施例3
[0062]催化劑Laa9SraiNia2C0a75PcUO3 的制備
[0063]將硝酸鑭[La(NO3)3-6H20]81.04g,硝酸鍶[Sr (NO3)2] 4.38g,硝酸鎳 [Ni (NO3)2.6H20] 12.15g，硝酸鈷[Co (NO3)2.6H20]46.14g 溶于 62.5ml 去離子水中，攪拌至溶 解。接著，加入檸檬酸[C6H8O7.H2O] 129.72g，攪拌至溶解。然后，將硝酸鈀[Pd(NO3)2]6.02g 加入金屬鹽溶液中，攪拌半個(gè)小時(shí)。其他與實(shí)施例1同樣操作，即可制備成涂覆在燃燒板上 的催化劑。
[0064]實(shí)施例4
[0065]催化劑La。7Sr。3Ni。5Co。45Pd。。503 的制備
[0066]將硝酸鑭[La(NO3)3.6H20] 65.82g，硝酸鍶[Sr (NO3)2] 13.72g,硝酸鎳 [Ni (NO3)2.6H20]31.72g，硝酸鈷[Co (NO3)2.6H20] 28.91g 溶于 62.5ml 去離子水中，攪拌至溶 解。接著，加入檸檬酸[C6H8O7.H2O] 135.46g。然后，將硝酸鈀[Pd (NO3) 2] 6.29g加入金屬鹽 溶液中，攪拌半個(gè)小時(shí)。其他與實(shí)施例1同樣操作，即可制備成涂覆在燃燒板上的催化劑。
[0067]實(shí)施例5
[0068]金屬蜂窩載體制備方法:
[0069](一)、開(kāi)卷
[0070]將薄型鐵系不銹鋼卷材打開(kāi)，并勻速的送入下一個(gè)處理工藝。
[0071](二 )、堿洗
[0072]用50— 60°C的熱堿溶液浸泡10分鐘，除去鐵系不銹鋼表面存在的油脂和雜質(zhì)。
[0073](三)、清洗
[0074]用清水清洗10分鐘，將(二)過(guò)程中的堿液、油脂、雜質(zhì)去除干凈。
[0075](四)、吹干
[0076]用自然風(fēng)機(jī)吹掃5分鐘，除去(三)過(guò)程表面附著的水分。
[0077](五)、烘干
[0078]在150— 200°C的環(huán)境中，烘烤10分鐘。
[0079](六)、風(fēng)冷
[0080]用自然風(fēng)對(duì)薄型鐵系不銹鋼帶進(jìn)行冷卻5分鐘。[0081](七)、剪裁
[0082]根據(jù)金屬蜂窩載體實(shí)際尺寸需要，將薄型鐵系不銹鋼帶剪成要求寬度的條帶。
[0083](八)、滾壓
[0084]根據(jù)金屬蜂窩載體目數(shù)的需要，將薄型鐵系不銹鋼帶壓制成梯形蜂窩或正弦波蜂窩狀結(jié)構(gòu)，蜂窩結(jié)構(gòu)的高度及波紋間距決定了蜂窩尺寸及單位面積上蜂窩數(shù)量。
[0085](九)、卷制成型
[0086]將I條剪裁好的平帶和I條滾壓成型的波紋帶，按照要求卷制成規(guī)定尺寸和形狀的金屬蜂窩載體。
[0087](十)、沖壓絲網(wǎng)
[0088]根據(jù)金屬蜂窩載體下表面的尺寸和形狀，用模具沖壓成與其形狀相符的、與金屬蜂窩載體材料相同或性能更好的鐵系不銹鋼絲網(wǎng)。絲網(wǎng)的鋼絲直徑在0.3—0.5mm之間、絲網(wǎng)的目數(shù)在900目一 1300目之間，絲網(wǎng)的最佳形狀為人字形絲網(wǎng)。
[0089]（十一)、真空釬焊
[0090]將釬焊料均勻涂覆在需要焊接的部位以及金屬蜂窩載體與絲網(wǎng)結(jié)合的部位，并用工裝夾具將其夾緊，送入工作溫度為1200°C、真空度為-2的真空釬焊爐中進(jìn)行真空釬焊。 燃燒板實(shí)際使用時(shí)，絲網(wǎng)位于金屬蜂窩載體下表面。制成的燃?xì)獯呋紵宓男螤羁梢允瞧矫姘?、弧面板或錐面板；整體形狀可以是圓形或環(huán)形。
[0091]實(shí)施例6
[0092]燃?xì)獯呋瘎┤紵逯苽?br> [0093](I)、催化劑涂覆預(yù)處理，將制成的金屬蜂窩載體在950°C的高溫環(huán)境下焙燒4h， 制成表面有Al2O3晶狀物的載體，并自然冷卻到室溫；
[0094](2)、催化劑涂覆，將本實(shí)用新型的燃?xì)獯呋瘎┘尤胝辰觿┎⒅瞥蓾{液，均勻涂覆到步驟(1)制成的金屬蜂窩載體上表面，將涂覆好的金屬蜂窩載體放入500°C的恒溫爐中烘烤4小時(shí)，然后自然冷卻到室溫，即制成催化燃燒的金屬蜂窩載體；涂覆催化劑可采用噴涂的方式，將漿液用噴槍對(duì)金屬蜂窩載體上表面進(jìn)行噴涂，漿液負(fù)載在金屬蜂窩載體上表面并向內(nèi)部分浸潤(rùn)。
[0095](3)將步驟(2)制成的適用于催化燃燒的金屬蜂窩載體與不銹鋼絲組合制成燃燒板。
[0096]比較例
[0097]先后將涂覆了本實(shí)用新型催化劑的燃燒板(I)、沒(méi)有涂覆催化劑的燃燒板(2)安裝在中餐炒菜灶上，與市面上的陶瓷板紅外線中餐炒菜灶(3)、商用猛火灶(4)，在相同測(cè)試環(huán)境、相同額定熱負(fù)荷條件下進(jìn)行反復(fù)對(duì)比測(cè)試，結(jié)果如下:
[0098]
【權(quán)利要求】
1.一種燃?xì)獯呋紵?，其特征在?所述燃?xì)獯呋紵灏ɑ|(zhì)，和涂覆于基質(zhì) 表面催化劑形成的燃燒催化劑層；所述基質(zhì)為金屬蜂窩片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)獯呋紵?，其特征在?所述金屬蜂窩片包括平帶和 滾壓成型的波紋帶，平帶與波紋帶間隔卷制并釬焊成螺旋狀的金屬蜂窩載體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃?xì)獯呋紵?，其特征在?所述螺旋狀金屬蜂窩載體下 表面有一層釬焊固定的不銹鋼絲網(wǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的燃?xì)獯呋紵?，其特征在?所述燃?xì)獯呋紵?板的形狀是平面板、弧面板或錐面板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃?xì)獯呋紵?，其特征在?所述燃?xì)獯呋紵迨菆A形 或環(huán)形。
【文檔編號(hào)】F23D14/18GK203413634SQ201320434167
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年7月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月20日
【發(fā)明者】趙勝慶, 郭元興, 李瑋 申請(qǐng)人:四川天健催化燃燒有限公司