專利名稱：固體燃料加熱式m－h(huán)民用代燃改變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種民用代燃改變器，更具體地說涉及一種固體燃料加熱式甲醇裂解器。
天然氣和石油液化氣是一種重要的化工原料，同時還廣泛地用作清潔燃料。但由于天然氣和石油儲量有限，且不可再生，再加上其開采和輸送需花費大筆投資，作為燃料應(yīng)用就受到極大限制。
甲醇可由煤和水直接合成，也可由有機廢物中發(fā)醇提取，可稱之為取之不盡用之不竭的能源。況且，甲醇易于儲存和運輸，價格便宜，作為一種清潔能源來取代天然氣和石油液化氣，有著廣闊的應(yīng)用前景。
甲醇在常溫常壓下呈液態(tài)。為了更有效地利用甲醇作為燃料，最好先將其裂解為H2和CO。眾所周知，這兩種氣體在空氣中易于達到充分燃燒。
本實用新型的一個目的是提供一種能夠產(chǎn)生純凈甲醇裂解氣的甲醇裂解器。
本實用新型的另一個目的是提供一種能夠適應(yīng)裂解氣需求量波動而產(chǎn)生純凈甲醇裂解氣的甲醇裂解器。
本實用新型的又一目的是提供一種結(jié)構(gòu)更為緊湊的甲醇裂解器。
本實用新型提供一種固體燃料加熱式M-H民用代燃改變器，其包括(a)一個保溫殼體，有一個與外界大氣相通的通氣孔；(b)一個裂解器單元組，設(shè)置在保溫殼體中，且通過匯出聯(lián)管聯(lián)通著裂解氣聯(lián)接管路的一端；(c)一個蒸發(fā)器，設(shè)置在保溫殼體中，其蒸發(fā)器出氣口通過分配聯(lián)管連接著裂解器單元組，而使分配聯(lián)管與裂解器單元組及匯出聯(lián)管三者構(gòu)成貫通其間的流動通道；蒸發(fā)器的蒸發(fā)器進液口則聯(lián)通著液體聯(lián)接管路的一端；(d)一個燃燒室，其一側(cè)與保溫殼體相聯(lián)通；其中還包括一個冷凝過濾器，后者具有一個從其中供入帶壓力的甲醇液體的液體供給口、一個聯(lián)通著液體聯(lián)接管路另一端的液體供出口、一個聯(lián)通著裂解氣聯(lián)接管道另一端的裂解氣供入口和一個從其中輸出純凈裂解氣的裂解氣供出口及一個冷凝液排放口；并且裂解器單元組包括若干在空間上相間排列的裂解器單元。
由裂解氣聯(lián)接管路進入冷凝過濾器中的高溫裂解氣，與由冷凝過濾器的液體供給口流入的甲醇液體，在冷凝過濾器中只發(fā)生熱交換而不發(fā)生物質(zhì)交換。裂解氣因受冷卻，使其中夾帶的甲醇?xì)怏w凝結(jié)成液滴而將甲醇成份從裂解器中分離出來。由此凈化的裂解氣更易于充分燃燒，提高了熱能利用率，同時還可杜絕甲醇?xì)怏w未燃盡或泄漏而造成污染。另外，可通過冷凝過濾器的冷凝液排放口回收甲醇凝液。
本實用新型的另一實施例中還可包括一個用于測量裂解單元組運行溫度的溫度測量裝置。通過該溫度測量裝置可監(jiān)測裂解單元組的運行溫度，以便把該運行溫度調(diào)節(jié)到最適宜甲醇裂解的溫度范圍，這樣甲醇裂解就更完全，而甲醇裂解氣則變得更純凈。
當(dāng)裂解氣需求量波動時，操作人員可根據(jù)該溫度測量裝置的測量值來隨時調(diào)節(jié)火焰的功率。由此，就保證甲醇的裂解充分和裂解器的運行安全。
在本實用新型的又一實施例中，裂解單元可做成層狀且相互間分層排列，或做成筒狀且相互間同軸環(huán)套設(shè)置。這樣，在保證有效換熱面積的同時，可將裂解器本體做得更緊湊。
通過參考附圖，可更具體明確地闡述本實用新型的實施例，附圖中


圖1是本實用新型的甲醇裂解器一個實施例的示意圖，其中剖開保溫殼體70的前壁面而顯示出其中的裂解器單元組5和蒸發(fā)器4.及內(nèi)部聯(lián)接管路；圖2A是一種
圖1中所示的裂解單元組5之中各裂解單元相互聯(lián)接方式的示意圖；圖2B是另一種
圖1中所示的裂解單元組5之中各裂解單元相互聯(lián)接方式的示意圖；圖2C是又一種
圖1中所示的裂解單元組5之中各裂解單元相互聯(lián)接方式的示意圖；圖2D是再一種
圖1中所示的裂解單元組5之中各裂解單元相互聯(lián)接方式的示意圖；圖3是本實用新型的甲醇裂解器另一實施例的示意圖；圖4A是一個
圖1中所示的裂解單元組5的水平截面示意圖，表示其一種形狀和排列方式；及圖4B是另一個
圖1中所示的裂解單元組5的水平截面示意圖，表示其另一種形狀和排列方式。
現(xiàn)以立式固體燃料加熱的甲醇裂解器作為例子來闡述本實用新型。
本實用新型的甲醇裂解器各組成部分在附圖中的標(biāo)號和在說明書文字?jǐn)⑹霾糠种械拿Q對應(yīng)羅列如下1.液體供給管路54.上端口2.冷凝過濾器 55.裂解器壁面21.液體供給口 56.裂解催化劑23.液體供出口 57.間隔帶22.裂解氣供入口 6.燃燒室24.裂解氣供出口 61.加料口25.冷凝液排放口 62.進氣門3.液體聯(lián)接管路7.裂解器主體4.蒸發(fā)器 70.保溫殼體41.蒸發(fā)器進液口 71.通氣孔42.蒸發(fā)器出氣口 8.裂解氣聯(lián)接管路5.裂解器單元 9.燃?xì)夤┙o管路51.分配聯(lián)管 10.冷凝液回收管路52.匯出聯(lián)管 12.溫度測量裝置53下端口另請注意，在不同的附圖中，相同的組成部分用相同的標(biāo)號指示。
如
圖1所示，本實用新型的甲醇裂解器包括一個裂解器主體7和一個冷凝過濾器2。裂解器主體7包括一個保溫殼體70，而后者則包容著一個蒸發(fā)器4、一個裂解單元組5和一個燃燒室6；保溫殼體70上還開有一個通氣孔71。冷凝過濾器2包括一個液體供給口21、液體供出口23、裂解氣供入口22和裂解氣供出口24及冷凝液排放口25。
燃燒室6具有一個用來添加如煤之類的固體燃料的加料口61和一個用來調(diào)節(jié)空氣進入量的進氣門62。通過調(diào)節(jié)燃燒室6中的固體燃料和進氣量的多少，可控制其中的火焰功率。燃燒室6相對于蒸發(fā)器4和裂解單元組5在保溫殼體7中的設(shè)置方式是，要使它們相互之間達到最有效的傳熱。保溫殼體7的作用是為了盡可能減少熱能損失。
甲醇液體供給管路1的一端聯(lián)通著一個具有一定壓力的甲醇液體供給源(未示出)，其另一端聯(lián)通著冷凝過濾器2的液體供給口21。液體聯(lián)接管路3的一端聯(lián)通著冷凝過濾器2的液體供出口23，其另一端穿進保溫殼體70而聯(lián)通著蒸發(fā)器4的蒸發(fā)器進液口41。分配聯(lián)管51把蒸發(fā)器4的蒸發(fā)器出氣口42與裂解單元組5的下端口53相互聯(lián)通起來。裂解單元組5包括若干裂解單元(也以標(biāo)號5表示)，雖然
圖1中示出四個裂解單元，但在實際應(yīng)用中可為若干任意個。裂解單元5均為中空密封結(jié)構(gòu)，其中充滿裂解催化劑56，氣體可穿過催化劑56之間的間隙在裂解單元5的上端口54和下端口53之間流動。匯出聯(lián)管52把裂解單元5的上端口52與裂解氣聯(lián)接管路8的一端相互聯(lián)通，裂解氣聯(lián)接管路8的另一端則穿出保溫殼體70而聯(lián)通著冷凝過濾器2的裂解氣供入口22。由冷凝過濾器2的裂解氣供出口24聯(lián)通出來的燃?xì)夤┙o管路9則向一燃?xì)鈨?3供給純凈的裂解氣。燃?xì)鈨?3則聯(lián)接著一個外供管路90和通過一條自供管路91聯(lián)接著燃燒噴頭61的燃?xì)膺M口62。冷凝液回收管10則從冷凝過濾器2的冷凝液排放口25引出來。
下面參照
圖1解釋本實用新型的甲醇裂解器的工作原理。
再次再參見
圖1，具有一定壓力的甲醇液體經(jīng)液體供給管路1輸送到冷凝過濾器2的液體供給口21，在冷凝過濾器2中與由裂解氣聯(lián)接管路8送來的高溫甲醇裂解氣發(fā)生熱交換而受到預(yù)熱。預(yù)熱過的甲醇液體經(jīng)過冷凝過濾器2的液體供出口23及與其連接的液體聯(lián)接管路3送到蒸發(fā)器4的蒸發(fā)器進液口41。由蒸發(fā)器進液口41進入蒸發(fā)器4中的甲醇受到加熱而轉(zhuǎn)變?yōu)榧状颊魵猓醇状細(xì)怏w。甲醇?xì)怏w從蒸發(fā)器4的蒸發(fā)器出氣口42通過分配聯(lián)管51流通到若干裂解單元5中。
燃燒室6所產(chǎn)生的熱量通過傳熱介質(zhì)，如裂解單元5的壁面和/或相互之間的空氣，來直接或間接加熱各裂解單元5。這些裂解單元5相互之間隔開一定間隙，在此稱之為間隔帶57，在這些間隔帶57中讓傳熱介質(zhì)從中通過把燃燒室6產(chǎn)生的熱量傳入裂解單元5中，并使其中的溫度達到并保持在約320℃。蒸發(fā)器4和裂解單元5及其間的分配聯(lián)管51相對于其外部都是密封的，它們與燃燒室6一起放置在保溫殼體70之中。最好在保溫殼體70的壁面上開一個孔71，使保溫殼體7的內(nèi)部與外界大氣聯(lián)通。在任何溫度之下都可使保溫殼體70中的壓力與其外界壓力相等，則保溫殼體就不受外部作用力。
在各個裂解單元5之中均放入裂解催化劑顆粒，而甲醇?xì)怏w穿過催化劑顆粒之間的間隙而與其表面接觸。在催化劑的作用之下，甲醇?xì)怏w發(fā)生下述裂解反應(yīng)該裂解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所需的熱量即由燃燒室6提供，同時后者還要保持裂解單元5之中的溫度基本恒定在最有利的數(shù)值范圍內(nèi)。
當(dāng)然，裂解反應(yīng)是在甲醇?xì)怏w流過裂解單元5中而逐步進行的，在此過程中，裂解氣體H2+CO所占的比率越來越大，而所剩余的甲醇?xì)怏w愈來愈少。當(dāng)這些混合氣體從各個裂解單元5的上端口54流出時，所殘留的甲醇?xì)怏w就很少了，而裂解氣則占主要成份。夾帶著少量甲醇?xì)怏w的裂解氣由各個裂解單元5通過匯出聯(lián)管匯流到裂解氣聯(lián)接管路8，再通過凝結(jié)過濾器2的裂解氣供入口22流入凝結(jié)過濾器2中。甲醇?xì)怏w從進入分配聯(lián)管51再經(jīng)過裂解單元組5而后流入?yún)R出聯(lián)管52的過程中裂解為H2+CO的比率，在本說明書中稱為裂解完成率。
在凝結(jié)過濾器2中，高溫裂解氣與由液體供給管路1流入的甲醇液體進行換熱，相互之間只進行熱交換而不發(fā)生物質(zhì)交換。經(jīng)過充分熱交換，甲醇液體受到預(yù)熱，而含有少量甲醇?xì)怏w的裂解氣受到冷卻。在冷卻到一定溫度之下時，所含的甲醇?xì)怏w凝結(jié)成液滴。該凝結(jié)過濾器2具有過濾功能，在裂解氣從其中通過時，微細(xì)的甲醇液滴就被過濾下來而達到氣液分離。液滴匯聚成甲醇凝液，從凝結(jié)過濾器2的冷凝液排放口25排流到冷凝液回收管路10；而脫去甲醇的純凈裂解氣則經(jīng)裂解氣供出口24流進燃?xì)夤┙o管道9。
這種純凈裂解氣中甲醇含量很少，不僅可達到充分燃燒，而且還可杜絕甲醇?xì)怏w的泄漏造成對人體健康的損害。
如
圖1示出的裂解器單元組5包括四個裂解器單元5，它們分別通過分配聯(lián)接管51和匯出聯(lián)接管52并聯(lián)聯(lián)接在蒸發(fā)器4的蒸發(fā)器出氣口42和裂解氣聯(lián)接管路8之間。當(dāng)然，本實用新型并不局限于并聯(lián)聯(lián)接，也可以有其他聯(lián)接方式。
如圖2A所示，各裂解單元5分別通過分配聯(lián)管51和匯出聯(lián)管52及裂解單元之間的內(nèi)部聯(lián)管50聯(lián)接成串聯(lián)形式。內(nèi)部聯(lián)管50聯(lián)接在各個裂解單元5的上端口54和下端口53之間。如圖所示，相鄰裂解器單元5之中的氣體流動方向是相逆的，當(dāng)然，也可聯(lián)接成使相鄰裂解器單元5之中的氣體流動方向相順，或使其逆順交互排列。
如圖2B所示，各裂解器單元5通過內(nèi)部聯(lián)管50聯(lián)接成先并聯(lián)后串聯(lián)的形式。
如圖2C所示，各裂解器單元5通過內(nèi)部聯(lián)管50聯(lián)接成先串聯(lián)后并聯(lián)的形式。
如圖2D所示，各裂解器單元5通過內(nèi)部聯(lián)管50聯(lián)接成三個并聯(lián)再串聯(lián)另外一個的混合聯(lián)接方式。
裂解單元組5的內(nèi)部各裂解單元的聯(lián)接方式除
圖1和圖2A-2D所示的方式外，還有其他聯(lián)接方式。另外，裂解單元組5并不限于只有四個裂解單元。裂解單元增多了，其間的聯(lián)接方式就會有更多的花樣。再有，聯(lián)接方式的不同會對甲醇?xì)怏w的裂解完成率有一定程度影響。
現(xiàn)以本裂解器供給居民炊事燃?xì)鉃槔齺韺Ρ緦嵱眯滦妥鲞M一步說明。
燃?xì)庑枨罅空缬秒姾陀盟粯?，起伏波動很大。?dāng)裂解氣需求量大時，甲醇裂解為H2+CO所需的熱量就愈大。若不及時調(diào)大燃燒室6的產(chǎn)熱率，就會使裂解單元組的運行溫度降低，造成其裂解效能下降，由此造成裂解完成率減小。
這樣就可能超過冷凝過濾器2的冷凝過濾能力，使從其裂解氣供出口24中供出的燃?xì)鈯A帶較多的甲醇?xì)怏w。這一方面會造成不充分燃燒且產(chǎn)生碳?xì)浠衔镂廴?，另一方面還可能使甲醇?xì)怏w泄逸出來而危害人體健康。
與前述情況相反，當(dāng)燃?xì)庑枨罅孔冃r，甲醇裂解所需的熱量就會減少。若不及時調(diào)小燃燒室6中的火焰，就會使裂解單元組5和蒸發(fā)器4的工作溫度上升。這一方面會影響裂解單元組5及其中的裂解催化劑56的效能和壽命，另一方面還會導(dǎo)致蒸發(fā)器4所產(chǎn)生的蒸氣壓力上升而威脅著整個甲醇裂解器的安全運行。
為了解決上述問題，可在裂解單元組5上安裝溫度測量裝置12。操作人員可根據(jù)其測量值通過調(diào)節(jié)燃燒室6中的固體燃料和進氣量的多少，可控制其中的火焰功率。由此實現(xiàn)調(diào)節(jié)裂解單元組5和蒸發(fā)器4的運行溫度之目的。
為了增加裂解單元組5的有效換熱面積及減小裂解器主體7的體積和重量，從而有利于減小裂解器主體7的熱慣性，增加調(diào)節(jié)裂解單元組5的運行溫度的靈敏性，可把各裂解單元5做成中空板片狀并將其分層間隔排列，如圖4A所示。
為把裂解單元組5和裂解器主體7制做得更為緊湊，可將各裂解單元5做成壁面內(nèi)部中空的筒體狀，裂解單元組5由這樣的筒狀裂解單元同軸環(huán)套組成，如圖4B所示。
在本說明中，上面的文字描述和附圖明示均是為了說明本實用新型的基本組成和工作原理，沒有限制本實用新型技術(shù)思想的作用。例如，本實用新型的裂解器不僅可裂解甲醇，還可用于裂解其他醇類物質(zhì)。當(dāng)然，裂解化學(xué)構(gòu)成不同的有機物可能會需要不同的裂解催化劑和/或不同的裂解溫度。
權(quán)利要求1.一種固體燃料加熱式M-H民用代燃改變器，其包括(a)一個保溫殼體，有一個與外界大氣相通的通氣孔；(b)一個裂解器單元組，設(shè)置在保溫殼體中，且通過匯出聯(lián)管聯(lián)通著裂解氣聯(lián)接管路的一端；(c)一個蒸發(fā)器，設(shè)置在保溫殼體中，其蒸發(fā)器出氣口通過分配聯(lián)管連接著裂解器單元組，而使分配聯(lián)管與裂解器單元組及匯出聯(lián)管三者構(gòu)成貫通其間的流動通道；蒸發(fā)器的蒸發(fā)器進液口則聯(lián)通著液體聯(lián)接管路的一端；(d)一個燃燒室，其一側(cè)與保溫殼體相聯(lián)通；其特征在于，它還包括一個冷凝過濾器，后者具有一個從其中供入帶壓力的甲醇液體的液體供給口、一個聯(lián)通著液體聯(lián)接管路另一端的液體供出口、一個聯(lián)通著裂解氣聯(lián)接管道另一端的裂解氣供入口和一個從其中輸出純凈裂解氣的裂解氣供出口及一個冷凝液排放口；并且裂解器單元組包括若干在空間上相間排列的裂解器單元。
2.如權(quán)利要求1所述的民用代燃改變器，其特征在于，它還包括一個用于測量裂解單元組運行溫度的溫度測量裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的民用代燃改變器，其特征在于，各裂解單元呈層狀并相間分層排列。
4.如權(quán)利要求3所述的民用代燃改變器，其特征在于，各裂解單元呈筒狀并同軸環(huán)套排列。
5.如前述權(quán)利要求1-4中任一項所述的民用代燃改變器，其特征在于，各裂解單元通過分配聯(lián)管和匯出聯(lián)管在蒸發(fā)器出氣口和裂解氣聯(lián)接管路之間聯(lián)接成并聯(lián)方式。
6.如前述權(quán)利要求1-4中任一項所述的民用代燃改變器，其特征在于，各裂解單元通過分配聯(lián)管和匯出聯(lián)管在蒸發(fā)器出氣口和裂解氣聯(lián)接管路之間聯(lián)接成串聯(lián)方式。
7.如前述權(quán)利要求1-4中任一項所述的民用代燃改變器，其特征在于，各裂解單元通過分配聯(lián)管和匯出聯(lián)管在蒸發(fā)器出氣口和裂解氣聯(lián)接管路之間聯(lián)接成并聯(lián)和串聯(lián)混合聯(lián)接方式。
專利摘要一種固體燃料加熱式M－H民用代燃改變器,其包括一個保溫殼體,一個裂解器單元組,一個蒸發(fā)器和一個燃燒室;其中還包括一個冷凝過濾器,后者具有一個從其中供入帶壓力的甲醇液體的液體供給口、一個聯(lián)通著液體聯(lián)接管路另一端的液體供出口、一個聯(lián)通著裂解氣聯(lián)接管道另一端的裂解氣供入口和一個從其中輸出純凈裂解氣的裂解氣供出口及一個冷凝液排放口;并且裂解器單元組包括若干在空間上相間排列的裂解器單元。
文檔編號C10L1/00GK2362860SQ9820837
公開日2000年2月9日 申請日期1998年9月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月14日
發(fā)明者李從孝 申請人:云南富民龍飛產(chǎn)業(yè)