专利名称：气体碳氢燃料和湿空气预混催化重整预混器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于微型燃烧器的气体混合器，尤其涉及一种气体碳氢燃料和湿
空气预混催化重整预混器。
背景技术：
近年发展的以微型燃烧器作为前置能量转化单元的微型机电装置，如微发动机、 微涡轮机和微热电系统等，体积在lci^左右，功率范围为10 100W，其共同特征是利用氢 气或碳氢气体作为燃料，在微型燃烧器中燃烧放热，然后通过运动单元或热电转换材料输 出能量。 这种以氢、碳氢作为燃料的微型机电装置具有能量密度高、寿命长、体积小、重量 轻、结构简单、成本低等显著优势。 一般碳氢燃料的能量密度约为45MJkg—、而现在最好的 化学电池(锂电池)的能量密度也仅为0.5MJ/kg—、若微型机电装置用于输出电能，即使 其热电转化的效率只有10%，它仍具有比传统化学电池高1个数量级的能量密度。 微型机电装置中的微动力装置可以为微型汽车、微型飞行器、微型泵等微型机械 提供动力，也可用于调控微型卫星姿态及导弹轨道控制；微发电系统则可以成为电池的替 代器，为便携式笔记本电脑、移动仪器和设备等提供更为持久的电能。由于微型机电装置显 著的优势与其在工业、国防等领域的广泛应用前景，因此具有巨大的发展潜力，受到各国研 究机构的重视。 微型燃烧器作为能量的前置转换单元，是微型机电装置(微动力装置及微发电系 统)的核心部件，而预混装置是微型燃烧器首要部件，预混装置直接影响着燃烧前气体的 混合质量，从而影响着后续燃烧腔内混合气体的燃烧效率。 现有技术中，常采用向混合腔内通入气体，使气体在混合腔内自由混合，混合后的 气体再通向燃烧腔内进行燃烧，而这种方式主要存在以下不足一、预混装置结构尺寸大， 需外置于微型燃烧器外；二、预混装置的混合腔内的气体自由混合，混合不均匀，重整反应 效率较低，致使后续燃烧腔内混合气体的燃烧效率不高。
实用新型内容针对现有技术中的不足之处，本实用新型的目的是提供一种结构尺寸小，可内置 于微型燃烧器内，混合更均匀，使混合后的气体燃烧效率更高的气体碳氢燃料和湿空气预 混催化重整预混器。 本实用新型提供的气体碳氢燃料和湿空气预混催化重整预混器，包括预混器本
体，所述预混器本体的顶部设置湿空气进气孔和围绕湿空气进气孔均布的多个燃料进气
孔；中部设置由中心向外发散的旋流槽和围绕旋流槽设置的环形槽；底部设置预混气出气
孔；所述湿空气进气孔和燃料进气孔分别与旋流槽的进气口连通，旋流槽的出气口与环形
槽连通，预混气出气孔与环形槽连通。 进一步，所述旋流槽的旋流角度为5 15° ;[0010] 进一步，所述预混器本体包括顶盖板和预混腔底板，所述湿空气进气孔和燃料进
气孔设置在顶盖板上，所述环形槽和旋流槽设置在预混腔底板上部，环形槽环绕在旋流槽
外并与其出口连通，预混气出气孔设置在预混腔底板的底部并与环形槽连通； 进一步，所述预混腔底板的上部设置内凹的圆形槽，所述旋流槽沿圆形槽向外，湿
空气进气孔与圆形槽连通，燃料进气孔与旋流槽的进气口连通； 进一步，所述旋流槽和/或环形槽的内壁上涂敷Ni催化剂层。 本实用新型的有益效果本实用新型的气体碳氢燃料和湿空气预混催化重整预混 器与现有技术相比具有如下优点 1、气体燃料与湿空气进入不同的旋流槽内，在旋流槽内垂直交叉相遇，并形成旋 转流动，提高了气体碳氢燃料和湿空气的混合质量； 2、预混腔内置，省去了外置式燃料和湿空气的预混装置，有利于减小微型燃烧器 的整体尺寸； 3、旋流槽和环形槽的内壁上涂敷Ni催化剂层，气体碳氢燃料和湿空气在旋流槽 和环形槽内催化重整产氢，部分碳氢燃料和湿空气在涂敷有Ni催化剂的旋流槽和环形槽 内发生自热重整反应(碳氢燃料与氧气的氧化反应和碳氢燃料与水蒸气的重整反应构成 的耦合反应)生成少量氢气，这部分氢气可以有效协助碳氢燃料和空气在燃烧腔内的起燃 与稳定燃烧，提高混合气体的燃烧效率。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细地描述。
图1为本实用新型的剖面视图； 图2为顶盖板的主视图； 图3为图2中沿A-A方向的剖面视图； 图4为预混腔底板的主视图； 图5为图4中沿B-B方向的剖面视图。 附图中的附图标记所代表的结构如下 1-预混气器本体 2-湿空气进气孔 3-燃料进气孔 4-旋流槽5-环形槽 6-预混气出气孔7-顶盖板8-预混腔底板9-圆形槽10-螺纹孔
具体实施方式
图1为本实用新型的剖面视图，如图所示气体碳氢燃料和湿空气预混催化重整 预混器包括预混器本体l，预混本体1由顶盖板7和预混腔底板8组成，把螺栓穿过顶盖板 7和预混腔底板8上的螺纹孔10并与螺母旋紧，可将顶盖板7和预混腔底板8固定连接为 一体。顶盖板7上设置湿空气进气孔2和围绕湿空气进气孔2均布的多个燃料进气孔3， 本实施例中的燃料进气孔3为六个(如图2和图3所示)。在预混腔底板8的上部中心设 置内凹的圆形槽9，沿圆形槽9向外均布设置多个旋流槽4，本实施例中的旋流槽4为六个 (如图4和图5所示)，旋流槽4的旋流角度为5。 15° ，围绕在六个旋流槽4外设置环 形槽5，环形槽5与旋流槽4的出气口连通；在预混腔底板8的底部设置十二个预混气出气 孔6，预混气出气孔6与环形槽8连通。湿空气进气孔5与圆形槽9连通，燃料进气孔3与
4旋流槽4的进气口连通。 旋流槽4和/或环形槽5的内壁上涂敷Ni催化剂层。在本实施例中，旋流槽4和 环形槽5的内壁上均涂敷Ni催化剂层，在旋流槽4和环形槽5内催化重整产氢，部分碳氢 燃料和湿空气在涂附有Ni催化剂的旋流槽4和环形槽5内发生自热重整反应(碳氢燃料 与氧气的氧化反应和碳氢燃料与水蒸气的重整反应构成的耦合反应)生成少量氢气，这部 分氢气可以有效协助碳氢燃料和空气在燃烧腔内的起燃与稳定燃烧，提高混合气体的燃烧 效率。 使用时，将气体碳氢燃料和湿空气预混催化重整预混器与气体燃烧腔连接。向湿 空气进气孔2内通入湿空气，向燃料进气孔3内通入碳氢燃料，湿空气和碳氢燃料在旋流槽 4内垂直交叉相遇，并形成旋转流动，提高湿空气和碳氢燃料的混合质量，随后进入环形腔 5进一步混合，与此同时，在旋流槽4和环形腔5内的湿空气和碳氢燃料气体在Ni催化剂的 作用下发生自热重整反应生成少量氢气。旋流槽4和环形腔5内的混合气体和少量氢气通 过预混气出气孔6进入燃烧腔内完全燃烧。 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参 照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本 实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范 围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求一种气体碳氢燃料和湿空气预混催化重整预混器，其特征在于包括预混器本体(1)，所述预混器本体(1)的顶部设置湿空气进气孔(2)和围绕湿空气进气孔(2)均布的多个燃料进气孔(3)；中部设置由中心向外发散的旋流槽(4)和围绕旋流槽(4)设置的环形槽(5)；底部设置预混气出气孔(6)；所述湿空气进气孔(2)和燃料进气孔(3)分别与旋流槽(4)的进气口连通，旋流槽(4)的出气口与环形槽(5)连通，预混气出气孔(6)与环形槽(5)连通。
2. 根据权利要求1所述的气体碳氢燃料和湿空气预混催化重整预混器，其特征在于所述旋流槽(4)的旋流角度为5° 15° 。
3. 根据权利要求1或2所述的气体碳氢燃料和湿空气预混催化重整预混器，其特征在 于所述预混器本体(1)包括顶盖板(7)和预混腔底板(8)，所述湿空气进气孔(2)和燃料 进气孔(3)设置在顶盖板(7)上，所述环形槽(5)和旋流槽(4)设置在预混腔底板(8)上 部，环形槽(5)环绕在旋流槽(4)外并与其出口连通，预混气出气孔(6)设置在预混腔底板 (8)的底部并与环形槽(5)连通。
4. 根据权利要求3所述的气体碳氢燃料和湿空气预混催化重整预混器，其特征在于 所述预混腔底板(8)的上部设置内凹的圆形槽(9)，所述旋流槽(4)沿圆形槽(9)向外，湿 空气进气孔(5)与圆形槽(9)连通，燃料进气孔(3)与旋流槽(4)的进气口连通。
5. 根据权利要求1或2所述的气体碳氢燃料和湿空气预混催化重整预混器，其特征在 于所述旋流槽(4)和/或环形槽(5)的内壁上涂敷Ni催化剂层。
专利摘要本实用新型公开一种气体碳氢燃料和湿空气预混催化重整预混器，包括预混器本体，预混器本体的顶部设置湿空气进气孔和围绕湿空气进气孔的燃料进气孔；中部设置由中心向外发散的旋流槽和围绕旋流槽设置的环形槽；底部设置预混气出气孔；湿空气进气孔和燃料进气孔分别与旋流槽的进气口连通，旋流槽的出气口与环形槽连通，预混气出气孔与环形槽连通。本实用新型的预混腔采用旋流槽和环形槽相结合，气体燃料与湿空气在旋流槽内垂直交叉相遇并形成旋转流动，提高了燃烧和湿空气的混合；预混腔内置减小微型燃烧器的整体尺寸；预混腔的内壁上涂敷Ni催化剂层，气体碳氢燃料和湿空气在预混腔内催化重整产氢，以降低着火温度，提高燃烧稳定性和燃烧效率。
文档编号C01B3/38GK201537486SQ20092020734
公开日2010年8月4日 申请日期2009年11月26日 优先权日2009年11月26日
发明者冉景煜, 唐强, 张力, 蒲舸, 闫云飞 申请人:重庆大学