[实用新型]一种催化燃烧器

说明书

技术领域

本实用新型涉及催化燃烧技术领域，具体涉及一种催化燃烧器。

背景技术

国内液化气和天然气的消费量逐年递增，这些燃气主要采用传统的火焰燃烧的方式释放能量。火焰燃烧热能主要是对流热能，辐射能仅占极少的一部分。对流传热是通过对流热（热空气、火焰）与被加热物体间的温差、停留时间来进行的，由于其停留时间短，其对流热有大量被耗废掉，使得器具所接收的热量大为减少，热效率低；同时火焰燃烧温度高（1500度），容易使空气中的N₂和O₂反应形成毒性很大的NO_x，且燃烧不完全还产生CO、CH等污染物。

催化燃烧是燃料在催化剂表面进行的完全氧化反应。在催化燃烧反应过程中，反应物在催化剂表面形成低能量的表面自由基，生成振动激发态产物，并以红外辐射方式释放能量；由于辐射的传热特点，对于被加热物质，如水，具有很强的穿透性，其热量很容易被被加热物体所吸收，因而热效率大幅提高，在不同灶具上，可实现节能15%～45%；同时催化燃烧的温度低（1000度以下），基本上不生成或很少产生NO_х、CO和HC等污染物，因而采用催化燃烧的方式具有高效节能和环保的优点。

现有的燃气催化剂大多以Fe、Mn、Ni、Pt以及碱土金属、稀土金属等作为催化的活性成份，并使其负载于多孔载体上制成。公开号为CN1224047A的中国专利申请公开了一种用于天然气燃烧的催化剂，主要由副族金属、碱土金属和稀土金属组成，可将排放尾气的HC、CO和NO_x降低至小于1ppm，但是其使用温度偏低，寿命短，无法实际应用。公开号为CN133203A的中国专利申请公开了一种燃气燃烧催化剂，其主要由碱土金属、贵金属和氧化铝组成，低温活性好，但其只适用于0.4～4%的甲烷浓度，且为粒状催化剂，不能用来加工燃气具。公开号为1504260的中国专利申请公开了可应用于燃气灶具的整体式燃气催化燃烧催化剂，该实用新型专利采用了3种不同组分的催化剂涂覆于蜂窝基材上，制备工艺较为复杂，催化剂主要成分为过渡金属和稀土金属，使用寿命较为有限，且整个蜂窝均含有催化剂成分，在燃气灶具上使用时，易发生回火，存在安全隐患。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种催化活性高、耐高温性能好，且安全性能高的催化燃烧器。

本实用新型的上述目的是通过如下方案予以实现的：

一种催化燃烧器，所述催化燃烧器包括基质，以及涂覆于基质表面的燃烧催化剂层。

上述基质为多孔基质；本实用新型人通过研究发现：多孔基质能够为催化反应提供更加大的反应面积，有利于提高反应速率，燃气流经多孔基质的表面时，能与燃气催化剂充分接触并燃烧，并将燃烧热以红外辐射形式释放，以供使用。

上述多孔基质优选蜂窝陶瓷片或金属蜂窝片；本实用新型人通过研究发现：蜂窝陶瓷片或金属蜂窝片有较好的耐高温性能，足够的表面积以及良好的透气性。

上述多孔基质进一步优选上表面设有点阵状凸起的蜂窝陶瓷片或上表面设有点阵状凹槽的蜂窝陶瓷片，因为实用新型人通过研究发现：蜂窝陶瓷片的上表面设有凸起或凹槽点阵能够提供更大的辐射面积，有助于提高加热效率。

上述多孔基质进一步优选上表面设有点阵状凹槽的蜂窝陶瓷片，因为实用新型人通过研究发现上表面设有点阵状凹槽的蜂窝陶瓷片具有最好的辐射效率。

在上述多孔基质上涂覆本实用新型的燃烧催化剂，形成燃烧催化剂层，能够为催化反应提供反应位置，有利于催化反应的进行。

上述燃烧催化剂层包括涂覆于所述蜂窝陶瓷片或金属蜂窝片上表面的表面燃烧催化剂层和嵌入所述蜂窝陶瓷片或金属蜂窝片的蜂窝孔壁面的孔内燃烧催化剂层；所述孔内燃烧催化剂层的厚度优选嵌入蜂窝孔壁面1～3mm。

将燃烧催化剂层涂覆于所述蜂窝陶瓷片或金属蜂窝片平面上的表面和嵌入所述蜂窝陶瓷片或金属蜂窝片的蜂窝孔壁面，能够将燃气的催化燃烧范围进行限定，有利于防止燃气燃烧过程中发生回火而引发安全事故。同时由于发生于蜂窝陶瓷片或金属蜂窝片其他部位的催化燃烧其热能较难被利用，故将燃气的催化燃烧范围限定于蜂窝陶瓷片或金属蜂窝片上端部位的表面亦有利于达到节能的效果。

上述催化燃烧器的制备方法，可以采用如下两种方法中的任意一种：

方法1.将本实用新型的燃烧催化剂（粉末状）加水搅拌，制备得到催化剂浆液，该催化剂浆液中含有燃烧催化剂的质量百分比浓度为15～40%，将该催化剂浆液喷涂于基质上后，依次进行烘干处理和焙烧处理，则制备得到所需催化燃烧器；