Инфракрасный излучатель, способ проведения процесса горения углеводородного газового топлива и способ приготовления сложной керамики, активированной катализатором
Патенты
Язык: |
Русский |
Тип: |
Патент на изобретение |
Номер (11) |
RU 2110015 C1 |
Номер заявки (21): |
96102360/06 |
Дата подачи заявки (22): |
8 февр. 1996 г. |
Дата начала отсчета срока действия патента (24): |
|
Дата публикации патента (44,45,46): |
27 апр. 1998 г. |
Дата публикации заявки (43): |
|
Авторы |
Аникеев В.И.
,
Кузин Н.А.
,
Гудков А.В.
|
Организации |
1 |
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН
|
|
Изобретение относится к энергетике, а именно к устройствам и способам, позволяющим создавать высокие температуры на поверхности керамического насадка при горении углеводородных топлив. Конструкция керамического инфракрасного излучателя состоит из керамического прозрачного для газа цилиндрического насадка с находящимся в центре насадка каналом для ввода и распределения смеси исходного газообразного топлива. Объемный керамический насадок инфракрасного излучателя состоит из коаксиально расположенных и чередующихся между собой негофрированных 1 и гофрированных 2 цилиндров из активированной катализатором керамики. Каналы в теле объемного керамического насадка, через которые выходит газ и в которых происходит процесс горения, имеют регулярную зигзагообразную форму. Радиальный вывод продуктов горения обеспечивает, во-первых, большее время пребывания реакционной смеси внутри объемного насадка, где происходит процесс беспламенного горения, что приводит к лучшему и равномерному нагреву объемного насадка и снижению потерь тепла с продуктами горения; во-вторых, большие линейные скорости на входе в центральный канал увеличивают коэффициент теплообмена и позволяют охлаждать начало центрального канала непосредственно газовой реакционной смесью с одновременным разогревом последней, что препятствует проскакиванию пламени за пределы зоны горения. Наличие окислов железа, никеля и других металлов, первоначально содержащихся в металлической сетке-матрице, является принципиальным моментом, так как они являются катализатором процесса поджига и горения. Способ приготовления каталитически активной керамики состоит в том, что на металлическую сетку-матрицу наносится шихта, содержащая порошок алюминия, пластификатор, порошок оксида циркония. Приготовленный образец сушится при комнатной температуре, после чего помещается в окислительную среду с высокой температурой порядка 1000 - 1200°С. После разогрева образца происходит выгорание связки и осуществляется окисление порошка алюминия, т.е. происходит самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) керамики - оксида алюминия и окисление металлической сетки до окислов. В результате СВС образуется прочное сопряжение образованного оксида алюминия с матрицей сетки и с диоксидом циркония. После этого полученный образец сложной каталитической керамики выдерживается при 1500 - 1700°С. Катализатором процесса горения углеводородных топлив служат окислы, образовавшиеся из металлической сетки-матрицы и вошедшие в структуру керамики. 3 с. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
FIELD: power engineering; devices and methods for creation of high temperatures on surface of ceramic checker during burning of hydrocarbon fuels.
SUBSTANCE: in its construction, the ceramic infra-red radiator includes ceramic (transparent for gas) cylindrical checker with passage inside it for admission and distribution of mixture of gaseous fuel. Volumetric ceramic checker of infra-red radiator consists of coaxial alternating non-corrugated cylinders 1 and corrugated cylinders 2 made from catalyst- activated ceramic. The passages in body of volumetric ceramic checker through which gas escapes and where combustion is accomplished have regular zigzag form. Radial removal of combustion products provides for extended time of presence of reaction mixture inside volumetric checker where surface combustion takes place, thus ensuring better and smooth heating of volumetric checker and reducing losses of heat with combustion products and increasing linear velocities at inlet of central passage increasing the heat transfer coefficient which makes it possible to cool the beginning of central passage directly by gas reaction mixture at simultaneous heating of this mixture excluding jump of flame beyond combustion zone. Presence of ferric oxide, nickel oxide and oxides of other metals contained in lattice-matrix is absolutely necessary because they are catalysts of ignition and combustion. Method of preparation of catalytically-active ceramics consists in placing the charge containing aluminium powder, plasticizer and zirconium oxide powder on metal lattice-matrix. The specimen thus prepared is dried at room temperature after which it is placed in oxidizing medium at a temperature of about 1000 to 1200 C. After heating of the specimen, binder is burnt out and aluminium powder is oxidized, i.e. self-propagating high-temperature synthesis of ceramic - aluminium oxide and oxidation of metal lattice to oxides takes place. Due to self- propagating high-temperature synthesis, strongconjugation of formed aluminium oxide with matrix of lattice and with zirconium dioxide is formed. Then specimen of compound catalytic ceramic is kept at a temperature of 1500 to 1700 C. Used as catalysts of combustion process of hydrocarbon fuels are oxides formed from metal lattice-matrix and inclined in structure of ceramic.
EFFECT: enhanced efficiency.
6 cl, 4 dwg