甲醇催化加热系统论文和设计-徐威加

全文摘要

本实用新型提供了一种甲醇催化加热系统，涉及加热设备技术领域，解决了换热面积小、换热效率低的技术问题。该甲醇催化加热系统包括中空结构的加热炉本体，加热炉本体内设置有内管和三层盘管，三层盘管分别通过第一连接管、第二连接管和第三连接管与内管连通；加热炉本体内腔中填满催化剂；还包括进气装置、排气装置、换热介质导入装置和换热介质导出装置，进气装置和排气装置分别设置在加热炉本体内腔连通；换热介质导入装置与内管连通，换热介质导出装置与三层盘管连通；或者，换热介质导入装置与三层盘管均连通，换热介质导出装置与内管连通。本实用新型扩大了换热面积、导热介质储备量和导热介质在设备内的行程，提高换热效率。

主设计要求

1.一种甲醇催化加热系统，其特征在于：包括中空结构的加热炉本体(1)，所述加热炉本体(1)内沿轴向设置有一内管(2)，所述内管(2)与所述加热炉本体(1)之间由内向外设置有三层盘管(3)，分别为第一盘管(31)、第二盘管(32)和第三盘管(33)，且三层所述盘管(3)均沿所述内管(2)轴向螺旋盘设，三层所述盘管(3)分别通过第一连接管(4)、第二连接管(9)和第三连接管(10)与所述内管(2)连通；所述加热炉本体(1)内腔中填满催化剂；所述甲醇催化加热系统还包括进气装置(6)、排气装置、换热介质导入装置和换热介质导出装置，所述进气装置(6)和所述排气装置分别设置在所述加热炉本体(1)高度方向的两端；所述换热介质导入装置与所述内管(2)连通，所述换热介质导出装置与三层所述盘管(3)连通；或者，所述换热介质导入装置与三层所述盘管(3)均连通，所述换热介质导出装置与所述内管(2)连通。

设计方案

2.根据权利要求1所述的甲醇催化加热系统，其特征在于：所述内管(2)底部和顶部分别设置有内管下封片(21)和内管上封片(22)，所述换热介质导入装置依次穿过所述加热炉本体(1)和所述内管上封片(22)后伸入所述内管(2)内腔的上部、中部、下部或底部，所述第一连接管(4)、所述第二连接管(9)和所述第三连接管(10)伸入所述内管(2)内的深度相同或不同，且所述第一连接管(4)、所述第二连接管(9)和\/或所述第三连接管(10)伸入所述内管(2)内腔的上部、中部、下部或底部。

3.根据权利要求1所述的甲醇催化加热系统，其特征在于：所述内管(2)与所述加热炉本体(1)为同轴设置，且所述内管(2)高度小于所述加热炉本体(1)高度，所述内管(2)顶部和底部与所述加热炉本体(1)顶部和底部之间均留有间隔。

4.根据权利要求1或2或3所述的甲醇催化加热系统，其特征在于：所述内管(2)两端均通过连接件与所述加热炉本体(1)侧壁固定连接。

5.根据权利要求4所述的甲醇催化加热系统，其特征在于：所述连接件为三根呈120度夹角设置的支杆(23)。

6.根据权利要求1所述的甲醇催化加热系统，其特征在于：所述加热炉本体(1)顶部设置有上封片(11)，所述排气装置为过滤网(5)，所述过滤网(5)设置在所述上封片(11)上，所述过滤网(5)网孔规格小于催化剂规格。

7.根据权利要求1所述的甲醇催化加热系统，其特征在于：三层所述盘管(3)的进口位于顶部或底部，三层所述盘管(3)的出口位于底部或顶部，所述第一连接管(4)、所述第二连接管(9)和所述第三连接管(10)分别与三层所述盘管(3)的进口连接，所述换热介质导出装置为三根导出管(7)，设置在所述加热炉本体(1)侧壁的下部或上部；三根所述导出管(7)一端分别与三层所述盘管(3)的出口连接，另一端均穿过所述加热炉本体(1)侧壁后延伸到所述加热炉本体(1)外侧。

8.根据权利要求1所述的甲醇催化加热系统，其特征在于：所述加热炉本体(1)横截面和所述内管(2)横截面为圆形、正方形或长方形中的一种；三层所述盘管(3)围成的形状与所述内管(2)横截面形状相同。

9.根据权利要求8所述的甲醇催化加热系统，其特征在于：所述加热炉本体(1)的侧壁为夹层结构，所述夹层结构内填充有保温材料。

10.根据权利要求1所述的甲醇催化加热系统，其特征在于：所述加热炉本体(1)底部设置有下封片(12)，所述进气装置(6)包括进气管(61)、甲醇滴管(62)和鼓风机(63)，所述进气管(61)一端穿设在所述下封片(12)上，另一端与所述鼓风机(63)的出风口连接，所述甲醇滴管(62)连接在所述进气管(61)上。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及加热设备技术领域，尤其是涉及一种甲醇催化加热系统。

背景技术

目前我国在生产制造业、服务业、民生生活等各领域中，大范围的使用锅炉获取热能。锅炉是一种以燃烧燃料即利用火焰的温度来加热的方式而取得热量的装置。所述的燃料包括天然气、煤炭、燃油、木柴、生物质颗粒、甲醇。使用这些燃料燃烧加热，存在的缺陷如下：燃烧反应不充分，出现不完全燃烧；再者会释放有害物质，如：氧化硫，氧化氮，一氧化碳，细微颗粒物等，严重影响了空气质量，破坏环境；天然气燃烧虽然相对洁净，但是其管网多数集中在城市中心，难以覆盖全部范围。

为了解决燃烧加热所存在的一系列问题，现在市场上，出现了一种无焰加热装置，不用燃烧燃料就能取得热能的新加热方式，这种无焰加热装置是采用甲醇在反应器内进行催化反应进行制热的装置。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

现有技术中的甲醇催化加热系统存在如下技术问题，加热炉本体内部换热面积小，换热效率不高；催化剂利用率低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供甲醇催化加热系统，以解决现有技术中存在的换热面积小、换热效率低的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种甲醇催化加热系统，包括中空结构的加热炉本体，所述加热炉本体内沿轴向设置有一内管，所述内管与所述加热炉本体之间由内向外设置有三层盘管，分别为第一盘管、第二盘管和第三盘管，且三层所述盘管均沿所述内管轴向螺旋盘设，三层所述盘管分别通过第一连接管、第二连接管和第三连接管与所述内管连通；所述加热炉本体内腔中填满催化剂；所述甲醇催化加热系统还包括进气装置、排气装置、换热介质导入装置和换热介质导出装置，所述进气装置和所述排气装置分别设置在所述加热炉本体高度方向的两端；所述换热介质导入装置与所述内管连通，所述换热介质导出装置与三层所述盘管连通；或者，所述换热介质导入装置与三层所述盘管均连通，所述换热介质导出装置与所述内管连通。

作为本实用新型的进一步改进，所述内管底部和顶部分别设置有内管下封片和内管上封片，所述换热介质导入装置依次穿过所述加热炉本体和所述内管上封片后伸入所述内管内腔的上部、中部、下部或底部，所述第一连接管、所述第二连接管和所述第三连接管伸入所述内管内的深度相同或不同，且所述第一连接管、所述第二连接管和\/或所述第三连接管伸入所述内管内腔的上部、中部、下部或底部。

作为本实用新型的进一步改进，所述内管与所述加热炉本体为同轴设置，且所述内管高度小于所述加热炉本体高度，所述内管顶部和底部与所述加热炉本体顶部和底部之间均留有间隔。

作为本实用新型的进一步改进，所述内管两端均通过连接件与所述加热炉本体侧壁固定连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述连接件为三根呈120度夹角设置的支杆。

作为本实用新型的进一步改进，所述加热炉本体顶部设置有上封片，所述排气装置为过滤网，所述过滤网设置在所述上封片上，所述过滤网网孔规格小于催化剂规格。

作为本实用新型的进一步改进，所述过滤网的网孔不大于6mm。

作为本实用新型的进一步改进，所述加热炉本体底部设置有下封片，所述进气装置包括进气管、甲醇滴管和鼓风机，所述进气管一端穿设在所述下封片上，另一端与所述鼓风机的出风口连接，所述甲醇滴管连接在所述进气管上。

作为本实用新型的进一步改进，三层所述盘管的进口位于顶部或底部，三层所述盘管的出口位于底部或顶部，所述第一连接管、所述第二连接管和所述第三连接管分别与三层所述盘管的进口连接，所述换热介质导出装置为三根导出管，设置在所述加热炉本体侧壁的下部或上部，三根所述导出管一端分别与三层所述盘管的出口连接，另一端均穿过所述加热炉本体侧壁后延伸到所述加热炉本体外侧。

作为本实用新型的进一步改进，所述换热介质导入装置中的导热介质为导热油。

作为本实用新型的进一步改进，所述加热炉本体横截面和所述内管横截面为圆形、正方形或长方形中的一种；两个所述盘管围成的形状与所述内管横截面形状相同。

作为本实用新型的进一步改进，所述加热炉本体的侧壁为夹层结构，所述夹层结构内填充有保温材料，所述保温材料采用现有技术中的产品实现，如珍珠岩棉等。

本实用新型提供的甲醇催化加热系统的使用方法为，包括如下步骤：

步骤A：将催化剂装入所述内管、所述加热炉本体和三层所述盘管之间的缝隙内；

步骤B：空气和甲醇混合后经所述进气装置进入到所述加热炉本体内与催化剂发生催化反应，并释放热量；

步骤C：导热油通过所述换热介质导入装置首先进入到所述内管或三层所述盘管内进行第一次换热，然后分别通过第一连接管、第二连接管和第三连接管进入到三层所述盘管或所述内管内进行第二次换热，升温后的导热油经所述换热介质导出装置导出进入到热需求设备中；

步骤D：甲醇和空气的混合气与催化剂的催化反应完成后生成水和二氧化碳经所述排气装置排出到所述加热炉本体外。

本实用新型与现有技术相比具有如下技术效果：

本实用新型通过在加热炉本体内设置两层盘管，并在两层盘管中间设置内管，导热介质首先进入内管内或两个盘管内进行一次换热，然后导热油再进入到两个盘管内或内管内进行二次换热，通过设置两层盘管和一个内管，扩大了加热装置内部的换热面积，整体上增加了导热介质储备量和导热介质在设备内的行程，在相同设备体积下，热量输出更加有效、更加稳定、热输出量更大；从而提高了加热装置的热效率；本实用新型通过在两层盘管中间设置内管，使得加热炉本体中心的催化剂导热性能提高，更加科学的分布热导热油储备，提高了催化剂使用效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型甲醇催化加热系统的立体结构示意图；

图2是本实用新型甲醇催化加热系统的立体透视图；

图3是本实用新型甲醇催化加热系统的剖面图。

图中1、加热炉本体；11、上封片；2、内管；21、内管下封片；22、内管上封片；23、支杆；3、盘管；31、第一盘管；32、第二盘管；33、第三盘管；4、第一连接管；5、过滤网；6、进气装置；61、进气管；62、甲醇滴管；63、鼓风机；7、导出管；8、导入管；9、第二连接管；10、第三连接管。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供了一种甲醇催化加热系统，包括中空结构的加热炉本体1，加热炉本体1内沿轴向设置有一内管2，也可以设置两根或两根以上的内管2，需要说明的是，在本实用新型中，内管1的数量为一根，内管2和加热炉本体1之间由内向外设置有三层盘管3，分别为第一盘管31、第二盘管32和第三盘管33，且三层盘管3均沿内管2轴向螺旋盘设，三层盘管3的螺旋管之间的间隙大小相同或不同，加热炉本体1内腔中填满催化剂颗粒，甲醇催化加热系统还包括进气装置6、排气装置、换热介质导入装置和换热介质导出装置，进气装置6和排气装置分别设置在加热炉本体1高度方向的两端，且均与加热炉本体1内腔连通；换热介质导入装置与内管2连通，换热介质导出装置与三层盘管3均连通；或者是，换热介质导入装置与三层盘管3均连通，换热介质导出装置与内管2连通；需要说明的是，本实用新型中采用的是，换热介质导入装置与内管2连通，换热介质进入到内管后，通过第一连接管4、第二连接管9和第三连接管10流入三层盘管3内，然后从换热介质导出装置导出到加热炉本体1外实现换热过程。

通过在加热炉本体1内由内向外层叠设置第一盘管31、第二盘管32和第三盘管33，并且在最内层第一盘管31内侧将原有的固定柱改为内管2，使得加热炉本体1中心的位置也被充分利用，且通过设置三层盘管3以及内管2，也使得加热炉本体1内不同位置的催化剂释放的热均可被导出，尤其是加热炉本体1中心区域，现有技术中由于盘管3中间为固定柱未被利用，所以盘管3靠近中间的区域往往催化剂的反应热无法被及时换热导出，使得加热系统的加热效率不高，通过以上结构设计，换热介质会进入到内管2中与内管2外侧进行热交换，从而增大了加热系统的换热面积，延长了换热介质的行程和储量，从而大大提高加热系统的换热效率和催化剂利用率。在以上结构中，换热介质通过换热介质导入装置导入后进入到内管2或三层盘管3中进行一次换热，然后再进入到三层盘管3或内管2中进行二次换热，最后由换热介质导出装置导出。

需要说明的是，在本实用新型中，换热介质导入装置与内管2连通，换热介质导出装置与三层盘管3均连通，从而换热介质经换热介质导入装置导入到内管2中，然后经第一连接管4、第二连接管9和第三连接管10进入到第一盘管31、第二盘管32和第三盘管33中，最后经换热介质导出装置导出。

作为一种可选的实施方式，内管2底部设置有内管下封片21，内管2顶部设置有内管上封片22，换热介质导入装置依次穿过加热炉本体1的上部侧壁和内管上封片22后伸入到内管2内腔的上部、中部、下部或底部，第一连接管4、第二连接管9和第三连接管10伸入内管2内的深度相同或不同，且第一连接管4、第二连接管9和\/或第三连接管10伸入内管2内腔的上部、中部、下部或底部；在本实用新型中，第一连接管4穿过内管上封片22后伸入到内管2内，第二连接管9穿过内管2侧壁后进入到内管2内，第三连接管10穿过内管上封边22后伸入到内管2内。需要说明的是，换热介质导入装置为导入管8，导入管8伸入到内管2中的深度可根据实际需要选择，在本实用新型中，如图3所示，导入管8伸入到内管2底部；第一连接管4、第二连接管9和第三连接管10伸入到内管2内的深度也可根据实际需要选择，在本实用新型中，第一连接管4、第二连接管9和第三连接管10均伸入到内管2内腔的上部。

如图3所示，内管2与加热炉本体1为同轴设置，且内管2高度小于加热炉本体1高度；内管2顶部和底部与加热炉本体1顶部和底部之间均留有间隔。内管2顶部与加热炉本体1顶部之间留有间隔是为了方便导入管8和第一连接管4和第三连接管10的布置。内管2底部与加热炉本体1底部之间留有间隔是为了放置进气装置6中的雾化器，进气管61与雾化器连通。

如图2所示，内管2两端均通过连接件与加热炉本体1固定连接，需要说明的是，在本实用新型中，连接件为三根呈120度夹角设置的支杆23。

作为可选的实施方式，加热炉本体1顶部设置有上封片11，上封片11上设置有开口，排气装置为过滤网5，过滤网5设置在上封片11上的开口处，为了防止催化剂从过滤网5处掉出，过滤网5网孔规格小于催化剂规格；需要说明的是，在本实用新型中，过滤网5的网孔直径小于6mm，过滤网5的网孔为圆孔、方孔、三角孔或不规则形状孔，具体可根据实际情况选择。加热装置内的甲醇催化反应后生成的水和二氧化碳从过滤网5处经烟囱排到大气中。

作为可选的实施方式，加热炉本体1底部设置有下封片，进气装置6包括进气管61、甲醇滴管62和鼓风机63，进气管61一端穿设在下封片上，另一端与鼓风机63的出风口连接，甲醇滴管62连接在进气管61上。进气装置中6，甲醇滴入进气管61壁内呈液珠状，被位于进气管61另一端的鼓风机63吹出的风击打成雾状，即甲醇混合气体，随后吹入加热炉本体1内进行上述氧化反应发热。

作为可选的实施方式，三层盘管3的进口位于顶部或底部，三层盘管3的出口位于底部或顶部，第一连接管4、第二连接管9和第三连接管10分别与第一盘管31、第二盘管32和第三盘管33的进口连接，换热介质导出装置为三根导出管7均设置在加热炉本体1侧壁的下部或上部，三根导出管7一端分别与第一盘管31、第二盘管32和第三盘管33的出口连接，三根导出管7另一端穿过加热炉本体1侧壁后延伸到加热炉本体1外侧。在本实用新型中，三层盘管3的出口均位于底部，三根导出管7均位于加热炉本体1侧壁底部。

需要说明的是，在本实用新型中，换热介质导入装置中的导热介质为导热油，当然导热介质还可以采用其他现有技术中的材料制成。

进一步的，加热炉本体1横截面和内管2横截面为圆形、正方形或长方形中的一种；在本实用新型中，如图1所示，加热炉本体1和内管2的横截面均为圆形。三层盘管3围成的形状与内管2横截面形状相同。

本实用新型提供的甲醇催化加热系统的使用方法为，包括如下步骤：

步骤A：将催化剂装入内管2、加热炉本体1和三层盘管3之间的缝隙内；

步骤B：空气和甲醇混合后经进气装置6进入到加热炉本体1内与催化剂发生催化反应，并释放热量；

步骤C：导热油通过换热介质导入装置首先进入到内管2或三层盘管3内进行第一次换热，然后通过第一连接管4、第二连接管9和第三连接管进入到三层盘管3或内管2内进行第二次换热，升温后的导热油经换热介质导出装置导出进入到热需求设备中；

步骤D：甲醇和空气的混合气与催化剂的催化反应完成后生成水和二氧化碳经排气装置排出到加热炉本体1外。

本实用新型针对现有加热装置的缺陷，大幅度改进了桶身内部结构，优化了其连接方式，增加了内部管道、增加了盘管数量；因此同等体积下，换热效率及热利用率更高。而且加热炉本体体内部增加内管和盘管，可以增加换热介质的缓冲，有助于适应不同工作状态；内管的增加可以解决桶中心催化剂导热效能不足的问题，盘管的增加可以使桶内换热区域更多，提高了能源转化率，并为加热装置小型化打下坚实基础；本实用新型是一种无火焰加热装置，主要使甲醇进行快速氧化反应释放热量从而对导热油进行加热，是通过甲醇氧化反应的放热反应，对导热油加热，所以其产生的废气中，不含有危害的物质(氧化硫，氧化氮，一氧化碳，微小颗粒物等)，是一种安全性高，可靠性高，对环境友好的创新型装置。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

设计图

甲醇催化加热系统论文和设计

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主设计要求

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