一种催化燃烧器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种催化燃烧器，该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，所述基质为蜂窝陶瓷片或金属蜂窝片。所述基质为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。所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。本实用新型专利技术的催化燃烧器具有很高的红外线辐射效率，燃烧废气污染气体少，成本低廉，且燃烧器不易出现回火现象，燃气使用安全性能高，可应用于制备燃气灶、燃气热水器、燃气取暖器、燃气锅炉或工业燃气干燥设备等。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及催化燃烧
，具体涉及一种催化燃烧器。
技术介绍
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NOx，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NOх、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NOx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，该技术专利采用了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。
技术实现思路
本技术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。本技术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；本技术人通过研究发现：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；本技术人通过研究发现：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，因为技术人通过研究发现：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，因为技术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技术的燃烧催化剂，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.将本技术的燃烧催化剂（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；方法2.该方法具体包括如下步骤：（1）制备载体；（2）使用活性组分前驱物浸渍载体，制成催化剂浆液；（3）将步骤2制备的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。上述方法2中，所述步骤（1）和步骤（2）同前述燃烧催化剂的制备方法中的步骤（1）和步骤（2）。上述方法1和2中，所述基质采用多孔基质，优选蜂窝陶瓷片或金属蜂窝片，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，进一步优选上表面设有点阵状凹槽的蜂窝陶瓷片。上述方法1和方法2中，所述烘干处理的温度为100～200℃。上述方法1和方法2中，所述焙烧处理采用高于300℃的温度进行焙烧，优选采用600～900℃的温度进行焙烧。本技术的催化燃烧器可用于制备如燃气灶、燃气热水器、燃气取暖器、燃气锅炉或其他工业燃气干燥设备等燃烧器。上述燃气催化剂包括载体及催化活性组分，所述载体主要由氧化铝（Al2O3）和改性剂制成，所述改性剂选自于SiO2、CeO2、BaO、La2O3或ZrO2中的一种或两种或两种以上的组合；所述催化活性组分是Pt（铂）或Pd（钯）中的任意一种或两种。上述燃气催化剂中，载体的作用是为催化活性组分提供附着点，有利于增加燃气催化剂的稳定性；本技术人通过研究后发现，Al2O3具有良好的耐高温性能，在用作本技术的载体时，可将所述催化活性组分牢固吸附，表现出较好的高温稳定性。上述燃气催化剂中，改性剂的使用能够提高催化剂的耐高温性能，从而延长催化剂使用寿命，增强催化剂在高温下的稳定性。上述燃气催化剂中，改性剂的用量为载体总质量的0.1%～50%，则氧化铝的用量为载体总质量的50%～99.9%。上述燃气催化剂中，载体也可以不包含改性剂而主要由氧化铝构成，但是技术人通过研究发现，载体不包含改性剂时，其产品的高温稳定性不好，寿命低。上述燃气催化剂中，载体的晶粒粒径小于100nm。上述燃气催化剂中，催化活性组分能够催化燃气进行充分地燃烧，几乎不产生有害气体，从而防止环境、人体健康受损害。本技术人在对多种备选催化活性组分进行研究后发现：Pt、Pd对燃气的催化活性高于Fe、Mn、Co、Ni的氧化物，燃气在Pt或Pd催化下的燃烧温度一般低于1100℃，该温度下Pt或Pd具有较高的稳定性，故采用Pt或Pd中的任意一种或两种作为催化涂层的活性组分，使本技术所提供的燃气催化剂具有较高的催化活性及较长的使用寿命。上述燃气催化剂中，催化活性组分在整个催化剂中的含量是：催化活性组分占燃气催化剂总质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化燃烧器，其特征在于:该催化燃烧器包括基质(1)，以及涂覆于基质表面的燃烧催化剂层(2)，所述基质为蜂窝陶瓷片或金属蜂窝片。

【技术特征摘要】
1.一种催化燃烧器，其特征在于:该催化燃烧器包括基质(1)，以及涂覆于基质表面的燃烧催化剂层(2)，所述基质为蜂窝陶瓷片或金属蜂窝片。
2.根据权利要求1所述一种催化燃烧器，其特征在于:所述基质为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。
3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：林晓平，魏增潘，
申请(专利权)人：惠州市奥能科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：