高温水蒸汽与金属粉氧化燃烧装置

技术领域

本发明涉及高温水蒸汽与金属粉氧化燃烧领域。

背景技术

自 20 世纪 60 年代以来，国内外学者针对铝颗粒燃烧开展了大量研究，阐述了单颗粒燃烧特性与机理，并形成了不同类型的点火、燃烧模型，然而，颗粒表面氧化层的燃烧抑制作用及反应的尺度效应使铝颗粒燃烧过程异常复杂，目前，针对单颗粒燃烧的实验、理论研究较多，主要集中于机理研究，将铝颗粒与高温水蒸汽氧化燃烧，生成铝氧化物，放出热量，生成氢气，氢气与氧气混合燃烧，放出热量生成水，用于加热锅炉和或蒸汽装置，推动发动机旋转，至今，尚未检索到相关报道。

金属粉与高温水蒸汽反应装置内设旋转轴，旋转轴上制作金属棒，旋转轴一端安装电机，电机带动旋转轴上金属棒高速旋转，旋转轴上金属棒撞击金属粉或金属液，金属棒撞击金属粉表面氧化物，使氧化物脱离金属粉表面，金属棒撞击金属液，使金属液破碎，金属棒搅拌高温水蒸汽，推动高温水蒸气与金属粉或金属液前行，金属粉或金属液与高温水蒸汽发生氧化反应，生成金属氧化物，放出热量，生成氢气，氢气与氧气或空气中氧气混合，燃烧，放出热量，生成水，火焰由金属粉氧化燃烧装置出口射出的燃烧装置，尚未检索到相关报道。

发明内容

1、水蒸汽加热装置将水蒸汽加热制成高温水蒸汽，高温水蒸汽与金属粉混合，高温水蒸汽加热金属粉，金属粉与高温水蒸汽中氧发生反应，生成金属氧化物，放出热量，生成氢气。2、金属粉与高温水蒸汽反应装置内设旋转轴，旋转轴上制作金属棒，旋转轴一端安装电机，电机带动旋转轴上金属棒高速旋转，高速旋转金属棒撞击金属粉或金属液，将团聚金属粉撞击破碎，将金属粉表面氧化物撞击分离，解决团聚金属粉和金属粉表面金属氧化物阻碍金属粉与水蒸汽中氧发生氧化反应问题，将金属液撞击成更小液滴，金属棒搅拌高温水蒸汽，使金属粉颗粒相互撞击，使金属粉与水蒸汽摩擦，金属粉或金属液与高温水蒸汽发生反应，生成金属氧化物，放出热量，生成氢气。3、金属棒在旋转轴上螺旋线排布，旋转轴带动金属棒旋转，螺旋线排布的金属棒推动金属氧化物进入氢气分离装置，解决金属氧化物沉积在金属粉与高温水蒸汽反应装置下部，无法进入氢气分离装置内问题。4、金属粉与高温水蒸汽反应装置内设旋转轴，旋转轴上制作螺旋叶片，旋转轴一端安装电机，电机带动旋转轴上螺旋叶片旋转，螺旋叶片推动金属氧化物进入氢气分离装置，解决金属氧化物沉积在金属粉与高温水蒸汽反应装置下部，无法进入氢气分离装置内问题。5、金属粉输送装置外设加热装置，加热装置加热金属粉，热金属粉降低金属粉吸收高温水蒸汽热量，加速金属粉与高温水蒸汽氧化反应。6、金属水蒸汽加热装置内设多腔，外设隔热保温材料，隔热保温材料外缠绕电磁感应线圈，进气端设水蒸汽分流腔，出气端设水蒸汽汇流腔，电磁感应线圈加热金属水蒸汽加热装置，优点是：1、进气端设水蒸汽分流腔，水蒸汽分流腔将水蒸汽分别进入水蒸汽加热装置多腔内，电磁感应加热线圈加热金属水蒸汽加热装置，金属水蒸汽加热装置和多腔筋共同加热水蒸汽，提高加热效率。2、出气端设水蒸汽汇流腔，解决多腔高温水蒸汽汇流输出问题。

本发明提出的高温水蒸汽与金属粉氧化燃烧装置，水蒸汽发生器将水转化成水蒸汽，水蒸汽送人水蒸汽加热装置内，水蒸汽加热装置将水蒸汽加热到300-1100℃高温，高温水蒸汽送入金属粉与高温水蒸汽反应装置内与金属粉混合，高温水蒸汽加热金属粉，金属粉与高温水蒸汽反应装置内设旋转轴，旋转轴上制作金属棒，旋转轴一端安装电机，电机带动旋转轴上金属棒高速旋转，旋转轴上金属棒撞击金属粉或金属液，金属棒撞击金属粉表面氧化物，使氧化物脱离金属粉表面，金属棒撞击金属液，使金属液破碎，金属棒搅拌高温水蒸汽，推动高温水蒸气与金属粉或金属液前行，金属粉或金属液与高温水蒸汽发生氧化反应，生成金属氧化物，放出热量，生成氢气，氢气与氧气或空气中氧气混合，燃烧，放出热量，生成水，火焰由金属粉氧化燃烧装置出口射出，金属氧化物排出沉淀。

本发明提出的另一种高温水蒸汽与金属粉氧化燃烧装置，，高温水蒸汽与铝粉混合，高温水蒸汽加热铝粉，铝粉与高温水蒸汽反应装置内设旋转轴，旋转轴上制作金属棒，旋转轴一端安装电机，电机带动旋转轴上金属棒高速旋转，旋转轴上金属棒撞击铝粉或铝液，金属棒撞击铝粉表面氧化物，使铝氧化物脱离铝粉，金属棒撞击铝液，使铝液破碎，金属棒搅拌高温水蒸汽，推动高温水蒸气与铝粉或铝液前行，铝粉或铝液与高温水蒸汽发生氧化反应，生成AL2O3，放出热量，生成氢气，氢气与氧气或空气中氧气燃烧，放出热量，生成水，火焰由金属粉氧化燃烧装置出口射出，AL2O3落入氧化物容器内， AL2O3回收用于冶金或化工原料。

本发明提出的另一种高温水蒸汽与金属粉氧化燃烧装置，水蒸汽发生器将水转化成水蒸汽，水蒸汽加热装置将水蒸汽加热到600-1100℃高温水蒸汽，高温水蒸汽与铝粉和镁粉混合，高温水蒸汽加热铝粉和镁粉，铝粉和镁粉与高温水蒸汽反应装置内设旋转轴，旋转轴上制作金属棒，旋转轴一端安装电机，电机带动旋转轴上金属棒高速旋转，旋转轴上金属棒撞击铝粉和镁粉或铝镁液，金属棒撞击铝粉和镁粉表面氧化物，使氧化物脱离铝粉和镁粉表面，金属棒撞击铝镁液，使铝液和镁液破碎，金属棒搅拌高温水蒸汽，推动高温水蒸气与铝粉和镁粉或铝液和镁液前行，铝粉和镁粉或铝液和镁液与高温水蒸汽发生氧化反应，生成铝氧化物，镁氧化物，沉淀，放出热量，生成氢气，氢气与氧气或空气中氧气燃烧，放出热量，生成水，火焰由金属粉氧化燃烧装置出口射出，铝氧化物，镁氧化物落入氧化物容器内。

本发明进一步改进方案是：金属粉与高温水蒸汽反应装置外缠绕保温材料和电磁加热线圈，电磁加热线圈电磁线加热金属粉与高温水蒸汽反应装置内金属粉、金属棒、金属轴，金属粉、金属棒、金属轴加热高温水蒸汽，加速金属粉与高温水蒸汽氧化反应速度。

本发明进一步改进方案是：金属粉定量输送装置设金属粉加热装置，金属粉加热装置加热金属粉，优点是：高温金属粉减少水蒸汽降温，加快高温金属粉与高温水蒸汽氧化反应速度。

本发明进一步改进方案是：金属水蒸汽加热装置内设多腔，外设隔热保温材料，进气端设水蒸汽分流腔，出气端设水蒸汽汇流腔，水蒸汽发生器将水转化成水蒸汽进入盖水蒸汽分流腔内，分流腔内水蒸汽分别进入金属水蒸汽加热装置多腔内，电磁感应加热线圈加热金属水蒸汽加热装置，金属水蒸汽加热装置和多腔筋加热水蒸汽，高温水蒸汽进入水蒸汽汇流腔内，水蒸汽汇流腔内高热水蒸汽输入金属粉与高温水蒸汽反应装置内。

本发明进一步改进方案是：高温水蒸汽与金属粉氧化燃烧装置出口前端设氧化物存储装置，金属氧化物落入氧化物存储装置内，利于金属氧化物回收。

本发明进一步改进方案是：金属粉与高温水蒸汽发生反应放出热量与氢气与氧气或空气中氧气燃烧放出热量加热锅炉。

本发明进一步改进方案是：金属粉与高温水蒸汽发生反应放出热量与氢气与氧气或空气中氧气燃烧放出热量加热蒸汽装置，蒸汽装置推动发动机旋转。

本发明进一步改进方案是：金属粉与高温水蒸汽发生反应放出热量与氢气与氧气或空气中氧气燃烧放出热量汇合用于金属冶炼或化工。

金属粉包括：铝粉，铝镁粉，铝镁锂粉，及其合金粉。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1是具有本发明技术特征的制取高温水蒸汽装置断面图。

图2是图1A-A剖视图。

图3是带有高速旋转螺旋柱搅拌的高温水蒸汽与铝粉氧化燃烧装置断面图。

图4是喷火口B向视图。

图5是带有高速旋转螺旋柱搅拌的高温水蒸汽与铝粉、镁粉氧化燃烧装置断面图。

图6是喷火口B向视图。

具体实施例

实施例1

制取高温水蒸汽装置断面图如图1所示，图2是图1A-A剖视图，图3是带有高速旋转螺旋柱搅拌的高温水蒸汽与铝粉氧化燃烧装置断面图，图4是喷火口B向视图，其中：1是水蒸汽发生器，2是单向阀，3是高温水蒸汽装置，4是连接筋，5是高温水蒸汽装置内环， 6是高温水蒸汽装置水蒸汽腔，7是隔热材料，8是电磁感应铜管，9是铜管循环冷却水，10是水蒸汽分流锥， 11是水蒸汽进气口，12是水蒸汽分流腔，13是水蒸汽汇流腔，14是高温水蒸汽输出口，15是进气端分流腔内水蒸汽，16是高温水蒸汽装置内水蒸汽，17是出气端汇流腔内高温水蒸汽，18是铝粉与高温水蒸汽反应装置，19是反应装置后法兰， 20是高温水蒸汽反应装置轴前支架，21是火焰喷射口，22是前自润滑轴承， 23是高温水蒸汽反应装置轴后支架，24是后自润滑轴承，25是旋转轴，26是螺旋柱，27是垂直柱，28是前轴承柱，29是后轴承柱，30是轴后法兰，31是隔热垫，32是电机，33是电机输出轴，34是电机输出轴法兰，35是高温水蒸汽切向入口，36是切向进入高温水蒸汽，37是铝粉输入管，38是加热器，39是铝粉输入口，40是铝粉，41是铝粉与高温水蒸汽反应装置内高温水蒸汽，42是金属粉与高温水蒸汽反应装置内熔融态铝，43是熔融态铝和高温水蒸汽混合物，44是沉淀AI2O3，45是保温材料，46是电磁感应加热管，47是水蒸汽氧化和氢气燃烧火焰， 48是AI2O3存储容器。

如图1、图2所示，制取高温水蒸汽：水蒸汽发生器1将水加热制成水蒸汽，水蒸汽通过单向阀2进入水蒸汽分流腔12内，水蒸汽分流锥10将水蒸汽分流腔12内进气端分流腔内水蒸汽15分散到高温水蒸汽装置水蒸汽腔6内，电磁感应铜管10产生中高频电感加热高温水蒸汽装置3，高温水蒸汽装置3加热连接筋4、高温水蒸汽装置内环5和高温水蒸汽装置内水蒸汽16，高温水蒸汽装置水蒸汽腔6内水蒸汽16汇集到水蒸汽汇流腔13内，出气端汇流腔内高温水蒸汽17通过高温水蒸汽输出口14切向进入金属粉与高温水蒸汽反应装置18内与铝粉混合。

如图3所示，带有高速旋转螺旋柱搅拌的高温水蒸汽与铝粉氧化燃烧装置：加热到800-1100℃的高温水蒸汽17通过高温水蒸汽输出口14和高温水蒸汽切向入口35切向进入铝粉与高温水蒸汽反应装置18腔内，加热管38加热的铝粉40进入铝粉与高温水蒸汽反应装置18腔内，切向高温水蒸汽36携带加热的铝粉40在铝粉与高温水蒸汽反应装置18腔内旋转前行，电磁感应加热管46和切向高温水蒸汽306将加热的铝粉40融化成熔融态，高速旋转的螺旋柱26和垂直柱27将熔融态铝42及表面氧化物撞击破碎，熔融态铝42与高温水蒸汽反应装置内高温水蒸汽41中氧发生反应，生成AI2O3 44，放出热量，沉淀，生成氢气，熔融态铝粉42、高温水蒸汽41、AI2O3 44、氢气在旋转螺旋柱26的推动下由铝粉与高温水蒸汽反应装置18火焰喷射口21射出，氢气与氧气混合燃烧，放出热量，生成水，高温水蒸汽41与熔融态铝42氧化放出热量，加热锅炉或加热蒸汽装置，蒸汽装置推动发动机旋转，AI2O3 44落入AI2O3存储容器48中，AI2O3回收，用于冶金或化工原料。

实施例2

制取高温水蒸汽装置断面图如图1所示，图2是图1A-A剖视图，图5是带有高速旋转螺旋柱搅拌的高温水蒸汽与铝镁粉氧化燃烧装置断面图，图6是喷火口C向视图，其中：1是水蒸汽发生器，2是单向阀，3是高温水蒸汽装置，4是连接筋，5是高温水蒸汽装置内环， 6是高温水蒸汽装置水蒸汽腔，7是隔热材料，8是电磁感应铜管，9是铜管循环冷却水，10是水蒸汽分流锥， 11是水蒸汽进气口，12是水蒸汽分流腔，13是水蒸汽汇流腔，14是高温水蒸汽输出口，15是进气端分流腔内水蒸汽，16是高温水蒸汽装置内水蒸汽，17是出气端汇流腔内高温水蒸汽， 49是高温水蒸汽反应装置，50是反应装置后法兰， 51是高温水蒸汽反应装置轴前支架，52是火焰喷射口，53是前自润滑轴承， 54是高温水蒸汽反应装置轴后支架，55是后自润滑轴承，56是旋转轴，57是螺旋柱，58是垂直柱，59是前轴承柱，60是后轴承柱，61是轴后法兰，62是隔热垫，63是电机，64是电机输出轴，65是电机输出轴法兰，66是高温水蒸汽切向入口，67是切向进入高温水蒸汽，68是铝粉和镁粉输入管，69是加热器，70是铝粉和镁粉输入口，71是铝粉和镁粉，72是铝粉和镁粉与高温水蒸汽反应装置内高温水蒸汽，73是熔融态铝和熔融态镁，74是熔融态铝和和熔融态镁与高温水蒸汽混合物，75是沉淀AI2O3，76是沉淀 MeO，77是保温材料，78是水蒸汽氧化和氢气燃烧火焰， 79是AI2O3和MgO存储容器。

如图1、图2所示，制取高温水蒸汽：水蒸汽发生器1将水加热制成水蒸汽，水蒸汽通过单向阀2进入水蒸汽分流腔12内，水蒸汽分流锥10将水蒸汽分流腔12内进气端分流腔内水蒸汽15分散到高温水蒸汽装置水蒸汽腔6内，电磁感应铜管10产生中高频电感加热高温水蒸汽装置3，高温水蒸汽装置3加热连接筋4、高温水蒸汽装置内环5和高温水蒸汽装置内水蒸汽16，高温水蒸汽装置水蒸汽腔6内水蒸汽16汇集到水蒸汽汇流腔13内，汇流腔内高温水蒸汽17通过高温水蒸汽输出口14切向进入高温水蒸汽反应装置49内。

如图5所示，带有高速旋转螺旋柱搅拌的高温水蒸汽与铝粉、镁粉氧化燃烧装置：加热到600-1100℃的高温水蒸汽17通过高温水蒸汽输出口14和高温水蒸汽切向入口66切向进入铝镁粉与高温水蒸汽反应装置49腔内，高温水蒸汽67携带加热的铝镁粉71在铝镁粉与高温水蒸汽反应装置49内旋转前行，高温水蒸汽72将加热的铝镁粉71融化成熔融态铝和熔融态镁73，高速旋转的螺旋柱57和垂直柱58将熔融态铝和熔融态镁73及表面氧化物撞击破碎，熔融态铝和熔融态镁73与高温水蒸汽反应装置内高温水蒸汽72中氧发生反应，生成AI2O3 75和MgO 76，放出热量，沉淀，生成氢气，高温水蒸汽72、AI2O375、MgO 76、氢气在旋转螺旋柱57的推动下由铝镁粉与高温水蒸汽反应装置52出口射出，氢气与氧气混合燃烧，放出热量，高温水蒸汽72与熔融态铝镁73氧化放出热量，加热锅炉或加热蒸汽装置，蒸汽装置推动发动机旋转，AI2O3 75、MgO 76落入氧化物存储容器79中，AI2O3 75、MgO 76回收，分离，用于冶金或化工原料。