[发明专利]一种火焰合成纳米颗粒的燃气配气设备

说明书

本发明属于配气设备相关技术领域，其公开了一种火焰合成纳米颗粒的燃气配气设备，所述燃气配气设备包括混合罐、连接于所述混合罐的燃烧器及多条输气管路，多条所述输气管路的一端分别连接于所述混合罐，另一端分别连接于主燃气源及多个辅助燃气源，多个所述辅助燃气源分别提供多种不同的辅助燃气；其中，多条所述输气管路均能各自单独被控制。所述燃气配气设备通过辅助燃气与主燃气的混合配气，使得燃气配气系统具备一定的灵活性和鲁棒性，维持纳米颗粒产品形状不受燃气成分波动的影响；且所述燃气配气设备的结构简单，灵活性及适用性均较好。

技术领域

本发明属于配气设备相关技术领域，更具体地，涉及一种火焰合成纳米颗粒的燃气配气设备。

背景技术

火焰合成纳米颗粒是一个高温气溶胶过程，包括前驱体化学反应、颗粒成核、表面生长、碰撞、凝并和烧结等颗粒动力学过程。火焰合成过程中组分浓度场、温度场、颗粒停留时间等会对纳米颗粒的尺寸、形貌、晶相等产生重要的影响。常规火焰合成纳米颗粒的过程主要通过调控高温区的颗粒停留时间和颗粒浓度，达到对纳米颗粒的尺寸、形貌和晶型的调控。以采用TiCl₄前驱体合成TiO₂纳米颗粒的过程为例，在较低温度下，TiCl₄与水蒸气发生水解反应占主导，生成球形的钙钛矿型颗粒；在较高温度下，TiCl₄与氧气发生氧化反应占主导，生成多面体的金红石型颗粒。

火焰合成所采用的燃气一般是甲烷、氢气、丙烷、一氧化碳等，不同燃料的热值、燃烧温度、碳氢比等存在明显差异，对纳米颗粒产品的形状具有较大影响。在实际生产中，火焰合成系统的设计一般需要选定某种燃料作为主燃料，比如使用最广泛的天然气(主成分甲烷)。针对选定的主燃料，需要考虑两方面的问题，一个是燃料气体成分的波动带来的影响；另一个是燃料的可替代性，随着各种燃气市价的变化，可以采用更便宜的其它燃气。因此燃气配气系统应具备一定的灵活性和鲁棒性，能够对不同的燃料进行混合配气以达到相同的燃烧效果，包括燃烧热功率、燃烧温度、烟气中组分浓度(如水蒸气)等。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种火焰合成纳米颗粒的燃气配气设备，所述燃气配气设备通过辅助燃气与主燃气的混合配气，使得燃气配气系统具备一定的灵活性和鲁棒性，维持纳米颗粒产品形状不受燃气成分波动的影响。另一方面，燃气供应不受限于使用单一燃气，石油气、焦炉气、合成气、生物沼气等工业副产品以及可再生能源成为更加经济的燃气选项。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种火焰合成纳米颗粒的燃气配气设备，所述燃气配气设备包括混合罐、连接于所述混合罐的燃烧器及多条输气管路，多条所述输气管路的一端分别连接于所述混合罐，另一端分别连接于主燃气源及多个辅助燃气源，多个所述辅助燃气源分别提供多种不同的辅助燃气；

其中，多条所述输气管路均能各自单独被控制。

进一步地，所述输气管路包括管道、气阀、干燥装置、流量控制计及压力表，所述气阀、所述干燥装置、所述流量控制计及所述压力表沿所述输气管路内的气体流动方向依次设置在所述管道上。

进一步地，所述主燃气源的压力及多个所述辅助燃气源的压力均高于所述混合罐的压力。

进一步地，所述主燃气为天然气、石油气、焦炉气、合成气或者生物沼气。

进一步地，所述辅助燃气为甲烷、氢气、一氧化碳或者乙烷。

进一步地，辅助燃气的路数为两路，两路所述辅助燃气的燃烧热值不同。

进一步地，两路所述辅助燃气与主燃气的碳氢比不同。