CN101614442A - 一种高温水裂解气体与燃料混烧获取更高热效率的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高温水裂解气体与燃料混烧以获取更高热效率的装置，主要由热水采暖主换热器、蒸汽发生室水位自动控制、两级燃烧段及燃料自动控制、热水采暖包括生活热水自动控制、热风温度自动控制部分。供室内通风换气，自动调节室内温度，水箱供水自动控制等。本发明直接针对全球性能源环保所面临的挑战和现有燃烧设备性能不理想等问题，可更换燃料进行燃烧，形体精巧、智能控制。本发明其特点在于第二燃烧段为高温节能燃烧区即高能量反应区。根据需要可自行安装或卸去换热部分。卸去换热的上部，其下部的燃烧部分作家庭、单位和酒店等炒菜做饭。装上换热上部后，就是一套性能优异、低耗燃料、高能量燃烧、微排放、智能化的燃烧设备。
Description
技术领域
本发明涉及通过燃料燃烧产生的高温将水裂解成氢气和氧气、与燃料混烧获取更高热效率的装置。
背景技术
水在高温和压力等条件下可裂解为氢气和氧气，氢气可以燃烧，其燃烧热值非常高。氧气可以助燃，使燃烧更加充分，对节能环保非常有益。人类的能源环保问题是世界各界普遍关心和亟待解决的问题，实际上却非常难以解决。能源问题日渐突出，制约着世界各国的发展进程。世界性的气候变暖，天灾的增多，与我们没能很好保护环境，无节制排放有直接关系。现有技术中的各种燃烧设备，普遍存在着制造耗材多、能耗高、效率低、排放不达标、功能单一等不足之处。
发明内容
本发明的目的，在于针对全球性能源环保的需求，应对现有燃烧设备的性能不理想等问题，而提供一种以高温水裂解得到的气体与燃料混烧、获取更高热效率的装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种高温水裂解气体与燃料混烧获取更高热效率的装置，分为上下两个大部分，即上部的换热部分和下部的燃烧部分。所述的上部换热部分包括热水采暖主换热器和它上面的热风主换热器，热风主换热器的上部连通烟气通道，沿烟气通道的侧外壁有空气进气流道；所述的下部燃烧部分包括高能量反应区，高能量反应区的中心有烧干气体裂解室，烧干气体裂解室上带有裂解气体分流锥及喷嘴，烧干气体裂解室中两边各设一个套式水蒸汽发生室，烧干气体裂解室中下部设有大气式燃烧器，大气式燃烧器上连有火焰温度检测电极；高能量反应区的下部为水箱，在水箱与热水采暖主换热器之间安装有主换热器自动给水系统。
在热水采暖主换热器的外侧有主换热器水位传感器，热水采暖主换热器的另一侧向外连接了热水采暖供水出口、生活用水冷水进口、热水取暖回水和生活热水出口；还连接了水温传感器；
所述的热水采暖主换热器的换热管为数个排列有序的翅片强化换热管，换热管内为高温烟道，提供采暖用热水；采暖主换热器内置盘管式换热器，提供生活用热水。所述的热风主换热器的换热管为多根上下多层往复排列有序的翅片强化换热管，管内为有余热的空气，管外为烟道。新鲜空气由带翅片管的余热回收管经空气进气流道由风机将有余热的新鲜空气送入热风主换热器的管道中换热，由热风出口送入室内。空气进气流道上加装有余热回收管。
高能量反应区的一端连接有热风出口，热风出口连接有热风温度传感器，该热风温度传感器由导线与连接在空气进气流道中的风机联接。高能量反应区外部装接了杠杆式燃气流量自动调节阀，该杠杆式燃气流量自动调节阀与联接于大气式燃烧器口部的单向燃气阀联接；高能量反应区外部还装有燃气节止阀、双控燃气阀，以及由传感器自动控制燃烧器点火的燃气组合阀。
套式水蒸汽发生室，其上面是二级汽/水分离室，内侧面是蒸汽烧干室，蒸汽烧干室邻接裂解气体分配室，裂解气体分配室的口部设有外环板式裂解气体喷嘴和盘管式裂解气体喷嘴；在其中一个套式水蒸汽发生室外部连接了蒸汽发生室水位传感器，蒸汽发生室水位传感器与套式水蒸气发生室自动给水系统联接；在其中一个二级汽/水分离室外部连接了装有压力表的水蒸气超定压自动排气安全阀；所述的蒸气烧干室与烧干气体裂解室均设计为多层往复迷宫式结构，裂解后的气体由外环板式喷嘴、盘管式喷嘴、分流锥式中心喷嘴喷出。
水箱中有水箱水位视窗和浮球式自来水自动进水阀以及水箱换热器，水箱外部设有温水阀；水箱与外部的自来水管之间接有水阀，并装有手工加水漏斗。
热水采暖供水出口上安装有闭式膨胀罐，在闭式膨胀罐上端设有自动排气阀和安全阀，侧部装有压力表。
所述的作为换热部分的上部分可以拆卸，拆卸下来后，所剩的下部分即成为做饭炉具，可供家庭和单位、酒店炒菜做饭之用；装上换热的上部分之后即成为一套低耗、高能、微排、智能化的燃烧设备。这种多功能的装置实际上可烧多种燃料，通过更换燃料燃烧部分，也就是更换固体、液体、气体燃料的燃烧器，便能使该装置燃烧固体、液体、气体燃料，使之作为一种高温水裂解气体与燃料混烧获取更高热效率装置的燃烧器。
所述的裂解反应条件如下，一般的反应时间为0.1～0.8S；一般的反应温度即通常的裂解温度在700～900℃，一般情况下保持压力在0.2～0.6Mpa。
本发明装置由五大部分组成：热水采暖主换热器；蒸汽发生室的水位由水位传感器控制微型水泵来保证水位的自动控制。燃烧器两级燃烧段及燃料控制；热水采暖主换热器的水位由水位传感器发出信号，由热水采暖主换热器自动给水系统来保证水位的自动控制。热风温度由热风温度传感器控制风机转速来自动调节热风温度，供室内通风换气(新鲜空气)调节室内温度，保证室内空气质量；水箱供水由浮球式自来水进水阀自动控制水位。
本发明高温水裂解气体与燃料混烧获取更高热效率装置的优点在于：可卸去换热的上部，下部的燃烧部分可作家庭、酒店等炒菜做饭用。装上焕热的上部就是一套性能优异、低耗燃料、高能量燃烧、微排放、智能化的燃烧设备，是多功能、环保节能的理想设备，形体精巧。
附图说明
图1为本发明装置的整体结构示意图；
图2为下部燃烧部分的结构示意图。
图中：1.压力表；2.热风温度传感器；3.热风出口；4.热水采暖主换热器自动给水系统；5.热水采暖主换热器水位传感器(设有水位视窗)；6.热水采暖主换热器；7.热风主换热器；8.风机；9.余热回收管；10.空气进气流道；11.烟气通道；12.自动排气阀；13.安全阀；14.闭式膨胀罐；15.压力表；16.热水采暖供水出口；17.生活用水冷水进口；18.采暖水温传感器；19.采暖循环；20.生活热水出口；21.热水采暖回水；22.循环泵；23.高能量反应区；24.杠杆式燃气流量自动调节阀；25.外环板式裂解气体喷嘴；26.二级汽/水分离室；27.盘管式裂解气体喷嘴；28.燃气节止阀；29.套式水蒸汽发生室；30.单向燃气阀；31.燃气传感器自动控制燃气电磁组合阀；32.双控燃气阀；33.迷宫式蒸汽烧干室；34.裂解气体分配室；35.生活用热水供水泵；36.水阀；37.浮子式自来水自动进水阀；38.水箱水位视窗；39.大气式燃烧器；40.火焰温度检测电极；41.水箱换热器；42.多层迷宫式烧干气体裂解室；43.分流锥式裂解气体中心喷嘴；44.在此区域可调换用，气体、液体、固体燃料燃烧器；45.套式水蒸汽发生室自动给水系统；46.水箱；47.套式水蒸气发生室水位传感器；48.水蒸气超定压自动排气安全阀；49.水阀；50.手动水漏斗。
具体实施方式
参见图1，水箱46中的水由浮球式自来水自动进水阀37控制其水位，由漏斗50实现手工加水，并有水箱水位视窗38来监视。大气式燃烧器39由双控燃气阀32，单向燃气阀30，杠杆式燃气流量自动调节阀24，燃气节止阀28组成；燃气总阀由燃气传感器自动控制燃气电磁组合阀31(控制燃烧器点火)。由采暖水温传感器18和火焰温度检测电极40负责发出信号，燃气传感器自动控制燃气电磁组合阀31正常工作。
通过大气式燃烧器39的燃烧，达到高温，将水变为水蒸汽。生成的水蒸汽依靠膨胀力被进入迷宫式蒸汽烧干室33，此时在高温、高压的作用下，呈超临界状态(374.2℃以上)。然后通过管道进入高温(温度为700～900℃)、高压(压力为0.2～0.6MPa)多层迷宫套式裂解室42，经过0.1～0.8S的时间，大部分的H-O键断开，大部分的水分子被裂解。裂解后，有一部分混合气体从多层迷宫套式裂解室42的上部的分流锥式中心喷嘴43经分流锥分流喷出，还有一部分混合气体，经裂解气体分配室34进入盘管式喷嘴27、外环板式喷嘴25等，喷向由碳氢化合物气体反应燃烧的高能量反应区23的火焰中，产生高燃烧热。由于还有一小部分没有被完全裂解的超临界高温、高压气体与火焰的碳氢化合物反应，又生成大量的氢气、一氧化碳、氧气，而氢气、一氧化碳在火焰中瞬间燃烧，并且氧气助燃，使之放出更高的燃烧热，即生成大量反应热，其间的化学反应包括：
为实现水裂解目的，必须具备三项裂解条件，即：裂解装置、水的提供和反应条件，反应条件包括裂解时间为0.1～0.8S，裂解温度700～900℃，裂解压力0.2～0.6Mpa。裂解装置包括大气式燃烧器39，套式水蒸汽发生室29、二级汽/水分离室26、水蒸汽发生室配备的自动给水系统45、水蒸汽超定压自动排气安全阀48、水蒸汽发生室配备的水位传感器47和压力表1，以及蒸汽烧干室33、烧干气体高温高压裂解室42、裂解气体分配室34、裂解气体喷嘴(包括盘管式裂解气体喷嘴27、外环板式裂解气体喷嘴25、多层迷宫套式裂解气体室42上部的分流锥式中心喷嘴43等。这里说明在虚线42区域可设计调换使用：大气式气体燃烧器39、固体燃烧器或液体燃烧器43的燃烧为第一级燃烧。水裂解后的高温、高压的气体经过所述的各型喷嘴42、25、27喷向由第一级燃烧的火焰中，形成的高能量反应区23，在高能量反应区23中进行的燃烧为第二级燃烧。
杠杆式燃气流量自动调节阀24是为本发明高温水裂解气体与燃料混烧获取更高热效率的装置下部的燃烧部分而设计的。当用于炒菜、做饭时，首先关闭双控燃气阀32，开启燃气节止阀28，由燃气传感器自动控制燃气电磁组合阀31提供燃气，杠杆式燃气流量自动调节阀24开始工作。其工作原理是：当炒菜或做饭的锅放上去后，杠杆式燃气流量自动调节阀24正常提供燃气，单向燃气阀30开启给大气式燃烧器39正常提供燃气，大气式燃烧器39正常燃烧。当锅取下后，杠杆式燃气流量自动调节器24自动将燃气流量关小，大气式燃烧器39小火焰燃烧。杠杆式燃气流量自动调节阀24的设置在使用过程中有明显的节能效果。当装上换热的上部就要关闭燃气节止阀28，同时也就关闭了杠杆式燃气流量自动调节阀24和单向燃气阀30。开启双控燃气阀32后，由燃气传感器自动控制燃气电磁组合阀31提供燃气，大气式燃烧器39即可正常工作。
热水采暖主换热器6是数个排列有序的翅片强化换热管，在热水采暖主换热器6内，在数个排列有序的翅片强化换热管的外周，盘绕一根由上而下螺旋盘管，也就是在热水采暖主换热器内又安放了一个内置式生活热水换热器，共同组成了热水采暖主换热器6。当热水采暖主换热器的水温设定后，由采暖水温传感器18自动控制燃烧器39的燃气流量，也就是控制燃烧器39的燃烧热来控制水温，由自动控制燃气电磁组合阀31来完成。热水采暖主换器的水位由水位传感器5发出信号，由自动给水系统4来控制。热水采暖主换热器6配有闭式膨胀罐14，闭式膨胀罐14上装有压力表15，自动排气阀12和安全阀13。与采暖循环系统19、循环泵22相连通，由热水采暖回水管21回到热水采暖主换热器6中。生活用水由冷水进口17和生活用水热水出口20提供生活用热水。
热风主换热器7是为室内通风换气(新鲜空气)调节室内温度，并配有可调速低噪音风机8，由热风温度传感器2控制风机的转速。余热回收管9接收烟气通道11中的余热，由空气进气流道10接受新鲜空气，同时由余热回收管9给新鲜空气加温。与热风主换热器7、热风出口3相连通。
参见图2，套式水蒸汽发生室29为中空套式，套的中下部为其加热(在节能的情况下)与一、二级汽/水分离室26，并蒸汽烧干室33相连通。蒸汽烧干室33与烧干气体裂解室42都采用多层往复迷宫式气体流道烧干裂解方式。裂解气体喷嘴相互连通。喷嘴包括：外环板式喷嘴25，盘管式喷嘴27，分流锥式中心喷嘴43，由图2中所示。
水箱内设有浮球式自来水自动进水阀37、剩余蒸汽换热器41、水位视窗38、手工加水漏斗50。
热水采暖主换热器6的换热管为数个排列有序的翅片强化换热管，换热管内为高温烟道，换热管外为水)，提供采暖用热水。采暖主换热器6内置盘管式换热器(管内管外均为水)提供生活用热水。热风主换热器7的换热管为多根上下多层往复排列有序的翅片强化换热管，管内为有余热的空气，管外为烟道11。新鲜空气由带翅片管的余热回收管9经空气进气流道10由风机8将有余热的新鲜空气送入热风主换热器7的管道中换热，由热风出口3送入室内。
图示的第一级燃烧部分可通过设计更换固体、液体、气体燃料的燃烧器，使该装置燃烧固体、液体、气体燃料。作为一种高温水裂解气体与燃料混烧获取更高热效率装置的燃烧器。该装置下部的燃烧部分，为节省燃气而设计的杠杆式燃气流量自动调节阀24，其工作原理是：对杠杆一端施加压力，杠杆式燃气流量自动调节阀24，自动打开，燃气流量正常，大气式燃烧器39正常燃烧。相反，杠杆一端没有压力存在，杠杆自动弹起，杠杆式燃气流量自动调节阀24，自动关小燃气流量，大气式燃烧器39小火焰燃烧。
蒸气烧干室33与烧干气体裂解室42都设计成多层往复迷宫式裂解方式，裂解后的气体由喷嘴喷出，喷嘴包括：外环板式喷嘴25，盘管式喷嘴27，分流锥式中心喷嘴33等。
Claims (10)
1.一种高温水裂解气体与燃料混烧获取更高热效率的装置，分为上下两个大部分，即上部的换热部分和下部的燃烧部分，其特征在于：所述的上部换热部分包括热水采暖主换热器和它上面的热风主换热器，热风主换热器的上部连通烟气通道，沿烟气通道的侧外壁有空气进气流道；所述的下部燃烧部分包括高能量反应区，高能量反应区的中心有烧干气体裂解室，烧干气体裂解室上带有裂解气体分流锥及喷嘴，烧干气体裂解室中两边各设一个套式水蒸汽发生室，烧干气体裂解室中下部设有大气式燃烧器，大气式燃烧器上连有火焰温度检测电极；高能量反应区的下部为水箱，在水箱与热水采暖主换热器之间安装有主换热器自动给水系统。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：在热水采暖主换热器的外侧有主换热器水位传感器，热水采暖主换热器的另一侧向外连接了热水采暖供水出口、生活用水冷水进口、热水取暖回水和生活热水出口；还连接了水温传感器；
所述的热水采暖主换热器的换热管为数个排列有序的翅片强化换热管，换热管内为高温烟道，提供采暖用热水；采暖主换热器内置盘管式换热器，提供生活用热水；
所述的热风主换热器的换热管为多根上下多层往复排列有序的翅片强化换热管，管内为有余热的空气，管外为烟道；新鲜空气由带翅片管的余热回收管经空气进气流道由风机将有余热的新鲜空气送入热风主换热器的管道中换热，由热风出口送入室内。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述高能量反应区的一端连接有热风出口，热风出口连接有热风温度传感器，该热风温度传感器由导线与连接在空气进气流道中的风机联接。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的套式水蒸汽发生室，其上面是二级汽/水分离室，内侧面是蒸汽烧干室，蒸汽烧干室邻接裂解气体分配室，裂解气体分配室的口部设有外环板式裂解气体喷嘴和盘管式裂解气体喷嘴；在其中一个套式水蒸汽发生室外部连接了蒸汽发生室水位传感器，蒸汽发生室水位传感器与套式水蒸气发生室自动给水系统联接；在其中一个二级汽/水分离室外部连接了装有压力表的水蒸气超定压自动排气安全阀；所述的蒸气烧干室与烧干气体裂解室均设计为多层往复迷宫式结构，裂解后的气体由外环板式喷嘴、盘管式喷嘴、分流锥式中心喷嘴喷出。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的水箱中有水箱水位视窗和浮球式自来水自动进水阀以及水箱换热器，水箱外部设有温水阀；水箱与外部的自来水管之间接有水阀，并装有手工加水漏斗。
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的热水采暖供水出口上安装有闭式膨胀罐，在闭式膨胀罐上端设有自动排气阀和安全阀，侧部装有压力表。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：高能量反应区外部装接了杠杆式燃气流量自动调节阀，该杠杆式燃气流量自动调节阀与联接于大气式燃烧器口部的单向燃气阀联接；高能量反应区外部还装有燃气节止阀、双控燃气阀，以及由传感器自动控制燃烧器点火的燃气组合阀。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的作为换热部分的上部分可以拆卸，拆卸下来后，所剩的下部分即成为做饭炉具，可供家庭和单位、酒店炒菜做饭之用；装上换热的上部分之后即成为一套低耗、高能、微排、智能化的燃烧设备。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的裂解反应条件如下，一般的反应时间为0.1～0.8S；一般的反应温度即通常的裂解温度在700～900℃，一般情况下保持压力在0.2～0.6Mpa。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：在所述空气进气流道上加装有余热回收管。
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