CN105157029B - 一种用于向燃烧设备提供氢氧混合气体的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于向燃烧设备提供氢氧混合气体的系统，包括：电解槽，用于电解产生氢氧混合气体；温度调节罐，置于电解槽上方，与电解槽连通，用于对电解槽电解后排出的氢氧混合气体进行冷却降温；气水分离器，置于温度调节罐上方，与温度调节罐连通，用于对温度调节罐排出的氢氧混合气体进行气水分离；气体采集装置，与气水分离器连通，用于收集气水分离器分离出的氢氧混合气体；防逆火装置，设置在氢氧气体输出管道上，用于防止火花向氢氧气体输出管道逆火。本发明可防止氢气和氧气重新结合成水分子，并提高氢氧混合气体的纯度和质量，阻火性能优越，安全性高，系统可靠性强。

Description

一种用于向燃烧设备提供氢氧混合气体的系统

技术领域

本发明涉及氢氧发生领域，特别是涉及一种用于向燃烧设备提供氢氧混合气体的系统。

背景技术

目前的燃煤设备由于煤炭燃烧不充分，导致浪费能源和污染环境。作为燃烧设备的辅助燃烧装置的氢氧发生器，主要是在电解槽中安装正负导电极，然后分别接上直流电源将水电解产生氢气和氧气。可用于柴油机、汽油机、内燃机提供动力的交通工具或发电系统，可以提高内燃机燃烧效率，降低燃料消耗，增加功率，减少废气排放，降低内燃机积炭，提高内燃机寿命。

然而，现有技术的氢氧发生器包括电解槽、设置在电解槽上端的出气口和设置在电解槽内部的正负电极，其中，出气口直接与内燃机的进气导管连接。但是由于正负导电极的发热量大，在产生氢气和氧气时的气体温度高，原子更加活跃，稳定性差。此时，氢原子与氧原子容易重新结合，形成水分子，使产生氢气与氧气的效率低。

此外，氢氧混合气体燃烧速度快，穿透能力强，使用中极易回燃，一定条件下甚至发生爆燃，因此在使用中必须设置防回火装置。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于向燃烧设备提供氢氧混合气体的系统，主要用于解决现有技术中的氢氧发生器其氢氧容易结合、罐内气体过多，回火后爆炸损坏设备、威胁人身安全、安全性差的问题。

依据本发明的一个方面，提供了一种用于向燃烧设备提供氢氧混合气体的系统，包括：电解槽，与供水装置连接，内部存储有碱性溶液，用于电解产生氢氧混合气体；温度调节罐，置于所述电解槽上方，与所述电解槽连通，用于对所述电解槽电解后排出的氢氧混合气体进行冷却降温；气水分离器，置于所述温度调节罐上方，与所述温度调节罐连通，用于对所述温度调节罐排出的氢氧混合气体进行气水分离；气体采集装置，与所述气水分离器连通，用于收集所述气水分离器分离出的氢氧混合气体；防逆火装置，设置在氢氧气体输出管道上，用于防止火花向所述氢氧气体输出管道逆火。

优选的，所述气水分离器包括：初级气水分离器，置于所述温度调节罐上方，与所述温度调节罐连通，用于对所述温度调节罐排出的氢氧混合气体进行初次气水分离；二级气水分离器，与所述气体采集装置和初级气水分离器连通，用于对所述气体采集装置排出的氢氧混合气体进行二次气水分离，并防止氢氧混合气体重新逆流。

优选的，还包括：三级气水分离器，与所述初级气水分离器和二级气水分离器连通，用于降低从所述二级气水分离器流出的氢氧混合气体的含水量，同时防止所述氢氧混合气体向所述二级气水分离器逆流。

优选的，所述防逆火装置为负压调节装置或机械式阻火器。

优选的，所述电解槽的个数为4个，并列安装在绝缘架上，所述温度调节罐的个数为4个，每个所述温度调节罐置于对应的所述电解槽上部，每个所述电解槽的顶端设置有用于排出氢氧混合气体第一出气口，每个所述第一出气口通过第一导气通道与对应的所述温度调节罐连接。

优选的，所述初级气水分离器的个数为2个，每个所述初级气水分离器与两个所述温度调节罐连通，所述温度调节罐的上端设置有用于排出冷却后的氢氧混合气体第二出气口，所述第二出气口通过第二导气通道与对应的初级气水分离器连通。

优选的，所述初级气水分离器包括第一初级气水分离器和第二初级气水分离器，所述气体采集装置安装在两个所述初级气水分离器之间并分别与两个所述初级气水分离器连通，所述初级气水分离器为卧式初级气水分离器，所述气体采集装置为立式气体采集装置，所述气体采集装置的水平安装位置高于所述初级气水分离器。

优选的，还包括：电控气体增压安全泵，置于所述防逆火装置后端的气体输出通道上，用于降低所述防逆火装置承受的压力并使气体采集装置和二级气水分离器中形成负压，保证气体输送过程中的安全性。

优选的，所述二级气水分离器的水平安装位置高于所述初级气水分离器，所述三级气水分离器的安装位置高于所述二级气水分离器。

优选的，所述机械式阻火器包括：活塞增压罐和活塞缸体，所述活塞缸体内部设有活塞，所述活塞增压罐顶部设有氢氧混合气体上出口，所述活塞缸体底部设有氢氧混合气体进口，所述氢氧混合气体进口与氢氧气体输出管道的一端连接，所述活塞缸体右侧设有氢氧混合气体侧出口，所述氢氧混合气体侧出口与延时管连接，所述延时管的另一端为延时管出口。

借由上述技术方案，本发明实施例提供的技术方案至少具有下列优点：

本发明将电解槽的第一出气口与温度调节罐连通，可降低电解水的温度，防止因水温过高产生大量水蒸气。气水分离器可以对氢氧混合气体进行气水分离，从而降低氢氧混合气体的湿度，提高氢氧混合气体的质量，机械式阻火器的阻火性能优越，可以有效控制气体的流量和流向，控制爆燃发生；通过气体压力自动控制活塞的位置，使其保持在标准位置，而无需采用电子器件进行控制，因而更加的安全。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本发明实施例提供的用于向燃烧设备提供氢氧混合气体的系统的结构示意图；

图2示出了图1中的机械式阻火器的结构示意图；

附图标记：

1、电解槽；2、第一出气口；3、第一导气通道；4、温度调节罐；51、第一初级气水分离器；52、第二初级气水分离器；6、第二出气口；7、第二导气通道；8、第三出气口；9、气体采集装置；10、第三导气通道；11、二级气水分离器；12、三级气水分离器；13、电控气体增压安全泵；14、氢氧气体输出管道；15、水位调节罐；16、水位调节罐供水泵；17、防逆火装置；18、活塞增压罐；19、活塞缸体；20、活塞；21、阻力密封胶圈；22、氢氧混合气体上出口；23、氢氧混合气体进口；24、氢氧混合气体侧出口；25、延时管；26、延时管出口；27、排灰孔。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

依据本发明实施例的一个方面，提供了一种用于向燃烧设备提供氢氧混合气体的系统，如图1所示，所述系统包括：若干个电解槽1，电解槽1与供水单元连接，供水单元用于为电解槽1提供电解水；电解槽1的槽体外壁设置有正负电极，正负电极与供电单元电连接，为电解槽1提供电解的电流。本实施例中的电解槽1的个数为4个，应说明的是，本实施例不对电解槽1的个数进行限定，可根据生产需要自行设定。

进一步地，每个电解槽1的上端设置有第一出气口2，用于排出电解后的氢氧混合气体，每个第一出气口2通过第一导气通道3与对应的温度调节罐4连接，可以理解的是，氢气和氧气随着水流的方向，向温度调节罐4中流动，具体地，温度调节罐4设置第一进气口，每个电解槽1上的第一出气口2分别通过对应的第一导气通道3与温度调节罐4上的第一进气口连通，温度调节罐4置于电解槽1的上端，用于对电解槽1电解后排出的氢氧混合气体进行冷却降温，经过温度调节罐4时会将氢氧混合气体的温度降低，增强气体的稳定性。可以理解的是，所述温度调节罐4内部可以容纳冷却液、冷水等用于冷却用的液体。

由于在电解时电解水的温度很高，容易沸腾产生大量水蒸气，如果直接从电解槽1排出，氢氧混合气体中会含有大量水蒸气，造成氢气和氧气的产生率低。本发明实施例将电解槽1的第一出气口2与温度调节罐4连通，并从温度调节罐4的第二出气口6中将氢气和氧气排出，温度调节罐4内部均为冷水，因此可降低产生的电解水的温度，增加产生氢气和氧气的效率。

更近一步地，本实施例中，相邻的两个温度调节罐4之间连接有初级气水分离器，具体地，每个温度调节罐4的上端均设置有一个第二出气口6，用于排出冷却后的氢氧混合气体，每个初级气水分离器的底端均设置有两个第二进气口，第二出气口6与第二导气通道7连通，每两个第二导气通道7与对应的一个初级气水分离器的两个第二进气口连接，从而使两个温度调节罐4与一个初级气水分离器连通，由于温度调节罐4排出的氢氧混合气体携带水份，因此，初级气水分离器用于对氢氧混合气体进行气水分离，优选的，初级气水分离器5内部可以设置用于干燥氢气和氧气干燥材料、设有不锈钢毛细管或漏斗型降压分水装置等用于分离气水飞结构等。

本实施例中，温度调节罐4所产生的氢氧混合气体从第二出气口6排出，经由第二导气通道7流入至初级气水分离器内部，通过初级气水分离器吸收温度调节罐4排出的水份，降低氢氧混合气体的湿度，并通过初级气水分离器一端的第三出气口8排出，提高氢氧混合气体的质量。

在具体应用中，两个初级气水分离器之间连通有气体采集装置9，具体地，第一初级气水分离器51和第二初级气水分离器52之间连通有气体采集装置9，气体采集装置9外壁中间设置有两个第三进气口，位于初级气水分离器上的第三出气口8分别通过第三导气通道10与对应的第三进气口连通，气体采集装置9位于两个初级气水分离器之间的上方，用于收集经一级气水分离器分离出的氢氧混合气体，气体采集装置9和第二初级气水分离器52与二级气水分离器11连通，二级气水分离器11用于二次分离气水，提高氢氧混合气体的质量，以防止由气体集气装置9流出的氢氧气重新逆流到其气体集气装置9内。

本实施例中，二级气水分离器11通过气体输出通道与三级气水分离器12连通，三级气水分离器12的安装位置高于所述二级气水分离器11，从而防止氢氧混合气体逆流，三级气水分离器12用于提高从二级气水分离器11流出的氢氧混合气体的纯度，同时用于储存有机剂，以防止氢氧混合气向二级气水分离器11逆流，优选的，还包括：电控气体增压安全泵13，置于所述防逆火装置17后端的气体输出通道上，用于降低所述防逆火装置承受的压力并使气体采集装置9和二级气水分离器11中形成负压，用于保证气体输送过程中的安全性；三级气水分离器12的气体出口与氢氧气体输出管道14的一端连接。

应说明的是，第一初级气水分离器51和第二初级气水分离器52内部容纳满水，气体采集装置9、二级气水分离器11以及三级气水分离器12内部容纳水且含有少量气体，其中，气体采集装置9、二级气水分离器11以及三级气水分离器12内部容纳的水位于同一水平面。

氢氧气体输出管道14上安装有防逆火装置17，用于防止火花向氢氧气体输出管道14逆火，防逆火装置17在三级气水分离器12释放出的氢氧气燃烧时，可以防止火花通过氢氧气体输出管道14向三级气水分离器12逆火，防逆火装置17作为本发明的安全装置，具体地，防逆火装置17可以为一个负压调节装置，如：用于抽负压的真空泵，也可以为机械式阻火器。此外，第一初级气水分离器51的一端与水位调节罐15连通，水位调节罐15的另一端连接有水位调节罐供水泵16。

如图2所示，本发明实施例中的机械式阻火器，包括：活塞增压罐18和活塞缸体19，所述活塞缸体19内部设有活塞20，活塞20四周装有阻力密封胶圈21。所述活塞增压罐18顶部设有氢氧混合气体上出口22，活塞缸体19底部设有氢氧混合气体进口23，氢氧混合气体进口23与氢氧气体输出管道14的一端连接，右侧设有氢氧混合气体侧出口24，氢氧混合气体侧出口24与延时管25连接，延时管25的另一端为延时管出口26，活塞缸体19的侧壁还开设有排灰孔27。

在具体应用中，氢氧混合气体由氢氧气体输出管道14输出后进入氢氧混合气体进口23，随着混合气体不断进入，活塞缸体19内压力增大，将活塞20向上顶开，氢氧混合气体经由氢氧混合气体侧出口24排出活塞缸体19，经延时管25、活塞增压罐18，最终从氢氧混合气体上出口22排出，送入燃烧器。

由于氢氧混合气体为可燃气体，具有回火的可能，一但回火，燃烧气体从氢氧混合气体上出口22返回活塞增压罐18。本发明实施例因为活塞增压罐18在设计时有意将其加大，所以会产生一定当量的爆燃，活塞增压罐18体内的压力会突然增大，利用这个压力将活塞20迅速向下推至底部，将氢氧混合气体进口23与氢氧混合气体侧出口24隔离、关闭。

在关闭活塞20的同时，活塞增压罐18的火焰会同时点燃延时管25的可燃气体出口处的混合气体，火焰沿着延时管25一直烧到氢氧混合气体侧出口24和活塞缸体19的结合部。这时因延时管路径较长，在火焰到达氢氧混合气体侧出口24前，活塞20早先关闭，火被阻隔，无法继续延伸，熄灭，阻火完成。

本发明设计的机械式阻火器，阻火性能优越，安全性高，系统可靠性强。独特的阻火结构，可以有效控制气体的流量和流向，控制爆燃发生；通过气体压力自动控制活塞的位置，使其保持在标准位置，而无需采用电子器件进行控制，因而更加的安全。

本实施例可以提高所产生氢氧气的量进而确保经济性的氢氧气发生系统。以碱性溶液为原料通电后，提取氢氧混合气体，经气水分离和过滤后，进入燃烧设备，使燃料得以充分燃烧，从而使锅炉所排放尾气中的碳氢化合物含量减少，节约能源并大大改善了空气质量。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

可以理解的是，上述方法及装置中的相关特征可以相互参考。另外，上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施例的优劣。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的一种油田数据监测系统及装置中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (8)

1.一种用于向燃烧设备提供氢氧混合气体的系统，其特征在于，包括：

电解槽，与供水装置连接，内部存储有碱性溶液，用于电解产生氢氧混合气体；

温度调节罐，置于所述电解槽上方，与所述电解槽连通，用于对所述电解槽电解后排出的氢氧混合气体进行冷却降温；

气水分离器，置于所述温度调节罐上方，与所述温度调节罐连通，用于对所述温度调节罐排出的氢氧混合气体进行气水分离；

气体采集装置，与所述气水分离器连通，用于收集所述气水分离器分离出的氢氧混合气体；

防逆火装置，设置在氢氧气体输出管道上，用于防止火花向所述氢氧气体输出管道逆火；所述防逆火装置为机械式阻火器；所述机械式阻火器包括：活塞增压罐和活塞缸体，所述活塞缸体内部设有活塞，所述活塞增压罐顶部设有氢氧混合气体上出口，所述活塞缸体底部设有氢氧混合气体进口，所述氢氧混合气体进口与氢氧气体输出管道的一端连接，所述活塞缸体右侧设有氢氧混合气体侧出口，所述氢氧混合气体侧出口与延时管连接，所述延时管的另一端为延时管出口，所述延时管出口位于所述活塞缸体的右侧且位于所述氢氧混合气体侧出口的上端，所述氢氧混合气体由氢氧气体输出管道输出后进入所述氢氧混合气体进口，通过所述氢氧混合气体进口进入所述活塞缸体内，所述活塞缸体内的压力增大将所述活塞向上顶开，所述氢氧混合气体经由所述氢氧混合气体侧出口排出所述活塞缸体，经所述延时管和活塞增压罐从所述氢氧混合气体上出口排出。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气水分离器包括：

初级气水分离器，置于所述温度调节罐上方，与所述温度调节罐连通，用于对所述温度调节罐排出的氢氧混合气体进行初次气水分离；

二级气水分离器，与所述气体采集装置和初级气水分离器连通，用于对所述气体采集装置排出的氢氧混合气体进行二次气水分离，并防止氢氧混合气体重新逆流。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括：

三级气水分离器，与所述初级气水分离器和二级气水分离器连通，用于减少从所述二级气水分离器流出的氢氧混合气体的含水量，同时防止所述氢氧混合气体向所述二级气水分离器逆流。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电解槽的个数为4个，并列安装在绝缘架上，所述温度调节罐的个数为4个，每个所述温度调节罐置于对应的所述电解槽上部，每个所述电解槽的顶端设置有用于排出氢氧混合气体第一出气口，每个所述第一出气口通过第一导气通道与对应的所述温度调节罐连接。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述初级气水分离器的个数为2个，每个所述初级气水分离器与两个所述温度调节罐连通，所述温度调节罐的上端设置有用于排出冷却后的氢氧混合气体第二出气口，所述第二出气口通过第二导气通道与对应的初级气水分离器连通。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述初级气水分离器包括第一初级气水分离器和第二初级气水分离器，所述气体采集装置安装在两个所述初级气水分离器之间并分别与两个所述初级气水分离器连通，所述初级气水分离器为卧式初级气水分离器，所述气体采集装置为立式气体采集装置，所述气体采集装置的水平安装位置高于所述初级气水分离器。

7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括：

电控气体增压安全泵，置于所述防逆火装置后端的气体输出通道上，用于降低所述防逆火装置承受的压力并使气体采集装置和二级气水分离器中形成负压，保证气体输送过程中的安全性。

8.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述二级气水分离器的水平安装位置高于所述初级气水分离器，所述三级气水分离器的安装位置高于所述二级气水分离器。