CN108278603B - 一种改变热化学键能的节能环保系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改变热化学键能的节能环保系统，旨在解决目前燃烧器的热化学反应速率低、释放热焓小、熵值过大、热工燃烧浪费太大的问题。一种改变热化学键能的节能环保系统，包括控制系统、高温燃烧器、水电解设备、等离子发生器、制氧设备、冷却系统、IGBT高频电源、制氮机、变频控制风量设备，控制系统分别连接高温燃烧器、水电解设备、等离子发生器、制氧设备、冷却系统、IGBT高频电源、制氮机；IGBT高频电源分别与水电解设备、等离子发生器连接，水电解设备、制氧设备、变频控制风量设备通过管路与高温燃烧器的第一次加热输入口连通；等离子发生通过管路与高温燃烧器第二次加热输入口连通。

Description

一种改变热化学键能的节能环保系统
技术领域
本发明属于热化学领域，尤其是一种改变热化学键能的节能环保系统。
背景技术
任何化学反应的速率和进行的程度，均与化学反应物的活化分子数有关，活化分子数多少是化学反应分子有效碰撞次数多少的决定因素，要想化学反应速率快、反应完全彻底，那化学反应中有效碰撞的百分数要多，热化学反应要想反应速率大、彻底、完全、释放热量焓值高，那燃气分子和氧气分子的热化学反应有效碰撞的百分数越多越好，而燃气分子和氧气分子的有效碰撞次数处决于分子活化能高低，要想燃气分子和氧分子活化能更高，人为改变其反应物分子的活化能，改变分子键能、键长，这样就有利热化学速率提高，增加热化学反应释放的焓值。
发明内容
本发明旨在提供一种改变热化学键能的节能环保系统，解决目前高温燃烧器的热化学反应速率低、释放热焓小、熵值过大、热工燃烧浪费太大的问题，从而实现节能环保。
本发明所要解决的技术问题主要依靠以下技术方案来实现：
一种改变热化学键能的节能环保系统，包括：
控制系统；
高温燃烧器；
水电解设备，该水电解设备用于产生氢氧气，用于为高温燃烧器的内胆提供氢氧升温火焰；
等离子发生器，该等离子发生器用于产生等离子体高温的电浆，用于为氧气和燃气二次加热提供高温热源；
制氧设备，该制氧设备用于制出氧气为高温燃烧器的外胆提供氧气；
冷却系统，该冷却系统用于对高温燃烧器、水电解设备、等离子发生器、制氧设备和高温燃烧器进行冷却；
IGBT高频电源，该IGBT高频电源用于对水电解设备、等离子发生器提供电源；
制氮机，该制氮机用于对等离子体发生器产生气体源；
变频控制风量设备，该变频控制风量设备用于控制氧气量进入高温燃烧器；
其中，所述控制系统分别连接高温燃烧器、水电解设备、等离子发生器、制氧设备、冷却系统、IGBT高频电源、制氮机；所述IGBT高频电源分别与水电解设备、等离子发生器连接，所述水电解设备、制氧设备、变频控制风量设备通过管路与高温燃烧器的第一次加热输入口连通；以及，所述等离子发生通过管路与高温燃烧器第二次加热输入口连通；以及该冷却系统通过管路与所述高温燃烧器、水电解设备、等离子发生器、制氧设备和高温燃烧器进行冷却配合。
其中，所述控制系统为DSP控制系统。
其中，所述高温燃烧器设有用于提供氧气的带氧气进气口的外胆，在该高温燃烧器的外胆内沿出燃气方向设有一条贯穿燃烧器内部的通气管，该通气管近端为氢氧气进气口、燃气进气口以及该通气管远端为燃气出口，所述通气管内的通道作为用于提供燃气的中胆并且在中胆内自通气管近端沿通气管远端方向设有用于提供氢氧气的内胆，其中，通气管近端的氢氧气进气口为内胆进气口，通气管近端的燃气进气口为中胆进气口；所述高温燃烧器设有用于为外胆提供等离子体火焰的第一等离子体火焰口并在该等离子体火焰口上沿气体出气方向安装有第一等离子体发生器，在所述通气管上设有用于为通气管提供等离子体火焰的第二等离子体火焰口并在该等离子体火焰口上沿气体出气方向安装有第二等离子体发生器；在所述通气管靠近远端位置设有若干个气孔。
其中，所述通气管由相连通的第一加热管和第二加热管组成，其中第二加热管远端为燃气出口，所述内胆设于第一加热管中，所述第二等离子体发生器设在第二加热管上。
其中，其中，所述第一加热管与第二加热管配合的端口由大逐渐变小。
其中，在所述通气管的第二加热管部分设有一段呈弯折状的与火焰的喷射方向相适应的导热管路并且所述第二等离子体发生器设在第二加热管上。
其中，在所述内胆中设有高温填充材料和稀土催化剂，并且高温填充材料和稀土催化剂重量比为1-5：1。
其中，所述高温填充材料和稀土催化剂重量比为3：1。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过所述控制系统分别连接高温燃烧器、水电解设备、等离子发生器、制氧设备、冷却系统、IGBT高频电源、制氮机，以及，IGBT高频电源分别与水电解设备、等离子发生器连接，水电解设备、制氧设备、变频控制风量设备通过管路与高温燃烧器的第一次加热输入口连通，所述等离子发生通过管路与高温燃烧器第二次加热输入口连通，所述冷却系统通过管路与所述高温燃烧器、水电解设备、等离子发生器、制氧设备和高温燃烧器进行冷却配合。通过上述各设备的配合构成一套完整的节能环保系统，本发明解决了目前高温燃烧器的热化学反应速率低、释放热焓小、熵值过大、热工燃烧浪费太大的问题，从而实现节能环保。
2、在本发明中，通过在燃烧器的外胆内沿出燃气方向设有一条贯穿燃烧器内部的通气管，所述通气管内的通道作为用于提供燃气的中胆并且在中胆内自通气管近端沿通气管远端方向设有用于提供氢氧气的内胆；以及所述外胆安装有第一等离子体发生器，所述通气管上安装有第二等离子体发生器；在所述通气管靠近远端位置设有若干个气孔。因此，在本发明的燃烧器工作中，内胆中氢氧气通过自燃可达到2800-3200℃，可将上述氢氧气自燃加热后释放的热能源源不断地通过管壁传热供给燃气和氧气并使燃气和氧气分别加热；将加热后的燃气经过第一等离子体发生器进行二次加热，以及将加热后的氧气经过第二等离子体发生器进行二次加热，在高温下能够使燃气和氧气分子的能量分子键打开、键长加大，活化能成几何倍上升，极大提高了热化学反应速率和焓值，然后上述加热后的燃气和加热后的氧气通过气孔混合后再喷出而使燃料能够更加充分燃烧，燃烧器口出来的火焰刚劲挺直、火焰泛白紫、热能释放热焓高、熵值明显降低。
3、在本发明中，通过设置一体成型的第一加热管和第二加热管，可对燃气实现二次加热，从而能够进一步提高燃气温度以便于它和加热后的氧气混合后更加充分燃烧。
4、本发明所述第一加热管与第二加热管配合的端口由大变小，该结构可使热能聚合后再喷出，使喷出火焰更为刚劲挺直。
5、本发明在所述内胆的第二加热管部分设有一段呈弯折状的与火焰的喷射方向相适应的导热管路并且所述第二等离子体发生器设在第二加热管上，该结构可有效避免等离子体发生器喷出的火焰损坏管壁，从而延长了其使用寿命。
6、本发明通过在所述内胆中设有高温填充材料和稀土催化剂并且高温填充材料和稀土催化剂重量比为1-5：1，能够促进氢氧气自燃。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述高温燃烧器的放大图；
图2为本发明所述节能环保系统示意图。
图中：1、氧气进气口；2、氢氧气进气口；3、燃气进气口；4、外胆；5、中胆；6、内胆；7、燃气出口；8、气孔；9、第一加热管；10、第二加热管；11、第一加热管和第二加热管配合的端口；12、第一等离子体发生器；13、第二等离子体发生器；21、控制系统；22、水电解设备；23、等离子发生器；24、高温燃烧器；25、制氧设备；26、冷却系统；27、IGBT高频电源；28、制氮机；29、变频控制风量设备；100、通气管。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例。
实施例1
参阅图2所示，一种改变热化学键能的节能环保系统，包括：控制系统21，控制系统21可为DSP控制系统；高温燃烧器24；水电解设备22，该水电解设备22用于产生氢氧气，用于为高温燃烧器24的内胆6提供氢氧气升温火焰；等离子发生器23，该等离子发生器23用于产生等离子体高温的电浆，用于为氧气和燃气二次加热提供高温热源；制氧设备25，该制氧设备25用于制出氧气为高温燃烧器24的外胆4提供氧气；冷却系统26，该冷却系统26用于对高温燃烧器24、水电解设备22、等离子发生器23、制氧设备25和高温燃烧器24进行冷却；IGBT高频电源27，该IGBT高频电源用于对水电解设备22、等离子发生器23提供电源，IGBT高频电源27可为IGBT高频大功率电源；制氮机28，该制氮机28用于对等离子体发生器23产生气体源；变频控制风量设备29，该变频控制风量设备29用于控制氧气量进入高温燃烧器24；
其中，所述控制系统21分别连接高温燃烧器24、水电解设备22、等离子发生器23、制氧设备25、冷却系统26、IGBT高频电源27、制氮机28；所述IGBT高频电源27分别与水电解设备22、等离子发生器23连接，所述水电解设备22、制氧设备25、变频控制风量设备29通过管路与高温燃烧器24的第一次加热输入口连通；以及，所述等离子发生器23通过管路与高温燃烧器24第二次加热输入口连通；以及该冷却系统26通过管路与所述高温燃烧器24、水电解设备22、等离子发生器23、制氧设备25和高温燃烧器24进行冷却配合。
本发明具体使用时，水电解设备22用于产生氢氧气，用于为高温燃烧器24的内胆6提供氢氧升温火焰；等离子发生器23用于产生等离子体高温的电浆，用于为氧气和燃气二次加热提供高温热源；制氧设备25用于制出氧气为高温燃烧器24的外胆4提供氧气；冷却系统26用于对高温燃烧器24、水电解设备22、等离子发生器23、制氧设备25和高温燃烧器24进行冷却；IGBT高频电源27用于对水电解设备22、等离子发生器23提供电源；制氮机28用于对等离子体发生器23产生气体源；变频控制风量设备29用于控制氧气量进入高温燃烧器24。其中，控制系统21根据需要对高温燃烧器24、水电解设备22、等离子发生器23、制氧设备25、冷却系统26、IGBT高频电源27、制氮机28进行控制；所述水电解设备22、制氧设备25、变频控制风量设备29通过管路与高温燃烧器24的第一次加热输入口连通，以及，所述等离子发生23通过管路与高温燃烧器24第二次加热输入口连通，以及，所述冷却系统26通过管路与所述高温燃烧器24、水电解设备22、等离子发生器23、制氧设备25和高温燃烧器24进行冷却配合。本发明通过采用控制系统21配合各部件进行工作，其具有节能环保效果。
其中，所述高温燃烧器24设有用于提供氧气的带氧气进气口1的外胆4，在该高温燃烧器24的外胆4内沿出燃气方向设有一条贯穿燃烧器内部的通气管100，该通气管近端为氢氧气进气口2、燃气进气口3以及该通气管远端为燃气出口7，所述通气管100内的通道作为用于提供燃气的中胆5并且在中胆5内自通气管100近端沿通气管100远端方向设有用于提供氢氧气的内胆6，其中，通气管100近端的氢氧气进气口2为内胆进气口，通气管100近端的燃气进气口3为中胆进气口；所述高温燃烧器24设有用于为外胆4提供等离子体火焰的第一等离子体火焰口并在该等离子体火焰口上沿气体出气方向安装有第一等离子体发生器12，在所述通气管100上设有用于为通气管100提供等离子体火焰的第二等离子体火焰口并在该等离子体火焰口上沿气体出气方向安装有第二等离子体发生器13；在所述通气管100靠近远端位置设有若干个气孔8。
其中，上述通气管100由相连通的第一加热管9和第二加热管10组成，其中第二加热管10远端为燃气出口7，所述内胆6和中胆5位于第一加热管9，所述第二等离子体发生器13设在第二加热管10上。其中，上述第一加热管9与第二加热管10配合的端口11由大逐渐变小；上述通气管的第二加热管10部分设有一段呈弯折状的与火焰的喷射方向相适应的导热管路并且所述第二等离子体发生器13设在第二加热管10上。
在所述内胆中设有高温填充材料和稀土催化剂，并且高温填充材料和稀土催化剂重量比为1-5：1，如高温填充材料和稀土催化剂重量比为3：1。
以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims (3)

1.一种改变热化学键能的节能环保系统，其特征在于，包括：
控制系统(21)；
高温燃烧器(24)；
水电解设备(22)，该水电解设备(22)用于产生氢氧气，用于为高温燃烧器(24)的内胆(6)提供氢氧气升温火焰；
等离子发生器(23)，该等离子发生器(23)用于产生等离子体高温的电浆，用于为氧气和燃气二次加热提供高温热源；
制氧设备(25)，该制氧设备(25)用于制出氧气为高温燃烧器(24)的外胆(4)提供氧气；
冷却系统(26)，该冷却系统(26)用于对高温燃烧器(24)、水电解设备(22)、等离子发生器(23)、制氧设备(25)和高温燃烧器(24)进行冷却；
IGBT高频电源(27)，该IGBT高频电源(27)用于对水电解设备(22)、等离子发生器(23)提供电源；
制氮机(28)，该制氮机(28)用于对等离子体发生器(23)产生气体源；
变频控制风量设备(29)，该变频控制风量设备(29)用于控制氧气量进入高温燃烧器(24)；
其中，所述控制系统(21)分别连接高温燃烧器(24)、水电解设备(22)、等离子发生器(23)、制氧设备(25)、冷却系统(26)、IGBT高频电源(27)、制氮机(28)；所述IGBT高频电源(27)分别与水电解设备(22)、等离子发生器(23)连接，所述水电解设备(22)、制氧设备(25)、变频控制风量设备(29)通过管路与高温燃烧器(24)的第一次加热输入口连通；以及，所述等离子发生器(23)通过管路与高温燃烧器(24)第二次加热输入口连通；以及，所述冷却系统(26)通过管路与所述高温燃烧器(24)、水电解设备(22)、等离子发生器(23)、制氧设备(25)和高温燃烧器(24)进行冷却配合；所述控制系统(21)为DSP控制系统；所述高温燃烧器(24)设有用于提供氧气的带氧气进气口(1)的外胆(4)，在该高温燃烧器(24)的外胆(4)内沿出燃气方向设有一条贯穿燃烧器内部的通气管(100)，该通气管(100)近端为氢氧气进气口(2)、燃气进气口(3)以及该通气管(100)远端为燃气出口(7)，所述通气管(100)内的通道作为用于提供燃气的中胆(5)并且在中胆(5)内自通气管(100)近端沿通气管(100)远端方向设有用于提供氢氧气的内胆(6)，其中，通气管(100)近端的氢氧气进气口(2)为内胆进气口，通气管(100)近端的燃气进气口(3)为中胆进气口；所述高温燃烧器(24)设有用于为外胆(4)提供等离子体火焰的第一等离子体火焰口并在该等离子体火焰口上沿气体出气方向安装有第一等离子体发生器(12)，在所述通气管(100)上设有用于为通气管(100)提供等离子体火焰的第二等离子体火焰口并在该等离子体火焰口上沿气体出气方向安装有第二等离子体发生器(13)；在所述通气管(100)靠近远端位置设有若干个气孔(8)；所述通气管(100)由相连通的第一加热管(9)和第二加热管(10)组成，其中第二加热管(10)远端为燃气出口(7)，所述内胆(6)设于第一加热管(9)中，所述第二等离子体发生器(13)设在第二加热管(10)上；所述第一加热管(9)与第二加热管(10)配合的端口(11)由大逐渐变小；在所述通气管(100)的第二加热管(10)部分设有一段呈弯折状的与火焰的喷射方向相适应的导热管路并且所述第二等离子体发生器(13)设在第二加热管(10)上。
2.根据权利要求1所述的一种采用人工热等离子体火焰和氢氧火焰联合的催化燃烧器，其特征在于，在所述内胆(6)中设有高温填充材料和稀土催化剂，并且高温填充材料和稀土催化剂重量比为1-5：1。
3.根据权利要求2所述的一种采用人工热等离子体火焰和氢氧火焰联合的催化燃烧器，其特征在于，所述高温填充材料和稀土催化剂重量比为3：1。
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