CN1944997A - 应用被浪费的热能将醇自动裂解成醇氢的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种应用被浪费的热能将醇自动裂解成醇氢的装置，由储醇箱、供醇泵、醇氢转化器、冷却室、储氢筒、混合器、阀、管件、电脑等组合成供醇、吸热、裂解、掺烧等四个系统，各系统独立自动工作，系统之间紧密联系，自动配合，将醇自动裂解成醇氢，不仅可以代替汽油供给内燃机作燃料，而且还可以代替煤、柴、天然气、液化石油气、管道煤气等，供给工业和民用。

Description

应用被浪费的热能将醇自动裂解成醇氢的方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种应用被浪费的热能将醇自动裂解成醇氢的方法及其装置。

热能是人类赖以生存的重要能源，人们在使用热能时，不可能将其全部用尽，必然会有一部份被浪费掉，例如在炼钢时，炼钢炉散发出许多热量被浪费掉，而且，凡是炉灶都会散发热量，未加利用的，就被浪费了。另外，在有些地方进行能量转换时，也会产生热量，例如，汽车的内燃机，利用汽油与空气混合后被点燃爆炸，将汽油的化学能转变成推动汽缸活塞运动的动能，在其转变时，只有不到33％的化学能转变成有用的推动汽缸活塞运动的动能，而有大于67％的化学能转变成无用的热能，被浪费掉，各种内燃机派生产品例如火车、船舶、飞机、起重机、拖拉机等等也都如此。

能量守恒定律告诉我们，物质的能量不会减少，也不会增加，只会由一种形式转变成另一种形式，本发明就是把各种被浪费掉的热能转变成醇氢的化学能的方法及其装置。

背景技术

汽车、火车、船舶、飞机及使用内燃机的各种设备都离不开不可再生的石油资源，我国在入世以前，汽油价格比国际油价低得很多，入世以后，油价要逐步与国际接轨，这是不可逆转的国策，因而油价逐步调高，油价上涨逼出节油妙招，有车族节油意识提高，节油理念更新，市场上节油产品热销，各种双燃料汽车、新能源汽车推向市场，供应商在汽油中掺入甲醇、乙醇及其它可燃液体，科技人员在寻找新能源，目前的国际汽油价格为每升5元多，而我国才涨到每升4元多，可以预料：油价还要上涨，而我国的甲醇和酒精价格为每升2元多，但国际上的甲醇和酒精的价格仅为每升1元多，可以预料：甲醇和酒精价格必然要下跌，所以大家都希望，能用甲醇和酒精代替一部份或全部汽油，那该多好。其实，早在数十年前，人类就在寻找新能源代替石油，于是发明了用裂解甲醇的方法制造醇氢，在汽车上实现了醇氢代燃，制造出了各式各样的醇氢代燃装置，推动醇氢代燃技术不断的发展，数十年来，国内外的科技人员，申报了许多有关醇氢代燃技术的专利。现有些专利已被终止了专利权，大家都可以免费使用，据不完全统计如下：美国专利：US4004554，US4059076，US4192276，US4366782，US4418653，英国专利：GB1485834，GB1491138，德国专利：DE2439873，西德专利：DT2717993，日本专利：JP60-3472，中国专利：CN85109487A，CN1034783A，CN1203937A，CN2050083U，CN2396196Y，CN2400448Y等等。这些已终止了专利权的专利无偿的为人类贡献出下列技术：(1)利用汽车内燃机排出废气的余热供给“醇氢转化器”吸收后，在催化剂的作用下，将甲醇转化成“醇氢”，供给内燃机代替汽油燃烧。(2)在烧汽油的汽车上，对原有结构部件基本上不作改动，仅在底盘及其它空闲处装上储醇箱、供醇泵、醇氢转化器、储氢筒、混合器、泵、阀、管件、电路控制系统等等组合而成的“醇氢代燃装置”，就把该汽车改装成为“双燃料汽车”，它既是汽油车同时又是“醇氢”汽车。(3)利用机械、电路控制、加手动完成醇氢代燃。

甲醇转化制氢主反应：

即一摩尔甲醇与一摩尔水反应生成三摩尔氢和一摩尔二氧化碳

副反应                   

副反应的选择性主要取决于催化剂性能和工艺参数，当选用高性能甲醇转化制氢专用催化剂和适合的工艺条件时，副反应转化率可控制在1％以下。

有的催化剂要求裂解甲醇时不加水，其主反就为：

副反应         

在实际检测中，甲醇转化成各种气体的含量大约如下：氢64.7％，一氧化碳30.58％，甲烷1.67％，碳氢化合物0.03％，这些都是可燃气体，约占总量的96.98％，此外，二氧化碳1.76％，氮0.87％，氧0.39％，这些都是不可燃气体，约占总量的3.02％。在这些混合气体中氢占了大部份，所以，我们就把这种由裂解甲醇而得到的富含氢气的混合气体称为醇氢。

乙醇可以通过以下叁种方式转化为醇氢。

1、水蒸汽重整         

2、部份氧气           

3、氧化重整      

                 

醇氢代燃技术的优点如下：

(1)废热能利用：汽车、火车、船舶、飞机、汽油发电机等等的内燃机排放的废气热量被废弃，危害环境，把地球空气变暖，醇氢代燃装置可将它吸收，用于把醇类产品裂解成醇氢，立即掺与汽油燃烧，达到节油的目的；炼钢、炼铁、锻造、铸造、化工、焚烧垃圾等工业炉灶散发出许多热量，被废弃，危害环境，醇氢代燃装置可将其吸收，把醇类产品裂解成醇氢，可供给工业和民用，因为醇氢是利用不花钱就可得到的废热能制造出来的，所以醇氢的成本只比甲醇或乙醇略高一点，而其燃值、爆炸力及其在内燃机中产生的功率、扭矩都比汽油高，如果用工业炉灶的废热能将醇裂解成醇氢，则醇氢的造价远低于天燃气，液化石油气及管道煤气。

(2)新能源：利用醇氢代燃装置，可开发出廉价的、可再生的新能源醇氢，汽油在内燃机中燃烧时，只有不到33％的热能转变成机械能，而有≥67％的热能排入大气，这不仅浪费了热能，而且热废气中含有燃烧不完全的汽油和CO、HC、NO_X等有害物质，还污染环境，热废气把地球空气变暖，我们在内燃机排气管后面串联醇氢代燃装置，将醇类产品加入装置中，可吸收废气的热能，在催化剂的作用下，把醇类产品裂解成醇氢，这样就把无用的废热能变成价值比汽油还高的醇氢的化学能，甲醇原本有毒，有腐蚀性，其热值仅为汽油的48％，但是，甲醇裂解成醇氢之后，就没有毒了，没有腐蚀性了，其热值等于甲醇原来的热值加上吸收废气热值之和，大于等量汽油的热值。通过在国家级的试验室所作的多次测试，证明了等量醇氢的热值大于等量汽油的热值，而售价，国内甲醇2元多/升，乙醇2元多/升，汽油4元多/升，而国际上汽油5元多/升，甲、乙醇1元多/升，因此，醇氢是一种比汽油更廉价的可再生的新能源，能源问题解决了，则为能源引发的许多争端自然就不存在了，人类将因此而变得更加和平和安宁。

(3)增加内燃机动力：20世纪九十年代，改装的醇氢汽车作道路试验时，每个驾驶员都说动力提高了，1997年10月至12月在天津大学内燃机燃烧学“国家重点试验室”进行台架试验，1997年12月又在交通部汽车运输行业能源利用监测中心进行台架试验，取得与“国家重点试验室”相似的结果，按汽油、甲醇台计消耗量并把甲醇与汽油按1比1替代计算，用等量醇氢替代等量汽油后，功率提高了11％。扭矩提高了8％，实践和检测都证明动力增加了，增加了动力就等于增加了汽油的数量。

(4)促进燃烧：经检测，在汽油车排放的尾气中CO含量不低于5％，而且，还有未烧完的汽油黑烟，掺烧醇氢后，CO仅为0.1％。黑烟没有了，这是因为醇氢与汽油掺烧后，由于醇氢的燃烧速度极快，醇氢就把汽油中未烧完的CO及汽油也烧掉了，这等于给内燃机增加了汽油。

(5)环保：醇氢燃烧后变成水，有害物例如：CO、HC、NO_X残留极少，对环境和大气的污染极微，几乎可以说不污染环境，因此醇氢是清洁环保能源。

(6)甲醇和乙醇都是在工厂中生产出来的，生产工艺非常成熟，现有的化工厂都可以生产，若要建新厂，投资也很少，可提供许多就业岗位，可带动甲醇、乙醇产业的发展，可使当地人脱贫、致富，生产醇氢代燃装置，可带动煤炭、化工、机械、电子、材料、交通等等相关产业的发展，将为许多人提供就业岗位，这又解决了就业扶贫两大课题，使人民生活水平提高，社会治安稳定。

因此，醇氢代燃技术是能同时解决能源、环保、就业、扶贫四大课题的好技术，这样好的技术为什么不将它用于生产中，不广泛运用于汽车上呢，这是因为现有技术存在下列不足之处：

1、未用电脑有效的全自动控制醇氢代燃的全过程，有些环节还用手动操作，经常出现故障，不能正常使用。

2、我们过去用泵供醇、用针阀控制供醇量，用手动调节流量的大小，调小了，会出现干烧，调大了，醇未经汽化、裂解，就进入裂解器和储氢筒，造成醇氢代燃装置不能正常使用。

3、发动机余热未得到充分利用，当废气温度太高会烧坏催化剂时，采取分流的办法，将高温热废气排放掉，浪费了热能，造成代燃量不高，不能给使用者带来明显的经济效益，导致醇氢代燃技术的使用价值不大。

4、蒸发室、过热室与裂解器同装在一个箱内，称为氢发生器或醇氢转化器，甲醇注入醇氢转化器后，迅速汽化，与催化剂接触，如果此时催化剂未达到裂解温度，则醇蒸汽不会裂解成醇氢，就离开醇氢转化器，因而，裂解率不高。

5、我们过去用类似化油器的模拟的办法将醇氢与空气在配比器中混合后再与汽油混合掺烧，由于醇氢与空气的比例不能恰如其分的搭配，因而燃烧效果不是很好。

6、甲醇在高温条件下裂解成的醇氢，温度也很高，在储氢筒内自然风冷后，还很热，因而，进入气缸的醇氢比较稀薄，为了增加动力只有将汽缸盖饱薄，增大压缩比，这就破坏了内燃机的正常结构，使用者不愿意饱汽缸盖。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用被浪费的热能将醇(甲醇、乙醇或杂醇)自动裂解成醇氢的方法及其装置，不仅可以代替汽油供给内燃机燃烧，而且还可以开发出一种新能源醇氢，供给工业和民用，本装置可以解决现有技术的不足之处，主要有以下几个方面：

1、自动控制醇氢代燃的过程全自动进行，驾驶员只须决定使用或是不使用本装置，按一下开关即可，其余工作由电脑自动完成，不会失误。

2、用“醇液开关”38和汽压传感器39以及测温仪18联合自动控制醇液的供应，使醇液的供应既不短缺，又不过多。使醇蒸汽既有一定的压力压入裂解器，又使汽压保持在安全范围内。

3、高温热废气不排入大气，用本装置充分吸热后，无法再吸热的低温热废气才排入大气，由于充分吸热，就大大的提高了醇氢的代燃量，具有使用价值。

4、醇氢转化器由过热室、裂解器、蒸发室等三个部件组成，把裂解器安置在最佳裂解温度区，甲醇先注入蒸发室汽化，再进入过热室升温，当甲醇蒸汽或催化剂温度达到裂解温度时，才让甲醇蒸汽进入裂解器，使甲醇能100％的裂解成醇氢。

5、当储氢筒内醇氢的气压小于转换气压例如0.3MPa时，醇氢与汽油掺烧，当醇氢的气压≥转换汽压例如0.3MPa时，电脑指挥切换燃料供应路线，切断汽油供应，转换成全烧醇氢。

6、将醇氢强迫冷却到较低的温度，从而增加了醇氢的密度，将强制冷却后的醇氢以较大的压力压入储氢筒，这就会增加醇氢的密度，增加醇氢的掺烧量，不用饱汽缸盖，使用者愿意接受。

下面结合附图说明本发明的具体结构，但本发明的结构，不限于附图所示。

附图说明

图1是本发明的原理图，图2是蒸发室12的正视剖示图，图3是蒸发室12的俯视剖示图，图4是电磁式裂解器的结构示意图，图5是应用炉灶幅射热的原理图，图6是应用炉灶烟囱热废气的原理图。

图中各零部件代号的名称及功能简介

1是汽车原有的电源总开关，在驾驶室内，驾驶员用钥匙插进钥匙孔转动，接通总电源后该汽车才能启动，钥匙被拔出，汽车就停止工作。

2是汽车原有的供气管。

3是汽车原有的节气门，由驾驶员用脚控制其开度的大小，现由本装置的氢油联动装置28把配比器27与节气门3联系在一起，一同开大，一同关小。

4是混合器，安装在节气门下面，来自2的空气与来自27的“配比醇氢”在此混合后进入内燃机5再与电喷的油雾混合，之后，进入汽缸燃烧。

5是汽车原有的内燃机，不使用本装置时，烧油，使用本装置后，醇氢少时，氢油掺烧，醇氢多时，全烧醇氢。

6是废气导流阀，安装在内燃机5的排废气口的后面，由驾驶员用按钮、旋钮、触摸开关或手动操作，本简介暂以手动为例进行说明，驾驶员决定使用本装置时，用手转动6的堵气门，堵死大气通道，将热废气导入本装置，同时，6的手柄拨动行程开关将本装置的电源接通，不用本装置时，用手将6的堵气门堵死本装置通道，将热废气导入汽车原有的消声器7，再排入大气，同时，6的手柄拨动行程开关，将本装置的电源断开。

7是汽车原有的消声器及三元催化管，安装本装置时，三元催化管和消声器的位置让位给废气导流阀6及醇氢转化器14。三元催化管和消声器接在废气导流阀6的大气通道上。

8是醇氢转化器14的热废气导入管。            9是高温醇蒸汽管。

10是用高温热废气加热醇蒸汽的过热室，过热室10内的醇蒸汽吸收了热废气的高温热量后，热废气的温度被10降低为最佳裂解温度，再进入裂解室供给催化剂吸收，过热室10的作用是：(1)把会烧坏催化剂的有害的高温热量吸收，变成有益的裂解甲醇的热量，(2)保护催化剂不被烧坏。

11是电磁阀，由测温仪15和18及汽压传感器39联合控制。当①位于蒸发室12内的汽压传感器39测到的汽压小于限定汽压(假设为0.38MPa)，②位于过热室10内的测温仪18测到的汽温＜280℃，③位于裂解器16内的测温仪15测到的催化剂温度＜230℃时，电磁阀11关闭；当①39测到的汽压≥限定汽压，或者(②18测到的汽温≥280℃或者③15测到的汽温≥230℃时，电磁阀11开通，将过热室10内的醇蒸汽放进裂解器16内裂解成醇氢。

12是蒸发室，经裂解器吸热后的热废气，还有相当多的热量，若排入大气，太可惜，本装置让蒸发室吸收这些热量，从冷却室23压入的高温醇液在12内吸收热量蒸发成醇蒸汽。                    13是低温热废气出气口。

14是醇氢转化器，由10、12、15、16、18等部件组成。

15是测温仪，安装在裂解器16靠近进高温醇蒸汽口的催化剂内，它控制着电磁阀11的开或关，假设催化剂裂解甲醇的温度是230℃至280℃，当测温仪15测到此处的温度≥230℃时，电脑就发出信号指挥电磁阀11通电，打开通道，将过热室10内的高温醇蒸汽放进裂解器16内，裂解为醇氢，当15测到的温度＜230℃时，电脑指挥电磁阀11断电，关闭通道。

16是裂解器，由热交换管焊接在箱体上组成，形成两股通道，管外是热废气通道(也可以是裂解通道)，管内是裂解通道(也可以是热废气通道)，通过热交换管壁进行热量交换，裂解器应位于最佳裂解温度区，器内各处的温度应尽量均衡，使甲醇在等温的条件下进行裂解，裂解器的管道应足够长，才能使甲醇100％的裂解成为醇氢，可以用催化剂裂解甲醇，也可用电磁式裂解器用电磁波把醇分子电离成碳、氢、氧离子的方式裂解甲醇。

17是压力泵，将醇氢压入储氢筒21。

18是测温仪，安装在过热室靠近内燃机排气口气温最高的过热管内，它控制着电磁阀11、22和33，当18测到的汽温≥280℃时，电脑就发出信号指挥电磁阀11通电，打开通道，将高温醇蒸汽放进裂解器16内，裂解为醇氢，同时发出信号打开电磁阀22的通道，关闭电磁阀33的通道，让醇液流进蒸发室12内。当18测到的温度＜280℃时，电脑指挥电磁阀11断电，关闭通道，停止醇蒸汽进入裂解器16内，同时发出信号关闭22的通道，打开电磁阀33的通道，让醇液流回储醇箱30，停止进入蒸发室12内，不同的催化剂具有不同的裂解温度，生产催化剂的厂家都会写在使用说明书中，但哪个温度是打开电磁阀11的最佳温度，必须由科技人员在实验中找出，之后，再调整电脑控制。

19是电磁阀，由气压传感器25控制，当气压传感器25测到储氢筒21内的气压≥启用气压(假设为0.005kg/cm²，相当于500Pa)时电脑指挥两个19同时开通，放出27内的“配比醇氢”进入混合器4与空气混合后，进入内燃机5燃烧，当25测到的气压＜500Pa时，两个19同时关闭。

20是稳压器，储氢筒内的气压无论怎样变化，从稳压器20放出的醇氢气压都是“启用气压”例如500Pa。

21是储氢筒，醇氢经冷却后，由压力泵17压入储氢筒21，21有两个出口，(1)经稳压器流出，(2)由单向阀管路与内燃机的油路联通(图一中未画出)，当气压＜油压时，此路不通，当气压＞油压时，醇氢压入油路，顶住油不让其进入喷油嘴，而由醇氢进入喷油嘴喷入汽缸。

22是电磁阀，与电磁阀33联动，22开、则33关，22关、则33开，由测温仪18、醇液开关38、汽压传感器39等三部件联合控制，当①过热室10内的测温仪18测到的温度≥280℃，②蒸发室12内无醇液接触开关38，③汽压传感器39测量到12内的汽压小于限定值等三条同时出现时，22开通，33关闭，让醇流进蒸发室12内，如果①过热室10内的测温仪18测到的温度小于280C，或者②蒸发室12内有醇液接触开关38，③汽压传感器39测量到12内的汽压≥限定值等三条出现一条时，22关闭，33开通，让醇液流进储醇箱30，停止进入蒸发室12内。

23是冷却室，将高温醇氢强制冷却到低温，使醇氢的密度增大，不用饱汽缸盖，不增大压缩比也不会减少汽车的动力，醇氢的热量被甲醇液吸收后，醇液温度升高，高温醇液进入蒸发室12后，吸收很少的热量就可变为甲醇蒸汽。

24是低温醇液管。

25是气压传感器，安装在储氢筒21内，用它控制电磁阀19的开或关，同时控制28的转换，当醇氢气压≥“启用气压”(例如≥500Pa)时，电脑指挥两个电磁阀19同时开通，当醇氢气压≥转换气压(例如300KPa)(即3kg/cm²)时，氢油联动转换装置28关闭油路，全部烧醇氢，启用气压和转换气压的确切数值，应在实验中寻找。

26是防回火装置，安装在稳压器20的前面，阻断火种不会进入稳压器和储氢筒，保证了装置的安全。

27是配比器，来自稳压器20的醇氢与来自空气管29的空气，按醇氢燃烧所需的空气，按比例在配比器内配合成“配比醇氢”。

28是氢油联动转换装置，由气压传感器25控制，把汽车原有的节气门3的脚踏控制器与配比器27的放气门联系起来，其作用是：(1)共同联动，驾驶员踩下脚踏控制器时，节气门3开大，配比器27的放气门也开大，节气门3关小，配比器27的放气门也关小，使二者按比例掺烧。(2)醇氢与汽油的掺烧比例，随气压传感器25测到的醇氢气压转换。转换的方案有三，方案一：醇氢气压从小于启用气压例如500Pa至转换气压例如0.3MPa时，醇氢的掺烧比例由0至100％，而汽油的掺烧比例由100％至0；方案二：醇氢的气压≥启用气压时，醇氢与汽油掺烧，醇氢的汽压≥使用气压，例如0.2Mpa时，切断汽油全烧醇氢；方案三：醇氢的气压＜使用气压时，全烧汽油，醇氢的气压≥使用气压时，全烧醇氢。

29是空气管，经空气滤清器过滤后的洁净空气，按醇氢燃烧所需氧气的比例，由29供给空气，供给空气的方式有两种：(1)机械式，在配比器27上有三道门，第一道是醇氢气进入的门，第二道是空气进入的门，第三道是醇氢与空气按比例混合成“配比醇氢”后放它们出去的门，醇氢门与空气门的大小，按醇氢燃烧所需空气的比例设置，可调，经实际使用后，调整二者大小的比例，这种配比器比较简单，精度差，醇氢与空气的比例不太准确。(2)电脑式，进入配比器的醇氢，经流量计，压力传感器，温度传感器等仪器的检测，由电脑准确计算出醇氢的绝对质量，计算出所需的氧气及含有这些氧气的空气量，之后，将这些空气从空气管29加入，经氧传感器检测后与醇氢混合，再从放气门放出，电脑可以使醇氢与空气的比例配合得非常精确。

30是储醇箱。            31是供醇泵。            32是三通。

33是电磁阀，与电磁阀22联动，22开、则33关，22关、则33开，由测温仪18、醇液开关38、汽压传感器39等三部件联合控制，当①过热室10内的测温仪18测到的温度≥280℃，②蒸发室12内无醇液接触开关38，③汽压传感器39测量到12内的汽压小于限定值等三条同时出现时，22开通，33关闭，让醇流进蒸发室12内，如果①过热室10内的测温仪18测到的温度小于280C，或者②蒸发室12内有醇液接触开关38，③汽压传感器39测量到12内的汽压≥限定值等三条出现一条时，22关闭，33开通，让醇液流进储醇箱30，停止进入蒸发室12内。

34是单向阀，供醇泵31可以将醇液通过单向阀34压进蒸发室12，当蒸发室12内产生汽压时，只能将醇蒸汽压进过热室10，不会退回流入三通32内。

38是醇液开关，安装在蒸发室12进醇口41的上面，由它发信号控制电磁阀22与33的开通与关闭，当38无醇液接触时，发出信号使电磁阀22开通，33关闭，醇液由供醇泵31从储醇箱30泵出流经三通32，单向阀34，吸热器23，电磁阀22进入蒸发室12的进醇口41内，当醇液接触到开关38时，发出信号使电磁阀22关闭，33开通，醇液由供醇泵31从储醇箱30泵出，经三通32，电磁阀33流回储醇箱30，停止醇液进入蒸发室12内。

39是汽压传感器，安装在蒸发室12内，由它发信号控制电磁阀11、22、33，当39测到的汽压小于限定值(假设为0.38Mpa)时发出信号：①关闭11②关闭33③开通22，让醇液流出单向阀34，进入蒸发室12，当39测到的汽压≥限定值时，发出信号①打开11，让过热室10内的醇蒸气进入裂解器16内裂解为醇氢，②打开33，③关闭22，让醇液流回储醇30，停止进入蒸发室12内。

41是蒸发室12的进醇口。

42至48是蒸发室12内的醇液吸热、升温、汽化通道。

49是蒸发室12的出醇蒸汽口。  51是蒸发室12的进高温热废气口。

52至58是蒸发室12的热废气通道。 59是蒸发室12的出低温热废气口。

61是电磁式裂解器的进醇蒸汽管。

62是裂解通道，       63是电磁波发射器，        64是隔板。

65是离子筛，氢、碳、氧离子可通过筛65进入醇氢腔67内，而醇分子被筛65挡住在通道62内继续裂解为氢、碳、氧离子。

66是正电极，吸引氧离子到此中和电荷后形成氧分子。        67是醇氢腔。

68是醇氢管，氢、碳和氧在腔67内混合成醇氢后由管68流进储氢筒。

69是外壳。

70是负电极，吸引氢、碳离子到此中和电荷后形成氢、碳分子。

71是平炉炉膛，内盛钢水进行冶炼。

72是平炉在炼钢车间内的炉壁，散发出高温热量。

73是从储氢筒21内引出醇氢的管道，可将醇氢直接加入平炉炼钢，也可装罐或经过管道供给工业和民用。            74是垃圾焚烧炉原有的烟囱。

75是垃圾焚烧炉原有的热废气烟道。    76是垃圾焚烧炉。    77是鼓风机。

78是新建的热废气烟道。  79是燃烧室，原焚烧灶中未烧完的可燃物在此烧尽。

80是新建的热废气烟道。

81是除尘室，除去热废气中的灰尘、洁净的热废气在鼓风机77的压力下，经热废气导入管8，导入醇氢转化器14内。

具体实施方式，实施例1，应用内燃机排放的热废气，以汽车为例，在汽车原有的内燃机5的排气管与消声器7之间，安装上废气导流阀6及醇氢转化器14，在汽车原有的用脚踏控制的节气门3与内燃机5之间，装上混合器4，在4的旁边及汽车底盘或其它空闲处，按图一安装各个部件，则本装置就安装完成了。

本装置主要由供醇、吸热、裂解、掺烧四个系统构成，下面分别说明：

1、供醇，由过热室10内的测温仪18，醇液开关38，汽压传感器39等三个部件联合控制电磁阀22和33的开或关自动供醇。参看图一，醇液装在储醇箱30内，由供醇泵31泵出，流经三通32、单向阀34、低温醇液管24、流入冷却室23吸收醇氢的热量后，经电磁阀22进入蒸发室12内，在三通32的上面是电磁阀33，当蒸发室12内醇液少，接触不到醇液开关38，汽压小于危险汽压0.38MPa，18测到的温度≥280℃时，电磁阀33关闭，电磁阀22开通，醇液被压入蒸发室12内，蒸发室12是一个多管并列多节迂回式热交换器，参看图二，41至49是醇液蒸发成醇蒸汽的通道，图三中51至59是热废气通道，热废气由51进入，由59流出，通过管壁，进行热量交换，管外的热废气将热量传给管内的醇液，使其升温，汽化、蒸发，在通道42的下面，装有一个醇液开关(即遇到醇液就会发出信号的开关)38，在通道46的下面装有一个汽压传感器39，当①蒸发室12内的汽压＜限定值(假设为0.38MPa)时，压力传感器39无信号，②醇液未接触开关38时，开关38无信号，③测温仪18测到的温度≥280℃，此三条同时存在，则电磁阀33通道关闭，而电磁阀22打开通道，让醇流进蒸发室12内；当①醇液从41进入42时，与醇液开关38相遇，或者②汽压≥限定值，或者③过热室10内的测温仪测到的蒸汽温度＜280℃，此三条出现一条时电脑就发出信号，把电磁阀33的通道打开，醇液即从通道流回储醇箱30内，同时关闭电磁阀22的通道，停止醇液进入蒸发室12内。

这样就自动控制了蒸发室12内既有一定的醇液和醇蒸汽压力，而又控制了醇液高度和汽压在一定限度内，既避免了醇液冲进裂解器，又避免了汽压过高会爆炸。

2、吸热，为了尽量多吸收热废气的热量，我们采取了以下措施：(1)高温热废气不排放，使用本装置时，用废气导流阀6的堵气门将通向大气的通道堵死，使全部热废气进入本装置通道。(2)高温热废气的温度很高，会烧坏催化剂，我们就在内燃机排气口的第一线高温区安排过热室10，让高温热废气在过热室10中加热醇蒸汽的同时把温度降低，当它不会烧坏催化剂、成为最佳裂解温度时，再让它进入第二线最佳裂解温度区的裂解器16内，使裂解器16边吸热、边裂解，此后的热废气进入第三线低温区蒸发室12，甲、乙醇都是在几十度时就蒸发了，蒸发室12吸收不完的热废气才排入大气。(3)从裂解器16出来的醇氢温度很高，我们强制将醇氢压入冷却室23冷却，冷却室23的管内是醇氢，管外是醇液，这样，醇液又从醇氢内吸收了一部份热能。(4)内燃机周围的温度很高，现在是用风和水吸热，再用风冷却水，这些热量就白白的浪费了，在新设计汽车时，应用醇液吸收内燃机周围的热量。

从图一中可看出，从供醇泵31泵出的醇液，由低温醇管24进入冷却室23，吸取醇氢的热量，醇液进入蒸发室12吸热，醇液蒸发为低温醇蒸汽后，再进入过热室10吸热，成为高温醇蒸汽，当其达到裂解温度时就通过电磁阀11，进入裂解器16内边吸热边裂解成醇氢，在旧车改造时，本装置是冷却室、蒸发室、过热室、裂解器四级吸热，在设计新车时，可设计成冷却室、内燃机周围、蒸发室、过热室、裂解器五级吸热，这样，就能最大限度的吸收汽车的废热能，以满足将甲醇裂解成醇氢的需要。

众所周知，要把醇裂解成醇氢，必须有充足的热能供给，这些热能只能从内燃机排出废气的余热中吸取，汽油在内燃机中燃烧时，只有不到33％的热量转变成机械能，而有≥67％的热能排入大气，这不仅浪费了热能，而且废气中含有燃烧不完全的汽油和CO、HC、NO_X等有害物质，还污染环境，热废气把地球空气变暖，危害很大，我们用本装置充分吸收，变废为宝。

甲醇的燃值只有汽油的48％，而等量醇氢的燃值却大于等量的汽油，醇氢的爆炸力远比汽油大得很多，现假设等量甲醇裂解成等量醇氢后，其燃值与等量汽油相等，即使用本装置后，可使甲醇与汽油等量代替，假设汽油的燃值为100单位，甲醇燃值为48单位，甲醇裂解成醇氢后，醇氢的燃值为100单位，与汽油的燃值相等，甲醇要裂解为醇氢必须从热废气中吸收52单位的热值，假设某汽车内燃机需要的热值为1000单位，其中330单位的热值用于内燃机正常工作，670单位的热值排入大气，1000单位的热值原来全部由汽油提供，使用本装置后，可由醇氢提供一部份，甲醇从热废气中吸取52单位的热值变成醇氢后，可代替10％的汽油，即吸收52/670＝7.76％的废余热，代燃率可达10％，同理，吸收2×52/670＝15.5％的废余热，代燃率可达20％，吸收5×52/670＝38.8％的废余热，代燃率可达50％，吸收10×52/670＝77.61％的废余热，代燃率可达100％。若能这样，就可以用甲醇裂解成醇氢，全烧醇氢，汽车就不用烧汽油了。

现在各种优良导热材料、超导热材料层出不穷，要从热废气中吸收77.61％的热能，只要吸热装置设计得好，又选用好的导热材料，是可以做到的，即用甲醇全部代替汽油是完全可能的。

3、裂解，甲醇蒸汽裂解成醇氢的条件是：(1)有裂解甲醇的催化剂，(2)甲醇蒸汽达到催化剂要求的裂解温度或者催化剂被加热到适合甲醇蒸汽裂解的温度，(3)达到符合裂解温度要求的甲醇蒸汽遇到了该催化剂，甲醇蒸汽就会裂解成醇氢，(4)装催化剂的管道要足够长，才能将醇100％的裂解成醇氢。

图一中裂解器16内所装的催化剂要求裂解甲醇蒸汽的温度假设为230℃至280℃，在裂解器16的进高温甲醇蒸汽口的附近的催化剂内放置测温仪15，当15测到的催化剂的温度≥230℃时，电磁阀11通电，通道开通，将高温甲醇蒸汽放入裂解器16内裂解成醇氢，当测温仪15测到的催化剂温度＜230℃时，电磁阀11断电，通道关闭，同时，在过热室10的靠近内燃机排气口的最前端放置测温仪18，当18测到的甲醇蒸汽温度≥280℃时，电磁阀11通电，通道开通，将高温甲醇蒸汽放入裂解器16内裂解成醇氢，当测温仪18测到的甲醇蒸汽温度＜280℃时，电磁阀11断电，通道关断，当汽压传感器39测到的汽压≥限定值时，电磁阀11通电，打开通道，将甲醇蒸汽放入裂解16内裂解成醇氢，当39测到的汽压＜限定值时，电磁阀11的通道关闭，为了把甲醇100％的裂解成醇氢，最好选用蛇形裂解器或折叠缠绕式裂解器或多管并列多节迂回式裂解器或者其它裂解管道长，供热温度较均匀的裂解器。

用催化剂裂解甲醇，必然要生产新催化剂及处理用废的旧催化剂，如果用电磁波裂解甲醇，就不用催化剂了，可根据ZL200520099850.8电磁式裂解器的实用新型进行研制，电磁式裂解器示意图见图四。

4、掺烧，从裂解器16出来的醇氢，由压力泵17压入冷却室23的管道中强制冷却之后，进入储氢筒21内储存，21内有气压传感器25，当25测到醇氢气压为开启压气(假设为500Pa)时，两个电磁阀19同时开通，醇氢经稳压器20通过电磁阀19进入配比器27，来自空气滤清器的洁净空气从管29进入27与醇氢按比例配合后，成为“配比醇氢”进入混合器4与来自管2的空气混合，再进入内燃机5掺烧，节气门3开启的大小由驾驶员用脚踏控制，节气门3与配比器27通过联动转换装置28联动，驾驶员用脚踩下脚踏控制器时，节气门3开大，配比器27的出“配比醇氢”的放气门也随之开大，节气门3关小，27的出“配比醇氢”的放气门也随之关小，联动转换装置28的作用不仅是使二者联动，而且还可以调整二者掺烧的比例，当气压传感器25测到的气压由小于启用气压500Pa上升到转换气压0.3MPa时，醇氢的掺烧比例由0上升到100％，而汽油的掺烧比例由100％下降到0，醇氢与空气按比例配合的方式有两种：(1)机械式：在配比器27上有三道门，第一道是醇氢气进入的门，第二道是空气进入的门，第三道是醇氢与空气按比例混合成“配比醇氢”后放它们出去的门，醇氢门与空气门的大小，按醇氢燃烧所需空气的比例设置，可调，经实际使用后，调整二者大小的比例，这种配比器比较简单，精度差，醇氢与空气的比例不太准确。(2)电脑式，进入配比器的醇氢，经流量计，压力传感器，温度传感器等仪器的检测，由电脑准确计算出醇氢的绝对质量。计算出所需的氧气及含有这些氧气的空气量，之后，将这些空气从空气管29加入，经氧传感器检测后与醇氢混合，再从放气门放出，电脑可以使醇氢与空气的比例非常精确。

实施例2，应用炉灶的幅射热，以炼钢的平炉为例。

平炉散发的幅射热使炼钢车间热气灼人，在平炉的炉壁上安装本实用新型的装置吸收幅射热后，车间就不热了，请参看图五。

在图五中，71是平炉炉膛，内盛钢水，进行冶炼，温度为1400℃以上，72是平炉在炼钢车间内的炉壁，散发出高温热量，10是过热室，71的热量先由10吸收，把幅射热的温度降低为最佳裂解温度后再由裂解器16吸收，之后的幅射热才由蒸发室12吸收，甲醇在68℃就汽化了，幅射热被甲醇吸收汽化后，已没有太多的热量可幅射了，这样，车间内就不热了。

甲醇由储醇箱30经低温醇液管24流进冷却室23，由供醇泵31从冷却室23中泵出，经三通32，单向阀34压入蒸发室12，吸收幅射热汽化，进入过热室10将温度升高，在过热室10内，装有测温仪18，当18测到醇蒸汽的温度≥280℃时，电磁阀11通电，打开通道，让甲醇蒸汽进入裂解器16内裂解为醇氢，当18测到的甲醇蒸气＜280℃时，电磁阀11断电，通道关断，这样，凡是≥280℃的热量都被甲醇蒸汽吸收后带走了，传到裂解器的温度就不会烧坏催化剂了，在裂解器16内装有测温仪15，当15测到催化剂的温度≥230℃时，电磁阀11通电，打开通道，将甲醇蒸汽放入裂解器16内裂解成醇氢，当15测到的催化剂温度＜230℃时，电磁阀11断电，通道关闭。

图五的供醇与吸热与图一相同，图五的醇氢储存在储氢筒21内，由管道73引出，可直接加入平炉炼钢，也可装罐或经过管道供给工业和民用。

实施例3，应用炉灶烟囱排放的热废气，以焚烧垃圾炉为例

炼钢、炼铁、锻造、铸造、焚烧垃圾等等工业炉灶的烟囱排放的热废气温度很高，夜晚观看，火光冲天，热废气中含有大量的灰尘及未烧完的碳粒，应先将余碳烧尽并除尘后才能将热废气引入本装置。

图六是应用焚烧垃圾炉烟囱排放的热废气的原理图，76是焚烧炉，75是原来的烟道，焚烧炉燃烧后的热废气经烟道75流进烟囱74后排入大气，使用本装置时，将原烟道75堵死，使用鼓风机77将热废气鼓入新烟道78进入燃烧室79，烧去余留的可燃物之后，经热废气通道80进入除尘室81，除去热废气中的灰尘，洁净的热废气在鼓风机77的压力下经热废气导入管8导入醇氢转化器14，此后的供醇、吸热、裂解过程与图一相同，醇氢的储存与使用与图五相似。

实施本发明后，就会出现下列有益效果：①可以用廉价的可以再生的醇代替部份甚至是全部昂贵的不可再生的石油资源，随着醇氢代燃技术的发展，随着导热材料的改进，将可以用本装置吸收各种废热量将醇裂解为醇氢，全部代替汽油供给内燃机燃烧，此外，还可供给工业和民用，这就解决了能源问题，为能源而引发的许多争端，国际战争自然就不存在了，人类将因此而变得更加和平和安宁，②醇氢燃烧后变成水，不污染环境，解决了环保问题，③由于使用废热能生产的醇氢比汽油价廉，使燃料费大大降低了，④生产醇及醇氢代燃设备可直接带动煤炭、化工、机械、电器、材料、交通等等相关产业的发展，将为许多人提供就业岗位，这又解决了就业扶贫两大问题，使人民生活水平提高，社会治安稳定。

本装置不仅可以用于汽车，而且凡是使用内燃机的各种产品，如火车、船舶、飞机、坦克、拖拉机、堆土机等等都可以使用；本装置不仅可以利用内燃机的余热，而且还可以利用炼钢、炼铁、锻造、铸造、化工、焚烧垃圾、太能热能等等不用花钱买的热能，由本装置吸收后，把低价、低热值的甲醇裂解成高热值的醇氢，供给工业和民用，使用本装置，可同时解决能源、环保、就业、扶贫四大课题。

Claims (8)

1、一种应用被浪费的热能将醇自动裂解成醇氢的装置，由储醇箱、供醇泵、醇氢转化器、冷却室、储氢筒、混合器、阀、管件、电脑等组合成供醇、吸热、裂解、掺烧等四个系统，其特征在于：各系统独立自动工作，系统之间紧密联系，自动配合，将醇自动裂解成醇氢。

2、按权利要求1所述的装置，其特征在于：由醇液开关(38)、汽压传感器(39)及测温仪(18)联合控制电磁阀(22)和(33)的开与关，使蒸发室(12)内既有一定的醇液和醇蒸汽压力，以保证裂解的需要，又控制住醇液的数量，使汽压保持在安全范围内。

3、按权利要求1所述的装置，其特征在于：醇氢转化器(14)由过热室(10)、裂解器(16)及蒸发室(12)三部份组成，高温热废气不直接排入大气，先由位于内燃机(5)的排气口温度最高处的过热室(10)吸收掉会烧坏催化剂的高温热量，把热废气温度降低为最佳裂解温度后，才由裂解器(16)吸收，余下的热量再由蒸发室(12)吸收，无法再吸收的低温热废气热量才排入大气。

4、按权利要求1所述的装置，其特征在于：将从裂解器(16)出来的醇氢强制进入冷却室(23)冷却，使其温度降低，密度增加，既可以增加醇氢的掺烧量又可以吸收醇氢的热量用于甲醇升温。

5、按权利要求1所述的装置，其特征在于：本装置用于旧车改装时采用由甲醇按顺序经冷却室(23)、蒸发室(12)、过热室(10)、裂解器(16)等四级吸热，用于新车设计时，采用由甲醇按顺序经冷却室、内燃机周围、蒸发室、过热室、裂解器等五级吸热，能最大限度的吸收热废气的热量，从而能尽可能多的将甲醇裂解成醇氢。

6、按权利要求1所述的装置，其特征在于：裂解器(16)内的催化剂，一方面由管外的热废气加热，另一方面由过热室(10)内的甲醇蒸汽吸收了热废气的高温热量达到裂解温度后，从管内进入裂解器(16)的装催化剂的管内进行加热，由于内、外都在加热催化剂，就可以使催化剂的温度迅速上升到裂解温度。

7、按权利要求1所述的装置，其特征在于：电磁阀(11)的开或关由装在裂解器(16)内的测温仪(15)及装在过热室(10)内的测温仪(18)控制，只有当(15)测到的催化剂温度达到裂解温度或(18)测到的醇蒸汽温度达到裂解温度时，电磁阀(11)才开通，让醇蒸汽进入裂解器(16)内裂解成醇氢。

8、按权利要求1所述的装置，其特征在于：放出醇氢掺烧的两个电磁阀(19)由安装在储氢筒(21)内的气压传感器(25)控制，当储氢筒(21)内的醇氢气压小于启用气压(例如500Pa)时，电磁阀(19)关闭，汽车全烧汽油，当醇氢气压大于启用气压时，电磁阀(19)开通，醇氢与汽油掺烧，当醇氢气压大于转换气压(例如0.3MPa)时，氢油联动转换装置(28)自动切断汽油供应，全烧醇氢。

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