CN203571782U

CN203571782U - 等离子体解水制氢高效节能锅炉燃烧器

Info

Publication number: CN203571782U
Application number: CN201320760789.1U
Authority: CN
Inventors: 路运龙
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-11-21
Filing date: 2013-11-21
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2023-11-21

Abstract

一种等离子体解水制氢高效节能锅炉燃烧器，是由智能控制器、高频高压电源、火焰传感器、等离子体电弧催化喷射器、水分蒸发器、水泵、水量调节阀、温度传感器、油泵、油量调节阀、电子点火器、喷油器、风机、电磁阀、喷火燃烧器、燃烧器壳体和安装法兰构成。是把水加热成水蒸气再在等离子体电弧催化喷射器内迅速分解生成氢、氧气分子和氢、氧离子，和燃料或者燃气一起从喷火燃烧器喷入锅炉炉膛燃烧，从而达到增加燃料或者替代部分燃料增加氧气、实现大幅度节约燃料、提高节能减排指标的目的，是行业内理想的更新换代的高新技术产品。

Description

等离子体解水制氢高效节能锅炉燃烧器

技术领域

本发明涉及一种等离子体解水制氢高效节能锅炉燃烧器，属于可重复利用能源、绿色环保、节能减排技术领域。

背景技术

目前民用锅炉和工业锅炉所使用的燃料大约有四种：煤炭、燃油、天然气和机制有机木柴，但是这些都是不可再生的能源，将随着人们的消耗和时光的流失而逐渐枯竭。长久以来，让水变成可重复利用的替代能源一直是人们的美好愿望：水分子是由氢和氧(H₂O)构成，按实质重量每公斤水大约含氢11％、含氧89％，氢可以燃烧、氧能助燃，氢燃烧的热值是汽油的三倍之多，而且氢燃烧之后所生成的是水，不污染环境，是一种非常洁净可重复使用的燃料。但是目前的制氢技术还不能实现大规模商业化制氢，因为现有制氢技术的能源消耗太大，而且效率很低，得不偿失。

近十年来，等离子体技术在工业上的应用发展很快，例如：等离子体点火、等离子体喷涂、等离子体加热、等离子体切割、等离子体拉积焚化、废物处理等等。等离子体是在电离层或者放电现象下所形成的一种状态(俗称第四态)，伴随着放电现象将会生成激发原子、激发离子、离解原子、游离原子团、原子或者分子离子群的活性化学物以及它们与其它的化学物碰撞而引起的反应。在等离子体发生器中，放电作用使工作气分子失去外层电子而形成离子状态，经过相互碰撞而产生高温并分解，温度可高达万度以上，而离子的温度仅仅略高于常温，俗称为低温等离子体或者非平衡低温等离子体。目前低温等离子体技术和高温等离子体技术在民用和工业上都有着比较广泛的应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有锅炉燃烧器的缺点和不足，提供一种耗能低、效率高、分解速度快的以水为原料的随机制氢的“等离子体解水制氢高效节能锅炉燃烧器”，把水作为制氢、制氧可重复使用的原料，从而达到大幅度节约燃料和大幅度提高节能减排指标的目的。

本发明的等离子体解水制氢高效节能锅炉燃烧器的技术方案，是在现有的燃油、燃甲醇、燃气锅炉燃烧器上增设一套包括“智能控制器、火焰传感器、温度传感器、等离子体电弧催化喷射器、高频高压电源、水分蒸发器、水泵、电磁阀、水量调节阀、喷火燃烧器”组成的分解水分子的DJS(等离子解水制氢的缩写)制氢燃氢设备。把水蒸气在等离子体电弧催化器内迅速活化、裂化、分解生成氢气分子、氧气分子和氢离子、氧离子，和燃料或者燃气一起从喷火燃烧器喷入锅炉炉膛燃烧，从而达到增加氢气和氧气或者替代部分燃料增加氧气，实现大幅度节约燃料、提高节能减排指标的目的。

本发明的等离子体解水制氢高效节能锅炉燃烧器，是由智能控制器、高频高压电源、火焰传感器、等离子体电弧催化喷射器、水分蒸发器、水泵、水量调节阀、温度传感器、油泵、油量调节阀、电子点火器、喷油器、风机、电磁阀、喷火燃烧器、燃烧器壳体和安装法兰构成。其特征是：在燃烧器壳体的下部安装着风机，在燃烧器壳体内部安装着喷油器、等离子体电弧催化喷射器、电子点火器、火焰传感器和温度传感器，在燃烧器壳体上安装着智能控制器、高频高压电源、电磁阀、水泵、水量调节阀、油泵、油量调节阀，燃烧器壳体上部通过法兰和喷火燃烧器连接，在喷火燃烧器内安装着水分蒸发器，水分蒸发器的一端连接着等离子体电弧催化喷射器、另一端和水泵连接，水泵连接着水量调节阀，水量调节阀连接着电磁阀，电磁阀连接着智能控制器，智能控制器连分别接着电磁阀、水泵、油泵、火焰传感器、温度传感器、电子点火器、高频高压电源和风机，高频高压电源连接着等离子体电弧催化喷射器，两个电磁阀分别连接着水箱和油箱。喷火燃烧器用耐高温不锈钢和耐高温陶瓷复合制造，等离子体电弧催化喷射器用耐高温陶瓷和金属铜、镍及其氧化物制造。

本发明的等离子体解水制氢高效节能锅炉燃烧器，其特征是在水箱的液态水中加入5-30％的甲醇和0.01-0.5％二甲醚作为添加剂，把水和甲醇的混合融液在水分蒸发器加热成蒸汽态以后，在等离子体电弧催化器内强大等离子体电场的震荡、催化下更容易被分解。其化学反应(二甲醚忽略不计)方程式为：

CH₃OH(蒸汽)+H₂O(蒸汽)——3H₂+CO₂

本发明的等离子体解水制氢高效节能锅炉燃烧器的工作原理是这样的：打开智能控制器的开关k，智能控制器发出指令，电磁阀和油泵开始工作，燃油从喷油器呈雾状喷出并被电子点火器点燃燃烧，在风机风的吹送下从喷火燃烧器喷出燃烧，并同时加热水分蒸发器，当水分蒸发器被加热到预设温度200度时，温度传感器向智能控制器发出信号，智能控制器发出指令使高频高压电源、电磁阀、水泵、油泵和等离子体电弧催化喷射器开始工作，水醇混合液被水分蒸发器加热成蒸汽态后，在等离子体电弧催化喷射器内迅速分解生成氢、氧气(氢离子、氧离子)喷出和燃油(或者燃气)共同燃烧放热。因为水分子被分解以后属于可燃混合气，相当于给锅炉燃烧器增加了一部分额外燃料和氧气，从而达到节约燃料、提高节能减排指标的目的。即便是水蒸气没有完全被分解成为氢气分子、氧气分子，但是水分子的分子结构已经被高强度的高能等离子电场所活化、打破，形成可以低温燃烧的氢、氧离子或者氢、氧离子(高能离子)团，同样可以在锅炉燃烧器或者炉膛的高温下顺利燃烧，氢、氧离子或者氢、氧离子团在高温下产生微暴并和碳氢化合物的碳结合、燃烧，可以有效减少碳的排放量。

本发明的等离子体解水制氢高效节能锅炉燃烧器，可以方便的安装在燃油、燃气或者燃甲醇燃料的锅炉上，其燃烧热值可以根据锅炉吨位的大小(例如：1吨或者3吨、5吨)而设定，液态水(醇水)融液和燃料、燃气的比例是：25-50％比75-50％，一般情况下通过调整水量调节阀和油量调节阀按照50％比50％的比例调整，即可达到节能25-40％的节能效果。实际应用时可以根据燃料的不同灵活调节，燃烧器的送风量也可以根据锅炉结构的不同而设定和调整。

本发明的有益效果是：

1、首创了把水作为储氢材料分解成氢气和氧气作为民用、工业锅炉燃烧器的燃料，提高了锅炉燃烧器的热效率和锅炉的排放指标，和现有的锅炉燃烧器相比较、可节约燃料20--40％。

2、由于采用了等离子体电弧催化、分解水分子制氢的技术方案，提高了制氢的效率，和传统电解法相比较，可节约电能60--90％。

3、本发明的技术方案可以广泛应用于改造传统的燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉和机制有机木柴锅炉。目前北京等省市已经决定淘汰传统的燃煤锅炉，提倡推广清洁能源，燃油、燃气、燃甲醇锅炉燃烧器是未来工业、民用锅炉必须的供热技术产品，本发明专利产品的问世，必将给社会和生产企业带来巨大的社会效益和经济效益，市场前景十分广阔。

附图说明

下面结合说明书附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明等离子体解水制氢高效节能锅炉燃烧器的结构示意图。

图2是本发明等离子体解水制氢高效节能锅炉燃烧器的整体结构图。

图中所示：1、智能控制器，2、高频高压电源，3、等离子体电弧催化喷射器，4、水分蒸发器，5、温度传感器，6、风机，7、电子点火器，8、火焰传感器，9、电磁阀，10、油量调节阀，11、油泵，12、喷油器，13、电磁阀，14、水量调节阀，15、水泵，16、水箱，17、油箱，18、法兰，19、观察孔，20、燃烧器壳体，21、喷火燃烧器，22、扫风孔，23、扫风盘。

具体实施方式

本发明等离子体解水制氢高效节能锅炉燃烧器的实施例如图1图2所示：在锅炉燃烧器壳体(20)上安装着智能控制器(1)、高频高压电源(2)，风机(6)、电磁阀(9)和(13)、油量调节阀(10)、油泵(11)、水量调节阀(14)、水泵(15)和观察孔(19)，在锅炉燃烧器壳体(20)内安装着电子点火器(7)、火焰传感器(8)、喷油器(12)、等离子体电弧催化喷射器(3)、温度传感器(5)，燃烧器壳体(20)和喷火燃烧器(21)套接连接，在喷火燃烧器(21)内安装着水分蒸发器(4)和扫风盘(23)，在扫风盘(23)上设计有扫风孔(22)，在燃烧器壳体(20)和喷火燃烧器(21)连接处安装着锅炉燃烧器安装法兰(18)。水分蒸发器(4)的一端连接着等离子体电弧催化喷射器(3)、另一端和水泵(15)连接，水泵(15)连接着水量调节阀(14)，水量调节阀(14)连接着电磁阀(13)，智能控制器(1)分别接着电磁阀(13)和电磁阀(9)、水泵(15)、油泵(11)、火焰传感器(8)、温度传感器(5)、高频高压电源(2)和风机(6)。高频高压电源(2)连接着等离子体电弧催化喷射器(3)，电磁阀(13)和电磁阀(9)分别连接着水箱(16)和油箱(17)。喷火燃烧器(21)用耐高温不锈钢和耐高温陶瓷复合制造，等离子体电弧催化喷射器(3)用耐高温陶瓷和金属铜、镍及其氧化物制造。在喷火燃烧器(21)内安装着扫风盘(23)，扫风孔(22)可以让风旋转吹出，使燃料和氢氧气或者燃气和氢氧气充分混合燃烧，以提高节能减排的有效指标。

本发明的等离子体电弧催化喷射器和高频高压电源配套使用，可根据锅炉的大小灵活配备，例如1吨的锅炉可配备使用功率为100-180VA的高频高压电源，2-5吨的锅炉可配备使用功率为180-350VA的高频高压电源。当然，等离子体电弧催化喷射器的功率也应当相应调整，水蒸气进入等离子体电弧催化喷射器的量也要按照相应的比例做适当调整。

Claims

1.等离子体解水制氢高效节能锅炉燃烧器，是由智能控制器、高频高压电源、火焰传感器、等离子体电弧催化喷射器、水分蒸发器、水泵、水量调节阀、温度传感器、油泵、油量调节阀、电子点火器、喷油器、风机、电磁阀、喷火燃烧器、燃烧器壳体和安装法兰构成，其特征是：在燃烧器壳体的下部安装着风机，在燃烧器壳体内部安装着喷油器、等离子体电弧催化喷射器、火焰传感器和温度传感器，在燃烧器壳体上安装着智能控制器、高频高压电源、电磁阀、水泵、水量调节阀、油泵、油量调节阀，燃烧器壳体上部通过法兰和喷火燃烧器连接，在喷火燃烧器内安装着水分蒸发器，水分蒸发器的一端连接着等离子体电弧催化喷射器、另一端和水泵连接，水泵连接着水量调节阀，水量调节阀连接着电磁阀，电磁阀连接着智能控制器，智能控制器分别连接着电磁阀、水泵、油泵、火焰传感器、温度传感器、电子点火器、高频高压电源和风机，高频高压电源连接着等离子体电弧催化喷射器，两个电磁阀分别连接着水箱和油箱。

2.如权利要求1所述的等离子体解水制氢高效节能锅炉燃烧器，其特征是：喷火燃烧器(21)用耐高温不锈钢和耐高温陶瓷复合制造，等离子体电弧催化喷射器(3)用耐高温陶瓷和金属铜、镍及其氧化物制造。

3.如权利要求1所述的等离子体解水制氢高效节能锅炉燃烧器，其特征是在锅炉燃烧器壳体(20)上安装着智能控制器(1)、高频高压电源(2)，风机(6)、电磁阀(13)、水量调节阀(14)、水泵(15)，在锅炉燃烧器壳体(20)内安装着电子点火器(7)、火焰传感器(8)、喷油器(12)、等离子体电弧催化喷射器(3)、温度传感器(5)，在喷火燃烧器(21)内安装着水分蒸发器(4)和扫风盘(23)，水分蒸发器(4)的一端连接着等离子体电弧催化喷射器(3)、另一端和水泵(15)连接，水泵(15)连接着水量调节阀(14)，水量调节阀(14)连接着电磁阀(13)，智能控制器(1)分别接着电磁阀(13)和电磁阀(9)、水泵(15)、油泵(11)、火焰传感器(8)、温度传感器(5)、高频高压电源(2)和风机(6)，高频高压电源(2)连接着等离子体电弧催化喷射器(3)，电磁阀(13)和电磁阀(9)分别连接着水箱(16)和油箱(17)。