CN219389719U - 一种带氢氧催化装置的节能型陶瓷窑炉燃烧系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及窑炉节能技术领域，具体为一种带氢氧催化装置的节能型陶瓷窑炉燃烧系统，包括窑炉和氢氧电解装置，氢氧电解装置的排气口通过管道连接有气体缓冲罐，气体缓冲罐的出气口通过防回火管道与窑炉的燃烧室相连通；本实用新型的窑炉燃烧系统通过电解的方式提取水中的氢氧原子形成氢氧混合气流，然后通过防回火管道输入到窑炉燃烧室内，待氢氧气进入燃烧室后点火引燃，利用氢氧催化原理和富氧燃烧原理，大幅度降低空气过量系数，从而减少排烟热损失，提高燃烧系统的热效率。

Description

一种带氢氧催化装置的节能型陶瓷窑炉燃烧系统

技术领域

本实用新型涉及窑炉节能技术领域，具体为一种带氢氧催化装置的节能型陶瓷窑炉燃烧系统。

背景技术

窑炉，是指用于烧制陶瓷器物和雕塑或是令珐琅熔合到金属器物表面的火炉，传统的窑炉采用天然气或液化气作燃料，而天然气或液化气含碳量高，燃烧速度慢，脱气分解的过程长，在空气助燃情况下，过剩空气多，火焰温度低，窑炉高温区升温慢，造成陶瓷氧化还原工艺能耗高燃料消耗大。

现有解决陶瓷窑炉高能耗高污染高排放行业难题比较好的一种办法就是在窑炉燃烧过程中喷入氢气和氧气进行混合燃烧，其通过氢氧催化原理和富氧燃烧原理能够很好的解决窑炉高能耗的问题，而如何把氢能成功地应用于陶瓷窑炉上，已经成为一个亟待解决的问题。为此，我们提供了一种带氢氧催化装置的节能型陶瓷窑炉燃烧系统以解决以上问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种带氢氧催化装置的节能型陶瓷窑炉燃烧系统以解决上述技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种带氢氧催化装置的节能型陶瓷窑炉燃烧系统，包括窑炉和氢氧电解装置，所述氢氧电解装置的排气口通过管道连接有气体缓冲罐，所述气体缓冲罐的出气口通过防回火管道与窑炉的燃烧室相连通；

所述氢氧电解装置包括电解箱，所述电解箱内腔侧壁之间密封连接有隔板，所述隔板将电解箱分隔为动力腔和电解腔，所述电解腔内腔顶部分别转动连接有正极杆和负极杆，所述正极杆和负极杆外壁分别安装有若干组正极片组件和负极片组件，所述正极杆和负极杆一端穿过隔板并分别安装有集电环，所述动力腔内设置有驱动机构，所述驱动机构与正极杆和负极杆相连接并驱动正极杆和负极杆转动，所述防回火管道与电解箱的电解腔相连通。

优选的，所述驱动机构包括驱动电机，所述驱动电机安装在动力腔内腔顶部，所述驱动电机输出端安装有主动齿轮，所述正极杆和负极杆外壁均安装有从动齿轮，且主动齿轮位于两个从动齿轮之间并与从动齿轮啮合连接。

优选的，所述正极杆位于电解腔内部的外壁均开设有螺纹槽，所述正极片组件包括两个限位螺母和正极片，两个限位螺母分别螺纹连接在螺纹槽外壁，所述正极片套设在正极杆外壁并位于两个限位螺母之间；

所述负极杆的结构和正极杆一致，所述负极片组件和正极片组件的结构一致。

优选的，所述电解箱前端面盖设有可开启的盖板，所述盖板与电解箱之间密封连接。

所述电解腔内设置有分别与正极片组件和负极片组件相互配合的两个刮条机构；

所述刮条机构包括固定柱，所述固定柱转动安装在电解腔内腔顶部和底部之间，两根所述固定柱外壁分别固定有若干个与正极片组件或负极片组件一一对应设置的固定块，所述固定块一侧面安装有两个刮条，两个所述刮条分别与正极片组件的正极片或负极片组件的负极片的相对两侧面相抵接。

优选的，所述隔板顶部安装有与固定柱相互配合的定位套，所述固定柱穿过定位套并与定位套转动连接，所述固定柱侧壁安装有弹簧定位柱，所述定位套侧壁开设有与弹簧定位柱相互配合的定位孔。

优选的，所述电解腔侧壁分别连通有进液管和出液管，所述电解箱顶部连通有排气管，且排气管穿过动力腔并与电解腔相连通。

优选的，还包括气液分离器，所述气液分离器设置在氢氧电解装置和气体缓冲罐之间分别与氢氧电解装置和气体缓冲罐相连通。

优选的，所述防回火管道与窑炉相连通的一端安装有回火防止器。

优选的，还包括水箱，所述水箱与氢氧电解装置的进水口相连通。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型的窑炉燃烧系统通过电解的方式提取水中的氢氧原子形成氢氧混合气流，然后通过防回火管道输入到窑炉燃烧室内，待氢氧气进入燃烧室后点火引燃，利用氢氧催化原理和富氧燃烧原理，大幅度降低空气过量系数，从而减少排烟热损失，提高燃烧系统的热效率；

并且本实用新型的氢氧电解装置在工作时，正、负极片可以通过驱动电机带动进行转动，进而使正、负极片附近的液体产生离心力，使气体随着离心力快速排出，避免电解产生的气泡黏附、覆盖在极片表面而降低极片的电导率，从而提高电解效率，进一步整体系统的节能效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述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实用新型的一些实施例，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为本实用新型的窑炉燃烧系统的结构示意图；

图2为本实用新型中氢氧电解装置的结构示意图

图3为本实用新型中氢氧电解装置去除盖板后的结构示意图；

图4为图3的正视结构示意图；

图5为本实用新型中驱动机构及其连接部件的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、窑炉；2、氢氧电解装置；21、电解箱；211、盖板；212、进液管；213、出液管；214、排气管；22、隔板；23、正极杆；24、负极杆；25、正极片组件；251、限位螺母；252、正极片；26、负极片组件；27、集电环；28、驱动机构；281、驱动电机；282、主动齿轮；283、从动齿轮；29、刮条机构；291、固定柱；292、固定块；293、刮条；294、定位套；295、弹簧定位柱；3、气体缓冲罐；4、防回火管道；5、气液分离器；6、水箱。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5，本实用新型提供一种技术方案：

请参照图1所示：一种带氢氧催化装置的节能型陶瓷窑炉燃烧系统，包括窑炉1和氢氧电解装置2，氢氧电解装置2的排气口通过管道连接有气体缓冲罐3，气体缓冲罐3的出气口通过防回火管道4与窑炉1的燃烧室相连通，防回火管道4与窑炉1相连通的一端安装有回火防止器，并且在氢氧电解装置2和气体缓冲罐3之间设置气液分离器5（气液分离器5采用离心型气液分离器），且气液分离器5分别与氢氧电解装置2和气体缓冲罐3相连通，水箱6与氢氧电解装置2的进液管212相连通，并且在水箱与进液管之间的连接管路上设置水泵。

请参照图2、3所示：氢氧电解装置2包括电解箱21，电解箱21内腔侧壁之间密封连接有隔板22，隔板22将电解箱21分隔为动力腔和电解腔，电解腔内腔顶部分别转动连接有正极杆23和负极杆24，正极杆23和负极杆24外壁分别安装有若干组正极片组件25和负极片组件26，正极杆23和负极杆24一端穿过隔板22并分别安装有集电环27，并且装置内的正极杆23和负极杆24分别通过集电环27与外部电源的正极和负极连接，动力腔内设置有驱动机构28，驱动机构28与正极杆23和负极杆24相连接并驱动正极杆23和负极杆24转动，电解箱21前端面盖设有可开启的盖板211，盖板211与电解箱21之间密封连接，通过设置可开启的盖板能够对电解箱内部进行维护，并且盖板与电解箱之间通过凹凸槽密封、并以自攻螺丝固定锁紧，保证密封性，电解腔侧壁分别连通有进液管212和出液管213，电解箱21顶部连通有排气管214，且排气管214穿过动力腔并与电解腔相连通。

请参照图5所示：驱动机构28包括驱动电机281，驱动电机281安装在动力腔内腔顶部，驱动电机281输出端安装有主动齿轮282，正极杆23和负极杆24外壁均安装有从动齿轮283，且主动齿轮282位于两个从动齿轮283之间并与从动齿轮283啮合连接，并且为了保证装置的绝缘性，驱动机构中的主动齿轮和从动齿轮均可采用绝缘材料（如橡胶材料）。

请参照图3、4和5所示：正极杆23位于电解腔内部的外壁均开设有螺纹槽，正极片组件25包括两个限位螺母251和正极片252，两个限位螺母251分别螺纹连接在螺纹槽外壁，正极片252套设在正极杆23外壁并位于两个限位螺母251之间；

负极杆24的结构和正极杆23一致，负极片组件26和正极片组件25的结构一致。

请参照图4和5所示：所述电解腔内设置有分别与正极片组件25和负极片组件26相互配合的两个刮条机构29；

刮条机构29包括固定柱291，固定柱291转动安装在电解腔内腔顶部和底部之间，两根固定柱291外壁分别固定有若干个与正极片组件25或负极片组件26一一对应设置的固定块292，固定块292一侧面安装有两个刮条293，两个刮条293分别与正极片组件25的正极片或负极片组件26的负极片的相对两侧面相抵接；隔板22顶部安装有与固定柱291相互配合的定位套294，固定柱291穿过定位套294并与定位套294转动连接，固定柱291侧壁安装有弹簧定位柱295，定位套294侧壁开设有与弹簧定位柱295相互配合的定位孔，在正极片和负极片转动过程中，由于刮条与正极片和负极片的两侧表面相抵接，从而刮条能够对极片表面进行刮除，避免极片表面附着污垢，从而提高极片的电解效率，并且在极片需要更换时，可以先通过挤压弹簧定位柱，使弹簧定位柱脱离定位套上的定位孔，然后转动固定柱，从而使刮条103脱离极片，进而方便极片的拆装，同时为了保证装置的绝缘性，刮条机构均采用绝缘材料制成（如橡胶材料）。

上述实施例的工作过程如下：

在窑炉1工作时，窑炉1的燃烧室通过天然气管道与外部的天然气气源相连通，从而能够向燃烧室内注入天然气进行燃烧，并且在燃烧时启动氢氧电解装置2；

然后启动氢氧电解装置2，氢氧电解装置2中的正极片252和负极片通电开始工作（极片采用特殊惰性金属材料制成，具有耐腐蚀等特性，本实用新型采用904L钢，并且形状为圆形），并且通过电解液的导电，使得形成导通的直流电，从而电解液在直流电的作用下，将电解液分解成氢气和氧气并且通过排气管214排出进入到气液分离器5内，并且氢、氧和水汽的混合气体在气液分离器5的离心作用下使氢氧气与水汽分离，并且氢氧气排入到气体缓冲罐3内，气体缓冲罐3能够对气体进行缓冲、储存，从而使氢氧气排出时更加均匀，氢氧气从防回火管道4喷入到窑炉1的燃烧室内，使氢氧气与天然气混合进行复合催化燃烧，提高燃烧后的火焰温度；

火焰温度提高后，加快了燃料热分解的速度，同时，HO离子裂解燃料CH链，化合成新的物质，能效比增加因而达到节能的目的，其中由于氢气具备瞬燃特性及内爆特性，使火焰温度集中在炉膛内，热损失小，同时氢气燃烧会形成水分子，增加烟气湿度，水蒸气增加増大了炉膛内的热容量，减小了烟气流速流量，从而使窑炉受热面热交换率上升，对窑炉节能起到决定性作用，而且火焰温度上升，氢氧气替代了燃气消耗，氢气的催化内爆特性及富氧燃烧达到动态平衡，可减小排烟损失即冷风进入炉膛减少，减少了将冷空气加热的热损失，又使烟气带走的热量减少，从而达到减少热损失，节能高效的最终目的；

本实施例中，在水电解过程中，驱动电机281带动主动齿轮282转动，并带动两个从动齿轮283、正极杆23和负极杆24转动，从而使正极片252和负极片转动，进而使正极片252和负极片附近的液体产生离心力，使气体随着离心力快速排出，避免电解产生的气泡黏附、覆盖在极片表面而降低极片的电导率，从而提高电解效率。

并且，在极片转动过程中，极片两侧表面的刮条293与极片相接触，从而刮条293能够对极片上的附着的污垢进行刮除，避免污垢粘附在极片表面而影响极片的电解效率；

在极片需要更换时，操作人员通过打开盖板211，并且为了盖板22的取下，在盖板211的表面设置把手，然后操作人员通过挤压弹簧定位柱295，使弹簧定位柱295脱离定位套294上的定位孔，然后转动固定柱295，使刮条293脱离极片，最后分别转动限位螺母251并拆下，然后取下极片，即可完成极片的拆卸；安装时，一组限位螺母251旋紧在正极杆23/负极杆24的外壁，然后套上新的极片，并且使极片与限位螺母251接触，然后再锁紧一组限位螺母251并与极片下表面接触，从而完成极片的安装，然后重新转动固定柱291使弹簧定位柱295卡入到定位套294的定位孔内完成固定；

在极片安装时，可以根据实际加工工况调节极片之间的距离，并且可以使正极片252和负极片之间交错设置或者并排设置。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种带氢氧催化装置的节能型陶瓷窑炉燃烧系统，其特征在于：包括窑炉（1）和氢氧电解装置（2），所述氢氧电解装置（2）的排气口通过管道连接有气体缓冲罐（3），所述气体缓冲罐（3）的出气口通过防回火管道（4）与窑炉（1）的燃烧室相连通；

所述氢氧电解装置（2）包括电解箱（21），所述电解箱（21）内腔侧壁之间密封连接有隔板（22），所述隔板（22）将电解箱（21）分隔为动力腔和电解腔，所述电解腔内腔顶部分别转动连接有正极杆（23）和负极杆（24），所述正极杆（23）和负极杆（24）外壁分别安装有若干组正极片组件（25）和负极片组件（26），所述正极杆（23）和负极杆（24）一端穿过隔板（22）并分别安装有集电环（27），所述动力腔内设置有驱动机构（28），所述驱动机构（28）与正极杆（23）和负极杆（24）相连接并驱动正极杆（23）和负极杆（24）转动，所述防回火管道（4）与电解箱（21）的电解腔相连通。

2.根据权利要求1所述的一种带氢氧催化装置的节能型陶瓷窑炉燃烧系统，其特征在于：所述驱动机构（28）包括驱动电机（281），所述驱动电机（281）安装在动力腔内腔顶部，所述驱动电机（281）输出端安装有主动齿轮（282），所述正极杆（23）和负极杆（24）外壁均安装有从动齿轮（283），且主动齿轮（282）位于两个从动齿轮（283）之间并与从动齿轮（283）啮合连接。

3.根据权利要求1所述的一种带氢氧催化装置的节能型陶瓷窑炉燃烧系统，其特征在于：所述正极杆（23）位于电解腔内部的外壁均开设有螺纹槽，所述正极片组件（25）包括两个限位螺母（251）和正极片（252），两个限位螺母（251）分别螺纹连接在螺纹槽外壁，所述正极片（252）套设在正极杆（23）外壁并位于两个限位螺母（251）之间；

所述负极杆（24）的结构和正极杆（23）一致，所述负极片组件（26）和正极片组件（25）的结构一致。

4.根据权利要求1所述的一种带氢氧催化装置的节能型陶瓷窑炉燃烧系统，其特征在于：所述电解箱（21）前端面盖设有可开启的盖板（211），所述盖板（211）与电解箱（21）之间密封连接。

5.根据权利要求1所述的一种带氢氧催化装置的节能型陶瓷窑炉燃烧系统，其特征在于：所述电解腔内设置有分别与正极片组件（25）和负极片组件（26）相互配合的两个刮条机构（29）；

所述刮条机构（29）包括固定柱（291），所述固定柱（291）转动安装在电解腔内腔顶部和底部之间，两根所述固定柱（291）外壁分别固定有若干个与正极片组件（25）或负极片组件（26）一一对应设置的固定块（292），所述固定块（292）一侧面安装有两个刮条（293），两个所述刮条（293）分别与正极片组件（25）的正极片或负极片组件（26）的负极片的相对两侧面相抵接。

6.根据权利要求5所述的一种带氢氧催化装置的节能型陶瓷窑炉燃烧系统，其特征在于：所述隔板（22）顶部安装有与固定柱（291）相互配合的定位套（294），所述固定柱（291）穿过定位套（294）并与定位套（294）转动连接，所述固定柱（291）侧壁安装有弹簧定位柱（295），所述定位套（294）侧壁开设有与弹簧定位柱（295）相互配合的定位孔。

7.根据权利要求1所述的一种带氢氧催化装置的节能型陶瓷窑炉燃烧系统，其特征在于：所述电解腔侧壁分别连通有进液管（212）和出液管（213），所述电解箱（21）顶部连通有排气管（214），且排气管（214）穿过动力腔并与电解腔相连通。

8.根据权利要求1所述的一种带氢氧催化装置的节能型陶瓷窑炉燃烧系统，其特征在于：还包括气液分离器（5），所述气液分离器（5）设置在氢氧电解装置（2）和气体缓冲罐（3）之间分别与氢氧电解装置（2）和气体缓冲罐（3）相连通。

9.根据权利要求1所述的一种带氢氧催化装置的节能型陶瓷窑炉燃烧系统，其特征在于：所述防回火管道（4）与窑炉（1）相连通的一端安装有回火防止器。

10.根据权利要求1所述的一种带氢氧催化装置的节能型陶瓷窑炉燃烧系统，其特征在于：还包括水箱（6），所述水箱（6）与氢氧电解装置（2）的进水口相连通。