一種水解離混合氣體燃料裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種將普通水解離為可供各種爐窯、汽輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等需熱能驅(qū)動裝置使用的、混合氣體燃料的裝置和方法，屬于節(jié)能環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]水是是解決當(dāng)今世界能源危機(jī)和環(huán)境災(zāi)難最理想的物質(zhì)。此前國內(nèi)外已出現(xiàn)了一些將水分解為混合氣體燃料的專利(如“布朗氣”;“ΗΗ0”可燃?xì)獾?，但都是建立在電解水的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。這種方法耗能高、效率低，除非是用在特殊場合，否則得不償失；
近年來美國科學(xué)家桑蒂利教授根據(jù)他提出的《強(qiáng)子理論》發(fā)明的“等離子電弧流再循環(huán)器〔PlasmaArcFlow ? Recyclers〕”,率先采用非電解水的方法,生產(chǎn)出新的化學(xué)類別“桑蒂利電子磁分子”〔Santilli electro- magnecules)并于1997年I月7日在美國申請了專利，最近還申請了國際專利。該專利通過水下電弧的方法將分解水的效率提高了 10倍。
[0003]CN102062398 B公開了《一種水分解燃燒器》，提出了一種采用非電解方法分離水分子，從而能夠以極低代價(jià)獲得混合氣體燃料的裝置；CN102020243B《一種將水分解為混合氣體燃料的方法》，公開了這種以電擊代替電解，打開水分子之間的氫鍵及水分子內(nèi)部共價(jià)鍵的一般規(guī)則。
[0004]上述兩專利技術(shù)在實(shí)踐的過程中，發(fā)現(xiàn)不符合后來對從工業(yè)性實(shí)驗(yàn)中所獲得數(shù)據(jù)的分析，也不符合國內(nèi)外一些最新的相關(guān)研究成果(特別是美國桑蒂利教授的磁分子理論)，嚴(yán)重低估了該混合氣體燃料的性質(zhì)及性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種將普通水解離為適用于各種需要熱能場合的混合氣體燃料燃燒器裝置和方法。該燃燒器可以將水醇混合液體分解成混合氣體燃料且發(fā)生燃燒，并將產(chǎn)生的熱量直接輸送給各種需要熱能的受熱體(如各類爐窯、汽輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等等)。
[0006]本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種水解離混合氣體燃料裝置，包括風(fēng)機(jī)、噴射器、電擊器、燃料供應(yīng)系統(tǒng)；風(fēng)機(jī)分別通過一次風(fēng)筒、二次風(fēng)筒與受熱體連通，在二次風(fēng)筒內(nèi)設(shè)有二次風(fēng)量調(diào)節(jié)閥。其特征在于:在受熱體的預(yù)熱區(qū)域內(nèi)安裝預(yù)熱管網(wǎng)，預(yù)熱管網(wǎng)的入口通過進(jìn)液管與燃料供應(yīng)系統(tǒng)的壓縮泵相連，預(yù)熱管網(wǎng)的出口經(jīng)連接管通入噴射器，噴射器位于受熱體的高溫區(qū)域內(nèi)，噴射器上設(shè)有電擊器，所述的噴射器由貯氣室、噴射孔板、噴射孔、反應(yīng)室構(gòu)成，貯氣室與反應(yīng)室通過噴射孔板間隔，噴射孔板上開設(shè)若干噴射孔，所述的電擊器由若干組電極對構(gòu)成，A電極固定在與噴射孔板連接的立柱上，B電極通過絕緣套固定在反應(yīng)室外環(huán)上，電極對通過高壓點(diǎn)火器激發(fā)實(shí)現(xiàn)電火花間歇通電；所述的燃料供應(yīng)系統(tǒng)包括電機(jī)、壓縮泵、裝有純醇的第一燃料箱、裝有純水的第二燃料箱、供液管和流量控制裝置；第一燃料箱、第二燃料箱分別通過供液管與流量控制裝置連接，在供液管上安裝流量控制閥，流量控制裝置出口與進(jìn)液管連接。
[0007]所述的流量控制裝置采用電動三通等百分比流量調(diào)節(jié)閥，通過改變閥芯的位置控制兩燃料箱燃料的流量，可在ο°/Γιοο%的范圍內(nèi)，任意比例調(diào)整兩燃料箱輸出醇、水混合液體燃料中醇的濃度。
[0008]所述的電動三通等百分比流量調(diào)節(jié)閥的閥芯位置、流量控制閥、風(fēng)機(jī)、風(fēng)量控制閥的開啟狀態(tài)、流速，電擊器的通電與否，均通過自動控制系統(tǒng)控制，在受熱體內(nèi)設(shè)有熱電偶群，為自動控制系統(tǒng)提供控制信號。
[0009]所述的預(yù)熱管網(wǎng)可根據(jù)需要連接多個(gè)噴射器。
[0010]一種采用上述水解離混合氣體燃料裝置，將水解離為混合氣體燃料的方法，其步驟如下:第一步，預(yù)熱:將純醇燃料噴入受熱體中，在加熱受熱體的同時(shí)，對預(yù)熱管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱；第二步，稀釋燃料:通過自動控制系統(tǒng)控制的電動三通等百分比流量調(diào)節(jié)閥，根據(jù)固定在受熱體內(nèi)部的熱電偶群反饋的系統(tǒng)內(nèi)溫度的升高程度，逐漸改變電動三通等百分比流量調(diào)節(jié)閥閥芯位置，向燃料中加水，降低其濃度，成為混合液體燃料并在預(yù)熱管網(wǎng)中被汽化為干蒸汽；第三步，電擊、催化及點(diǎn)燃:干蒸汽自噴射器的噴射孔中噴出后，通過高壓點(diǎn)火器，產(chǎn)生電火花，在電極對的電催化及金屬催化作用下被激活、解離為混合氣體燃料并點(diǎn)燃，在對外輸出熱能的同時(shí)，繼續(xù)對系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱；第四步，自動調(diào)整:根據(jù)熱電偶群反饋的信息，自動控制系統(tǒng)管理的電動三通等百分比流量調(diào)節(jié)閥可隨時(shí)改變閥芯位置以調(diào)整混合液體燃料的濃度；變頻裝置可隨時(shí)調(diào)整風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及風(fēng)量控制閥的開啟度，以改變一次風(fēng)及二次風(fēng)的流量；從而保證受熱體內(nèi)溫度及溫度梯度始終控制在工藝要求的區(qū)間內(nèi)。
[0011]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明采用上述方案，相對于以上已公開的技術(shù)所具有的創(chuàng)造性及新穎性是明顯的一從裝置方面說:雖然過去圍繞水分解混合氣體燃料燃燒器方面已經(jīng)公開了一些專利技術(shù)，但卻一直囿于燃燒器獨(dú)立構(gòu)成的模式，即噴射器處于燃燒器的中心線位置，燃燒器的預(yù)熱區(qū)與加熱區(qū)相重合。這種模式具有結(jié)構(gòu)緊湊、維修方便、易于制造等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也帶來了內(nèi)部空間相對狹??；需采用稀缺耐高溫材料、制造成本高昂；高溫區(qū)零部件壽命極低、難以滿足正常生產(chǎn)需要等問題。以上因素(尤其是使用壽命極低，最多僅能持續(xù)燃燒幾十分鐘)是本方法自提出至今雖已歷時(shí)十余年，卻仍然無法應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐的主要原因。
本發(fā)明從裝置方面的改進(jìn)為:一是對該裝置的結(jié)構(gòu)采取了將噴射器與燃料預(yù)熱管網(wǎng)等系統(tǒng)分開布置的方式，噴射器位于加熱受熱體的高溫區(qū)，而預(yù)熱管網(wǎng)則位于溫度相對較低的預(yù)熱區(qū)，從而解決了高溫區(qū)部件壽命短，不耐用的難題；二是采用自動控制系統(tǒng)(人工智能PID控制器)操縱，根據(jù)燃燒情況自動調(diào)整混合燃料中水的比例、混合燃料的總流量、供風(fēng)量的大小及間歇供電等手段，既簡化了結(jié)構(gòu)，又使其熱效率大幅度高；三是去掉了容易造成系統(tǒng)微孔堵塞、導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生超高壓爆炸危險(xiǎn)的錳催化劑及其催化器、催化床，改用更為先進(jìn)的電催化及電極金屬催化，在降低制造成本的同時(shí)，提高了其安全性、可靠性及使用壽命O
[0012]需要說明的是:本發(fā)明雖然引用了桑蒂利教授磁分子理論的某些結(jié)論，但與“桑蒂利磁分子燃?xì)狻彼捎玫募夹g(shù)手段(方法)卻具有明顯的區(qū)別——首先，桑蒂利教授采用的是低壓直流電，他提出:“新的結(jié)合引起H原子外圍原子的電子運(yùn)行軌道發(fā)生變形……這種變形由直流放電處附近非常強(qiáng)烈的磁場所實(shí)現(xiàn)”。而本發(fā)明則采用了高壓交流電(I萬伏特以上)，從實(shí)驗(yàn)的情況看，產(chǎn)生的混合氣體燃料具有與“桑蒂利磁分子燃?xì)狻被鞠嗤男Ч?。但由于“交直流轉(zhuǎn)換器的效率也只有大約85%”，直接使用交流電則避免了這部分的能量損失；其次，桑蒂利教授采用的是“水下電弧法”，比電解法耗電降低了 10倍，而我們采用的是電擊法(或稱“電火花轟擊法”)，比電解法耗電降低了 50倍以上，也就是說，耗電不足其五分之一，效率比其更高；第三，兩種混合氣體燃料所包含的成分也有所區(qū)別。例如:“桑蒂利磁分子燃?xì)狻币驗(yàn)橛刑茧姌O參與反應(yīng)，故其構(gòu)成中包括C、CH、C-O以及三化合價(jià)結(jié)合的CO等成分，而本裝置中沒有碳極的存在，經(jīng)檢測產(chǎn)生的氣體中除含有微量(ppm級)的CO外，沒有其它上述物質(zhì)。因?yàn)闆]有碳極這種消耗品，在應(yīng)用過程中，碳排放及使用成本也明顯降低；第四，桑蒂利教授發(fā)明的“等離子電弧流再循環(huán)器”，其生成物是與乙炔、天然氣等氣體燃料一樣需要裝在高壓儲氣罐中的“桑蒂利磁分子燃?xì)狻?，?yīng)用時(shí)將其運(yùn)往需要的地方。而本裝置和方法則是直接生成熱能，使用中需要運(yùn)送的僅僅是水及少量化學(xué)燃料。
[0013]通過本發(fā)明裝置及方法所獲得的混合氣體燃料不僅與常規(guī)的化石燃料相比具有極高的經(jīng)濟(jì)效益及環(huán)保效果，而且與以上所述的新發(fā)明(如HHO氣體；布朗氣及桑蒂利磁分子燃?xì)獾?相比也具有更高的性價(jià)比。如:實(shí)驗(yàn)證明，此混合氣體燃料可用普通水替代50°/Γ80%以上的化石燃料；制取此混合氣體燃料所消耗的電能不到HHO