技术领域
[0001] 本
发明涉及
燃烧器设备,特别是涉及到一种水介质燃烧设备。
背景技术
[0002] 水是一种含有氢元素最丰富的物质,每一个水分子由二个氢
原子和一个
氧原子结合而成,每立方米水中含有111公斤多的氢气,其
质量容量大于11.1%,氢气的发热值高,燃烧1公斤氢气可放出142120kj的热量,是
汽油的三倍。把水开发成一种
能源来应用,燃烧时不产生二氧化
碳,生成物只有水,可反复循环使用,对改善大气酸雨环境,减少大气中二氧化碳含量,从而减轻
温室效应都有极大的好处。因此,开发水介质
燃料不但可解决能源紧张的局面,而且环保效果突出。然而,水分子里的氢原子和氧原子结合得非常牢固,高温加热法需把水分子加热到3000℃以上进行分解,一般的加热方式难以达到这么高的
温度;工业上用
电流法分解水分子制氢,分解速度慢、效率低,而且耗能很大。
发明内容
[0003] 本发明的目的是要克服现有
热解水制氢和电流法分解水分子制氢的缺点,提供一种水介质气化燃烧系统,把水作为一种能源来应用,实现清洁燃烧,保护生态环境。
[0004] 本发明的一种水介质气化燃烧系统,包括加压水
泵、气泵、压
力罐、静电发生器、压力
控制器和系统控制器,压力控制器安装在压力罐上,系统控制器分别与加压水泵、气泵、压力控制器进行电气连接,其特征是系统中有燃烧器组件1,燃烧器组件1由催化
电极1-4、电极承装盘1-1、孔道罩盘1-2和绝缘底盘1-9组成,其中,催化电极1-4的上半段呈圆锥体结构,催化电极1-4的下半段体中有导水孔道1-401;孔道罩盘1-2上有与催化电极1-4相同数量的孔道1-3;绝缘底盘1-9中有凹槽;催化电极1-4和孔道罩盘1-2安装在电极承装盘1-1上,催化电极1-4上半段的圆锥体置于孔道罩盘1-2的孔道1-3之中;电极承装盘1-1安装在绝缘底盘1-9上并封闭在凹
槽口上,绝缘底盘1-9的凹槽内空间构成承压水室21,催化电极1-4的导水孔道1-401连通到承压水室21,承压水室21有进水接头1-8接入;在电极承装盘1-
1的内侧有金属
衬板1-5,金属衬板1-5连接到催化电极1-4,在金属衬板1-5上有导电插头1-
6,在绝缘底盘1-9上有导电插座1-7,金属衬板1-5上的导电插头1-6插入到绝缘底盘1-9上的导电插座1-7中,导电插座1-7通过
导线连接到静电发生器的正极
接口4-2上;压力罐15的底部有呼吸接口15-1接入,压力罐15的下部侧面有测
水电极15-2接出,压力罐15的上部侧面有补气接口15-3接入,测水电极15-2连接到系统控制器的
信号输入端上,气泵17的排气接口连接到压力罐15的补气接口15-3,加压水泵7的出水口通过止回
阀11连接到压力罐15底部的呼吸接口15-1,承压水室21的进水接头1-8连接到止回阀11与压力罐15的呼吸接口
15-1之间的管路上。
[0005] 本发明中,催化电极1-4为
金属粉末烧结的微孔滤膜结构,催化电极1-4构成水分子过滤和催化元件,具体实施时,催化电极1-4为钨粉末和镍硫
合金粉末混合的材料烧结成钨镍假合金零件,烧制时,钨、镍硫合金既不互相溶解,也不形成金属间化合物,所形成的假合金组织为钨颗粒、镍硫合金颗粒的二相结构,假合金组织中存在微小孔隙,微小孔隙构成水分子的过滤通道,具有过滤水分子的作用,其中的镍硫合金对水分子的分解具有催化作用,使水分子更容易分解;催化电极1-4为一只以上,多只催化电极均匀分布在电极承装盘1-1上;孔道罩盘1-2上的孔道1-3为上小下大的倒喇叭形结构,催化电极1-4与孔道罩盘1-2上的孔道1-3壁体之间有空间,催化电极1-4与孔道1-3的壁体之间的空间构成静
电场;孔道罩盘1-2与静电发生器的负极接口进行电气连接;在电极承装盘1-1上有常闭排气阀23,常闭排气阀23连通到承压水室21;在加压水泵7接入的管路上有净水器9。
[0006] 本发明适合在工业
锅炉上应用,以水介质为气化原料,实现清洁燃烧,获取
热能,应用时,加压水泵、气泵17、压力罐、静电发生器、系统控制器6和燃烧器组件1安装各自的
机架上。工作时,对催化电极1-4和孔道罩盘1-2施加1万伏以上的静电,使催化电极1-4的上半段圆锥体处于孔道1-3之中的静电场中,以增加催化电极1-4的催化活性,并且对水分子形成电离作用;采用纯净水作为原料水,原料水经加压水泵7进入到燃烧器组件1的承压水室21中,同时原料水由压力罐15底部的呼吸接口15-1进入压力罐内,使压力罐15内的上部空气受到压缩,形成压缩空气,压力罐15下部的水在压缩空气的作用下具有压力,承压水室21内的水压与压力罐15下部的水压相等。承压水室21内具有压力的纯净水通过导水孔道1-
401渗入到催化电极1-4的微小孔隙中,催化电极1-4的微小孔隙对水分子进行过滤,使大分子团成为小分子,水分子的活性得到提高,使水分子更容易得到分解,同时,催化电极1-4的镍硫合金材料对水分子进行催化分解。水分子在经过压力渗透,由大分子团转变为小分子团结构,再经镍硫合金材料催化和静电场电离,分解为氢气、氧气以及活性氢原子、
活性氧原子、活性氢氧原子团的活性化学物,从催化电极1-4的上半段圆锥体中逸出,成为气化燃料,进入到孔道1-3中,水分子转化的气化燃料由催化电极1-4与孔道1-3壁体之间的高压电火花点燃,进行逆反应燃烧,放出热能。上述过程中,压力罐15内的操作压力由压力控制器
18的信号输入到系统控制器6以及测水电极15-2的信号输入到系统控制器6,由系统控制器
6进行控制,压力罐15内的水被消耗时,压力罐15内的压力会随之降低,当压力罐15内的压力低于压力控制器18设定的下限压力且压力罐15内的水位低于测水电极15-2时,系统控制器6接通加压水泵7的电源,使加压水泵7运行,向压力罐15进行补水,使压力罐15内的空气压缩而使罐内压力升高;当压力罐15内的压力低于压力控制器18设定的下限压力且压力罐
15内的水位高于测水电极15-2时,系统控制器6接通气泵17的电源,使气泵17运行,对压力罐15内输入压缩空气,使压力罐15内的压力升高;当压力罐15内的压力达到设定的上限压力时,系统控制器6断开加压水泵7或气泵17的电源,使加压水泵7或气泵17停止,通过系统控制器6的控制,使压力罐15内保持压力和水位在设定的范围内恒定。本发明的承压水室21中的水和渗入催化电极1-4的水对催化电极1-4产生冷却作用,保护催化电极1-4不被烧坏。
本发明采用静电来提高催化电极1-4的催化活性和利用静电场来电离水分子,降低了热解水分子的温度要求,所耗
电能极少,水分子的分解效率高。
[0007] 本发明在电极承装盘1-1上有常闭排气阀23,初次使用时,开启常闭排气阀23,承压水室21中的空气随进水而排出,使进水容易。
[0008] 本发明的有益效果是:提供的一种水介质气化燃烧系统,适合在工业锅炉上应用,以水介质为气化原料,把水分子通过压力渗透,由大分子团转变为小分子团结构,再经镍硫合金材料催化和静电场电离,分解为氢氧的气化燃料进行燃烧,把水作为一种能源来应用,实现清洁燃烧,保护生态环境。
附图说明
[0009] 图1是本发明的一种水介质气化燃烧系统的结构图。
[0010] 图2是本发明的燃烧器组件附视图。
[0011] 图3是本发明的催化电极的放大图。
[0012] 图中:1.燃烧器组件,1-1.电极承装盘,1-2.孔道罩盘,1-3.孔道,1-4.催化电极,1-401.导水孔道,1-402.外六
角体,1-403.外
螺纹,1-404.微孔圆锥体,1-5.金属衬板,1-6.导电插头,1-7.导电插座,1-8.进水接头,1-9.绝缘底盘,2.紧固
螺栓,3.导线,4.静电发生器,4-1.负极接口,4-2.正极接口,5.压力水管,6.系统控制器,7.加压水泵,8.连通管,9.净水器,10.供水管,11.止回阀,12.三通,13.机架,14.压力纯净水,15.压力罐,15-1.呼吸接口,15-2.测水电极,15-3.补气接口,15-4.辅助接口,16.压缩空气,17.气泵,18.压力控制器,19.三通,20.检修排空阀,21.承压水室,22.密封垫,23.常闭排气阀。
具体实施方式
[0013]
实施例1 图1所示的实施方式中,一种水介质气化燃烧系统主要由燃烧器组件1、加压水泵7、气泵17、压力罐15、静电发生器4、压力控制器18和系统控制器6组成,压力控制器18安装在压力罐15上,系统控制器6分别与加压水泵7、气泵17、压力控制器18进行电气连接,燃烧器组件1由催化电极1-4、电极承装盘1-1、孔道罩盘1-2和绝缘底盘1-9组成,其中,催化电极1-4的上半段呈圆锥体结构,催化电极1-4的下半段体中有导水孔道1-401;孔道罩盘1-2上有与催化电极1-4相同数量的孔道1-3,孔道1-3为上小下大的倒喇叭形结构;绝缘底盘1-9中有凹槽;催化电极1-4和孔道罩盘1-2安装在电极承装盘1-1上,催化电极1-4为一只以上,多只催化电极均匀分布在电极承装盘1-1上,催化电极1-4上半段的圆锥体置于孔道罩盘1-2的孔道1-3之中,催化电极1-4与孔道罩盘1-2上的孔道1-3壁体之间有空间,催化电极1-4与孔道1-3的壁体之间的空间构成静电场;电极承装盘1-1安装在绝缘底盘1-9上并封闭在凹槽口上,绝缘底盘1-9的凹槽内空间构成承压水室21,催化电极1-4的导水孔道1-401连通到承压水室21,承压水室21有进水接头1-8接入;在电极承装盘1-1的内侧有金属衬板1-5,金属衬板1-5连接到催化电极1-4,在金属衬板1-5上有导电插头1-6,在绝缘底盘1-9上有导电插座1-7,金属衬板1-5上的导电插头1-6插入到绝缘底盘1-9上的导电插座1-7中,导电插座1-7通过导线连接到静电发生器的正极接口4-2上,孔道罩盘1-2与静电发生器的负极接口进行电气连接;压力罐15的底部有呼吸接口15-1接入,压力罐15的下部侧面有测水电极15-2接出,压力罐15的上部侧面有补气接口15-3接入,测水电极15-2连接到系统控制器的信号输入端上,气泵17的排气接口连接到压力罐15的补气接口15-3,加压水泵7的出水口通过止回阀11连接到压力罐15底部的呼吸接口15-1,承压水室21的进水接头1-8连接到止回阀11与压力罐15的呼吸接口15-1之间的管路上。本实施例中,在电极承装盘1-1上有常闭排气阀23,常闭排气阀23连通到承压水室21;在加压水泵7接入的管路上有净水器9;催化电极1-4为金属粉末烧结的微孔滤膜结构,催化电极1-4构成水分子过滤和催化元件,催化电极1-4为钨粉末和镍硫合金粉末混合的材料烧结成钨镍假合金零件,烧制时,钨、镍硫合金既不互相溶解,也不形成金属间化合物,所形成的假合金组织为钨颗粒、镍硫合金颗粒的二相结构,假合金组织中存在微小孔隙,微小孔隙构成水分子的过滤通道,具有过滤水分子的作用,其中的镍硫合金对水分子的分解具有催化作用,使水分子更容易分解;电极承装盘1-1和绝缘底盘1-9选用氧化
铝陶瓷材料或氧化锆陶瓷材料制作,孔道罩盘1-2选用不锈
钢材料制作。
[0014] 本实施例在工业锅炉中使用,燃烧器组件1设置在工业锅炉的
炉膛中,对孔道罩盘1-2进行接地保护处理,加压水泵7、气泵17、压力罐15、静电发生器4、压力控制器18和系统控制器6设置在工业锅炉的外围。工作时,对催化电极1-4和孔道罩盘1-2施加1万伏以上的静电,使催化电极1-4的上半段圆锥体处于孔道1-3之中的静电场中,以增加催化电极1-4的催化活性,并且对水分子形成电离作用;采用纯净水作为原料水,原料水经加压水泵7进入到燃烧器组件1的承压水室21中,同时原料水由压力罐15底部的呼吸接口15-1进入压力罐内,使压力罐15内的上部空气受到压缩,形成压缩空气,压力罐15下部的水在压缩空气的作用下具有压力,承压水室21内的水压与压力罐15下部的水压相等。承压水室21内具有压力的纯净水通过导水孔道1-401渗入到催化电极1-4的微小孔隙中,催化电极1-4的微小孔隙对水分子进行过滤,使大分子团成为小分子,水分子的活性得到提高,使水分子更容易得到分解,同时,催化电极1-4的镍硫合金材料对水分子进行催化分解。水分子在经过压力渗透,由大分子团转变为小分子团结构,再经镍硫合金材料催化和静电场电离,分解为氢气、氧气以及活性氢原子、活性氧原子、活性氢氧原子团的活性化学物,从催化电极1-4的上半段圆锥体中逸出,成为气化燃料,进入到孔道1-3中,水分子转化的气化燃料由催化电极1-4与孔道1-3壁体之间的高压电火花点燃,进行逆反应燃烧,放出热能。上述过程中,压力罐15内的操作压力由压力控制器18的信号输入到系统控制器6以及测水电极15-2的信号输入到系统控制器6,由系统控制器6进行控制,压力罐15内的水被消耗时,压力罐15内的压力会随之降低,当压力罐15内的压力低于压力控制器18设定的下限压力且压力罐15内的水位低于测水电极15-2时,系统控制器6接通加压水泵7的电源,使加压水泵7运行,向压力罐15进行补水,使压力罐15内的空气压缩而使罐内压力升高;当压力罐15内的压力低于压力控制器18设定的下限压力且压力罐15内的水位高于测水电极15-2时,系统控制器6接通气泵17的电源,使气泵17运行,对压力罐15内输入压缩空气,使压力罐15内的压力升高;当压力罐15内的压力达到设定的上限压力时,系统控制器6断开加压水泵7或气泵17的电源,使加压水泵7或气泵
17停止,通过系统控制器6的控制,使压力罐15内保持压力和水位在设定的范围内恒定。本实施例在初次使用时,开启常闭排气阀23,承压水室21中的空气随进水而排出,使进水容易。