一種等離子體解水制氫高效節(jié)能猛火灶的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種等離子體解水制氫高效節(jié)能猛火灶,其特征是在在爐芯上安裝著鑄鋁加熱器和油水蒸發(fā)器,在鑄鋁加熱器內(nèi)安裝著電加熱器,在油水蒸發(fā)器內(nèi)安裝著加熱管道和出汽管,在爐芯中安裝著噴管、上噴頭和下噴頭,噴管安裝在噴管座上,油水蒸發(fā)器的出氣管連接著下儲(chǔ)汽室、下儲(chǔ)汽室連接著等離子體催化器的進(jìn)氣管,等離子體催化器的出汽管連接著上儲(chǔ)汽室,在上儲(chǔ)汽室的正面安裝著噴管座,智能控制器和高頻高壓電源集成為一體、并且分別連接著點(diǎn)火針、火焰?zhèn)鞲嗅?、燃料泵、等離子體催化器電極、溫度傳感器和電加熱器。本實(shí)施例可有效分解水分子自動(dòng)制氫,實(shí)現(xiàn)節(jié)約燃料20-60%,是甲醇爐具行業(yè)理想的更新?lián)Q代的高新技術(shù)產(chǎn)品,市場(chǎng)前景十分廣闊。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種等離子體解水制氫高效節(jié)能猛火灶
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種等離子體解水制氫高效節(jié)能猛火灶,屬于可重復(fù)利用能源、綠色環(huán)保、節(jié)能減排【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
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[0002]目前民用灶具所使用的能源大概有五種:液化石油氣、柴油、天然氣、甲醇以及人工合成煤氣,但是這些都是不可再生的能源,將隨著人們的消耗和時(shí)光的流失而枯竭。長(zhǎng)久以來(lái),讓水變成可重復(fù)利用的替代能源一直是人們的美好愿望。我們知道:水分子是由氫和氧(H2O)構(gòu)成,按實(shí)質(zhì)重量每公斤水大約含氫11 %、含氧89%,氫可以燃燒、氧能助燃,氫燃燒的熱值是汽油的三倍之多,而且氫燃燒之后所生成的是水,不污染環(huán)境,是一種非常潔凈可重復(fù)使用的燃料。但是目前的制氫技術(shù)還不能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化制氫,因?yàn)楝F(xiàn)有電解制氫技術(shù)的能源消耗太大,而且效率很低,得不償失。
[0003]近十年來(lái),等離子體技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用發(fā)展很快,例如:等離子體點(diǎn)火、等離子體噴涂、等離子體加熱、等離子體切割、等離子體拉積焚化、廢物處理等等。等離子體是在電離層或者放電現(xiàn)象下所形成的一種狀態(tài)(俗稱第四態(tài)),伴隨著放電現(xiàn)象將會(huì)生成激發(fā)原子、激發(fā)離子、離解原子、游離原子團(tuán)、原子或者分子離子群的活性化學(xué)物以及它們與其它的化學(xué)物碰撞而引起的反應(yīng)。在等離子體發(fā)生器中,放電作用使工作氣分子失去外層電子而形成離子狀態(tài),經(jīng)過(guò)相互碰撞而產(chǎn)生高溫并分解,溫度可高達(dá)幾萬(wàn)度以上,而離子的溫度僅僅略高于常溫,因此在放電場(chǎng)內(nèi)的溫度接近常溫,俗稱為低溫等離子體或者非平衡低溫等離子體。
[0004]現(xiàn)有的所謂節(jié)能甲醇灶或者節(jié)能猛火灶、醇基燃料灶,其火焰大都是紅色火而且有二氧化硫等有害氣體刺激眼睛,究其原因是部分碳?xì)浠衔餂](méi)有得到充分燃燒所至。目前國(guó)內(nèi)醇基混合燃料灶的最高水平是在甲醇中混合摻入20%的水和其他穩(wěn)定劑,但是甲醇的燃燒熱值沒(méi)有提高,在大功率鼓風(fēng)機(jī)的吹動(dòng)下有限的加熱氣化,燃燒效果不理想,節(jié)能效果也不明顯。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備的缺點(diǎn)和不足,提供一種耗能低、效率高、分解速度快的以水為輔助燃料的等離子體解水制氫高效節(jié)能猛火灶。把水作為制氫、制氧可重復(fù)使用的原料,從而達(dá)到大幅度減少燃料消耗的目的。
[0006]本實(shí)用新型一種等離子體解水制氫高效節(jié)能猛火灶的實(shí)施方案,是由爐體、爐臺(tái)、爐芯、鑄鋁加熱器、電加熱器、油水蒸發(fā)器、加熱管道、蒸發(fā)器出氣管、燃料管、調(diào)節(jié)閥、燃料泵、燃料桶、上儲(chǔ)汽室、下儲(chǔ)汽室、點(diǎn)火針、火焰?zhèn)鞲嗅?、等離子體催化器、高頻高壓電源、溫度傳感器、智能控制器、等離子體電極和散熱器、等離子體催化器進(jìn)氣管、等離子體催化器出氣管、上噴頭、下噴頭、噴氣孔、噴管和噴管座構(gòu)成。其特征是在爐體上安裝著爐臺(tái),在爐臺(tái)上安裝著爐芯,在爐芯上安裝著鑄鋁加熱器和油水蒸發(fā)器,在鑄鋁加熱器內(nèi)安裝著電加熱器,在油水蒸發(fā)器內(nèi)安裝著加熱管道和出汽管,在爐芯中安裝著噴管、上噴頭和下噴頭,噴管安裝在噴管座上,在爐芯中還安裝著點(diǎn)火針和火焰?zhèn)鞲嗅?,進(jìn)油管連接著調(diào)節(jié)閥、調(diào)節(jié)閥連接著燃料泵、燃料泵用燃料管連接著燃料桶,燃料桶內(nèi)裝有水和甲醇的混合液體,油水蒸發(fā)器的出氣管連接著下儲(chǔ)汽室、下儲(chǔ)汽室連接著等離子體催化器的進(jìn)氣管,等離子體催化器的出氣管連接著上儲(chǔ)汽室,在上儲(chǔ)汽室的正面安裝著噴管座。智能控制器和高頻高壓電源集成為一體、并且分別連接著點(diǎn)火針、火焰?zhèn)鞲嗅?、燃料泵、等離子體催化器電極、溫度傳感器和電加熱器,智能控制器由220伏交流電源供電。
[0007]本實(shí)用新型的工作原理是這樣的:打開(kāi)智能控制器電源開(kāi)關(guān)K1,安裝在爐芯內(nèi)的電加熱器開(kāi)始加熱、當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度280攝氏度時(shí)自動(dòng)斷電停止加熱。此時(shí)打開(kāi)K2,高頻高壓電源開(kāi)始工作、等離子催化器工作、燃料泵開(kāi)始工作,打開(kāi)調(diào)節(jié)閥,混合液體燃料按照設(shè)定比例進(jìn)入爐芯的油水蒸發(fā)器加熱管道并被加熱成為蒸氣態(tài),蒸汽順著出氣管進(jìn)入下儲(chǔ)汽室、再進(jìn)入等離子體催化器后被迅速分解成氫氣、氧氣、氫離子、氧離子,然后順著等離子體催化器出氣管進(jìn)入上儲(chǔ)汽室經(jīng)噴管從上噴頭和下噴頭的噴氣孔噴出,被點(diǎn)火針點(diǎn)燃、燃燒放熱,下噴頭的一小部分氣體在爐芯下部燃燒用以加熱油水蒸發(fā)器,確保油水蒸發(fā)器的溫度不會(huì)過(guò)低。
[0008]等離子體催化器的工作原理是這樣的:我們知道水分子是屬于小分子結(jié)構(gòu),一般情況下不容易被分解,本實(shí)用新型的等離子體催化器電化學(xué)方法分解制氫,是利用等離子體電弧的高能態(tài)活化、裂化、催化方法,通俗的說(shuō)是利用等離子體高能電弧對(duì)水蒸氣、水分子進(jìn)行放電裂化、催化,使水分子迅速裂化、分解成為氫氣、氧氣氫離子氧離子。等離子體高能電弧分解甲醇和水混合液蒸氣的化學(xué)方程式為:
[0009]CH3OH (蒸氣)+H2O (蒸氣)——3H2+C02
[0010]等離子體高能電弧裂化、分解水(分子)蒸氣的方程式為:
[0011 ] e.+H2O-H20.+e
[0012]H20.+e-H20*+2e
[0013]H20*+e-Η*+0Η ?
[0014]H*+e-H
[0015]OH ?-e-H+0
[0016]0+0-O2
[0017]H+H-H2
[0018]式中:e-失速電子,---加速電子,H2O——水分子,H2O--活化的水分子,
H2O*水分子離子,H*——?dú)潆x子,OH?——?dú)溲醺x子,H——?dú)湓樱琌——氧原子,H2——?dú)錃夥肿樱琌2—氧氣分子。在等離子體高能電弧的內(nèi)部和表面都存在著強(qiáng)大的電場(chǎng),這種高能量的等離子體,使水分子很容易分解,而且所耗能量很低,用其分解甲醇和水的混合蒸氣重整制氫,是上佳的選擇。
[0019]本實(shí)用新型智能控制器的控制溫度可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整和設(shè)定,可在200— 280攝氏度之間選擇。電加熱器在設(shè)定溫度達(dá)到時(shí)自動(dòng)斷電,主要是在剛開(kāi)始啟動(dòng)爐灶時(shí)起到預(yù)熱的作用。
[0020]本實(shí)用新型的創(chuàng)造性、新穎性、實(shí)用性和有益效果是:
[0021]1、把水作為儲(chǔ)氫材料分解成氫氣和氧氣作為民用灶具的輔助燃料,提高了灶具的熱效率和排放指標(biāo)。經(jīng)過(guò)發(fā)明人反復(fù)多次實(shí)驗(yàn),和傳統(tǒng)燃油爐灶、甲醇爐灶相比較可節(jié)約燃料 30—50%。
[0022]2、由于采用了等離子體電化學(xué)裂化、分解水分子制氫制氧的技術(shù),開(kāi)辟了甲醇爐灶自動(dòng)制氫的先河,提高了制氫制氧的效率,和傳統(tǒng)電解法相比較,可節(jié)約電能60-90%。
[0023]3、目前現(xiàn)有的所謂醇基節(jié)能爐灶添加水的比例最高也不超過(guò)20%,但是水分子只能幫助甲醇?xì)饣荒苋紵?,因?yàn)樗肿釉?500攝氏度以下時(shí)的分解是困難和有限的。本專(zhuān)利的等離子體催化器不但可以迅速地分解水分子,而且還可以分解出甲醇的氫、提高燃燒熱值。本實(shí)施例在甲醇燃料中添加水的比例、可以提高到40-50%的水和50— 60%的甲醇,在使用這個(gè)比例時(shí)的燃燒溫度仍然可以達(dá)到1130攝氏度以上,和使用液化石油氣的燃燒溫度相當(dāng)。
[0024]4、為了提高油水蒸發(fā)器的加熱蒸發(fā)效率,本實(shí)施例特別增設(shè)了 5-8圈的不銹鋼管加熱管道,并且將加熱管道焊接在爐芯內(nèi)壁上,當(dāng)混合液體進(jìn)入后首先被加熱、然后再在油水蒸發(fā)器空間腔內(nèi)繼續(xù)加熱成為蒸氣態(tài),這樣可以大大提高混合液體中水的比例,并且確保水溶液迅速被加熱為蒸氣,本實(shí)施例水的混合比例可以是40— 50%,這在目前本行業(yè)內(nèi)可以說(shuō)是最先進(jìn)的、絕無(wú)僅有的。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0025]下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0026]圖1是本實(shí)用新型一種等離子體解水制氫高效節(jié)能猛火灶實(shí)施方案的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0027]圖2是本實(shí)用新型一種等離子體解水制氫高效節(jié)能猛火灶實(shí)施方案的等離子體催化器的結(jié)構(gòu)圖。
[0028]圖3是本實(shí)用新型一種等離子體解水制氫高效節(jié)能猛火灶實(shí)施方案的上噴頭、下噴頭、噴管和噴管座以及上、下儲(chǔ)汽室的結(jié)構(gòu)圖。
[0029]圖中所示:1、爐體,2、爐臺(tái),3、爐芯、4、鑄鋁加熱器,5、油水蒸發(fā)器,6、上噴頭,7、加熱管道,8、電加熱器,9、燃料泵,10、蒸發(fā)器出氣管,11、燃料管,12、燃料桶,13、上儲(chǔ)汽室,14、下儲(chǔ)汽室,15、點(diǎn)火針,16、等離子體催化器,17、火焰?zhèn)鞲嗅槪?8、進(jìn)油管,19、高頻高壓電源,20、智能控制器,21、溫度傳感器,22、燃料調(diào)節(jié)閥,23、電極散熱器,24、等離子體催化器進(jìn)氣管,25、等離子體催化器電極,26、等離子體催化器出汽管,27、下噴頭,28、噴管座,29、噴汽孔,30、噴管。
【具體實(shí)施方式】
[0030]本實(shí)用新型的實(shí)施方案如圖1圖2圖3所示,爐體I是本實(shí)用新型的主要載體,其特征是:在爐體I上安裝著爐臺(tái)2,在爐臺(tái)2上安裝著爐芯3,在爐芯3上安裝著鑄鋁加熱器4和油水蒸發(fā)器5,在鑄鋁加熱器4內(nèi)安裝著電加熱器8,在油水蒸發(fā)器5內(nèi)安裝著加熱管道7和出汽管10,在爐芯3的中央安裝著連體的上噴頭6下噴頭27噴管30,噴管30安裝在噴管座28上,在爐芯3中還安裝著點(diǎn)火針15和火焰?zhèn)鞲嗅?7,進(jìn)油管18連接著調(diào)節(jié)閥22、調(diào)節(jié)閥22連接著燃料泵9、燃料泵9用燃料管11連接著燃料桶12,燃料桶12內(nèi)裝有水和甲醇的混合液體。油水蒸發(fā)器5的出氣管10連接著下儲(chǔ)汽室14、下儲(chǔ)汽室14連接著等離子體催化器16的進(jìn)氣管24,等離子體催化器16的出汽管26連接著上儲(chǔ)汽室13,在上儲(chǔ)汽室13的正面安裝著噴管座28。智能控制器20和高頻高壓電源19集成為一體、并且分別連接著點(diǎn)火針15、火焰?zhèn)鞲嗅?7、燃料泵9、等離子體催化器電極25、溫度傳感器21和電加熱器8。噴管30的下端設(shè)計(jì)成螺紋體安裝在噴管座28上,可隨時(shí)拆下清洗。智能控制器20由220伏交流電源供電。
[0031]如圖2圖3所示,等離子體催化器16的外殼用陶瓷材料經(jīng)高溫?zé)贫桑赃_(dá)到耐高溫、高電壓的技術(shù)指標(biāo),等離子體催化器16整體成圓桶形狀,兩頭各設(shè)有進(jìn)氣管24和出氣管26,等離子體催化器16的兩個(gè)電極25在同一端對(duì)稱安裝,電極材料可選用銅、鎳、鎢制造。在兩個(gè)電極25的外端固定安裝著散熱器23。當(dāng)混合蒸氣從進(jìn)氣管24進(jìn)入后直接噴向兩個(gè)電極25的電弧放電空間被迅速裂化、分解,而后從出氣管26噴出進(jìn)入上儲(chǔ)汽室13從噴管30下噴頭27和上噴頭6噴氣孔29噴發(fā)燃燒。上噴頭6和下噴頭27焊接在不銹鋼噴管30上,上噴頭6設(shè)計(jì)成六個(gè)噴氣孔,下噴頭27設(shè)計(jì)成4個(gè)小噴氣孔,噴氣孔29按照
15-30度傾斜噴發(fā),可以使火焰旋轉(zhuǎn)燃燒,讓鍋底均勻受熱。
【權(quán)利要求】
1.一種等離子體解水制氫高效節(jié)能猛火灶,是由爐體、爐臺(tái)、爐芯、鑄鋁加熱器、電加熱器、油水蒸發(fā)器、加熱管道、蒸發(fā)器出氣管、燃料管、調(diào)節(jié)閥、燃料泵、上儲(chǔ)汽室、下儲(chǔ)汽室、點(diǎn)火針、火焰?zhèn)鞲嗅槨⒌入x子體催化器、高頻高壓電源、溫度傳感器、智能控制器、等離子體電極和散熱器、等離子體催化器進(jìn)氣管、等離子體催化器出氣管、上噴頭、下噴頭、噴氣孔、噴管和噴管座構(gòu)成,其特征是在在爐芯上安裝著鑄鋁加熱器和油水蒸發(fā)器,在鑄鋁加熱器內(nèi)安裝著電加熱器,在油水蒸發(fā)器內(nèi)安裝著加熱管道和出汽管,在爐芯中安裝著噴管、上噴頭和下噴頭,噴管安裝在噴管座上,油水蒸發(fā)器的出氣管連接著下儲(chǔ)汽室、下儲(chǔ)汽室連接著等離子體催化器的進(jìn)氣管,等離子體催化器的出汽管連接著上儲(chǔ)汽室,在上儲(chǔ)汽室的正面安裝著噴管座,智能控制器和高頻高壓電源集成為一體、并且分別連接著點(diǎn)火針、火焰?zhèn)鞲嗅?、燃料泵、等離子體催化器電極、溫度傳感器和電加熱器。
2.如權(quán)利要求1所述一種等離子體解水制氫高效節(jié)能猛火灶,其特征是等離子體催化器(16)的外殼用陶瓷材料經(jīng)高溫?zé)贫桑瑑啥烁髟O(shè)有進(jìn)氣管(24)和出氣管(26),等離子體催化器(16)的兩個(gè)電極(25)在同一端對(duì)稱安裝,電極材料用銅、鎳、鎢制造,在兩個(gè)電極(25)的外端固定安裝著散熱器(23)。
3.如權(quán)利要求1所述一種等離子體解水制氫高效節(jié)能猛火灶,其特征是油水蒸發(fā)器(5)的出氣管(10)連接著下儲(chǔ)汽室(14)、下儲(chǔ)汽室(14)連接著等離子體催化器(16)的進(jìn)氣管(24),等離子體催化器(16)的出汽管(26)連接著上儲(chǔ)汽室(13),在上儲(chǔ)汽室(13)的正面安裝著噴管座(28),噴管(30)的下端設(shè)計(jì)成螺紋體安裝在噴管座(28)上,上噴頭(6)和下噴頭(27)焊接在噴管(30)上,上噴頭(6)設(shè)計(jì)成六個(gè)噴氣孔,下噴頭(27)設(shè)計(jì)成四個(gè)小噴氣孔。
【文檔編號(hào)】C01B3/04GK204026756SQ201420221314
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】路運(yùn)龍 申請(qǐng)人:路運(yùn)龍