水燃燒工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種水燃燒工藝，基于燃水鍋爐來(lái)實(shí)現(xiàn)，它包括通風(fēng)、點(diǎn)火、進(jìn)汽、燃燒、放熱步驟，當(dāng)水蒸汽處在1200℃以上的環(huán)境中，分解為氫氣與氧氣，而助燃合金的原子在1500℃高溫下釋放電子，釋放熱量，以引燃從水蒸汽中分解出的氫氣，氧氣也同時(shí)助燃燒，從而使氫氣充分燃燒釋放更多的熱量，實(shí)現(xiàn)了以水作為燃料燃燒生熱的目的。本發(fā)明的水燃燒工藝適用于發(fā)電、供暖、工業(yè)、農(nóng)業(yè)，燃水工藝實(shí)現(xiàn)所依托的燃水鍋爐適用于燃煤鍋爐、燃?xì)忮仩t、燃油鍋爐的改造工程，它可以采用水蒸汽與其它燃料共同燃燒產(chǎn)熱，可在提供同等熱量的前提下節(jié)省百分之五十的燃料。
【專利說(shuō)明】水燃燒工藝【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于可燃介質(zhì)燃燒生熱領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是以水為燃料的一種水燃燒工藝?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]氫能是一種極為優(yōu)越的新能源，其燃燒值高，燃燒后的產(chǎn)物是水，屬于清潔能源。氫可以從水中制取，由于地球上有豐富的水資源，因此，如何直接利用水作為燃料實(shí)現(xiàn)燃燒，利用氫能演繹自然界的物質(zhì)循環(huán)，是人們一直以來(lái)的夢(mèng)想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題，是提供一種水燃燒工藝，使水在高溫下分解為氫氣與氧氣，同時(shí)借助助燃合金在高溫下的物理特性來(lái)幫助水燃燒，從而達(dá)到以水作為燃料燃燒生熱的目的。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
一種水燃燒工藝，它基于燃水鍋爐來(lái)實(shí)現(xiàn)，該工藝按照以下步驟順序進(jìn)行:
(1)通風(fēng)
向燃水鍋爐的內(nèi)腔中通入風(fēng)；
(2)點(diǎn)火
點(diǎn)火使助燃載體中的焦炭燃燒，以快速提升燃水鍋爐內(nèi)腔的溫度；
(3)進(jìn)汽:
當(dāng)燃水鍋爐的內(nèi)腔溫度達(dá)到1200°C時(shí)，向燃水鍋爐內(nèi)腔中通入水蒸汽，此時(shí)焦炭被撲滅，水蒸汽在1200°C的環(huán)境中開(kāi)始分解為氫氣和氧氣；
(4)燃燒、放熱
燃水鍋爐內(nèi)腔的溫度達(dá)到1200°C時(shí)開(kāi)始，鋼棒因其自身的物理特性使得Fe原子釋放電子，釋放熱量，從而幫助氫氣燃燒，F(xiàn)e原子失去的電子可由氫原子的電子補(bǔ)充，以保證Fe原子的穩(wěn)定性；
同時(shí)，水蒸汽分解出的氧氣也有助于氫氣燃燒，因此使氫氣充分燃燒釋放更多的熱
量;
當(dāng)燃水鍋爐內(nèi)腔的溫度達(dá)到1500°C時(shí)，助燃合金也因其自身的物理特性使得金屬原子釋放電子，釋放熱量，以幫助氫氣燃燒，助燃合金的金屬原子失去的電子可由氫原子的電子補(bǔ)充；
同時(shí)，氧氣也有助于氫氣燃燒，進(jìn)而釋放更多的熱量，燃水鍋爐的內(nèi)腔的熱量通過(guò)排汽
管帶走。
[0005]本工藝的實(shí)現(xiàn)所依托的燃水鍋爐，具有如下的結(jié)構(gòu):
它包括帶有內(nèi)腔的爐體，爐體壁上設(shè)有爐門，所述爐體內(nèi)腔中套有以爐體內(nèi)壁為外壁的水套，水套的內(nèi)壁與爐體的內(nèi)壁間為儲(chǔ)水腔；水套的內(nèi)壁所圍成的區(qū)域?yàn)槿紵遥?br> 爐體外設(shè)有分別固定設(shè)置的與燃燒室連通的通風(fēng)系統(tǒng)、與儲(chǔ)水腔連通的進(jìn)水管、與爐體內(nèi)腔頂部連通的排汽管、與爐體內(nèi)腔頂部連通的用于排出廢氣的排煙道，以及同時(shí)連通燃燒室與爐體內(nèi)腔頂部的供汽管；
燃燒室的底部固定設(shè)有點(diǎn)火系統(tǒng)，燃燒室中于點(diǎn)火系統(tǒng)的上方固定有用于被加熱后釋放熱量以作引燃介質(zhì)的助燃載體。
[0006]其中:
助燃載體與水套的內(nèi)壁之間固定設(shè)有用于保持燃燒室溫度的保溫材料層；
助燃載體包括由下至上依次設(shè)置的焦炭層、第一鋼棒層、助燃合金層、第二鋼棒層、反燒鋼板層；
助燃合金層為由錸、鈮、鎂、鑰四種金屬粉末混勻后于擠壓模具中經(jīng)電加熱擠壓成型的具有厚度的均一的錸一銀一鎂一鑰合金結(jié)構(gòu)，其中金屬粉末間的重量配比為錸38?45份、鈮18?28份、鎂5?10份、鑰28?35份，該重量配比的最優(yōu)值為錸40份、鈮20份、鎂10份、鑰30份。
[0007]反燒鋼板層上帶有多個(gè)間隔設(shè)置并沿其厚度方向貫穿的通孔。
[0008]第一鋼棒層、第二鋼棒層分別為多根直線型鋼筋于同一平面內(nèi)依次無(wú)間隙排列的結(jié)構(gòu)；
燃燒室內(nèi)，相應(yīng)于點(diǎn)火系統(tǒng)的上方位置處，固定有一排用于支撐助燃載體的支撐管，支撐管內(nèi)通有水；燃燒室內(nèi)于助燃載體的上方固定有多個(gè)產(chǎn)汽管，產(chǎn)汽管內(nèi)通有水。
[0009]爐體下方設(shè)有爐座，燃燒室向下延伸至爐座內(nèi)部，所述點(diǎn)火系統(tǒng)設(shè)于燃燒室的位于爐座內(nèi)的空間；點(diǎn)火系統(tǒng)包括設(shè)于爐體外的液化氣罐、設(shè)于燃燒室中的與液化氣罐連通的點(diǎn)火器；
通風(fēng)系統(tǒng)包括設(shè)于爐體外的風(fēng)機(jī)、連通燃燒室與風(fēng)機(jī)的輸風(fēng)管；
輸風(fēng)管的上方設(shè)有橫置的并貫穿點(diǎn)火器且固定在點(diǎn)火器上的分流板；所述分流板上帶有多個(gè)間隔設(shè)置并沿其厚度方向貫穿的通孔。
[0010]供汽管上設(shè)有用于控制向燃燒室中輸送的蒸汽量的閥門。
[0011]爐體外固定有與儲(chǔ)水腔連通的自動(dòng)補(bǔ)水裝置，該自動(dòng)補(bǔ)水裝置包括儲(chǔ)水管、與儲(chǔ)水腔連通的水位顯示器、連通儲(chǔ)水管與儲(chǔ)水腔的放水管。
[0012]爐體的底部設(shè)有與儲(chǔ)水腔連通的排污管。
[0013]爐體頂部分別設(shè)有用于監(jiān)測(cè)內(nèi)腔中的壓力的氣壓表、用于釋放內(nèi)腔中的壓力的安全閥；所述爐體外壁的下部，相應(yīng)于支撐管所在位置處，開(kāi)設(shè)有透明的觀測(cè)窗。
[0014]爐門設(shè)于爐體外壁上，相應(yīng)于助燃載體與產(chǎn)汽管之間的位置處。
[0015]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，所取得的技術(shù)進(jìn)步在于: 當(dāng)水蒸汽處在1200°C以上的環(huán)境中，開(kāi)始分解為氫氣與氧氣。本發(fā)明的助燃載體中
的焦炭層點(diǎn)燃后，燃燒釋放的熱量能夠快速地提升燃水鍋爐的內(nèi)腔的溫度，當(dāng)溫度達(dá)到1200°C以上時(shí)，鋼板因其自身的物理特性使得Fe原子釋放電子，釋放熱量，以幫助氫氣燃燒，與此同時(shí)Fe原子失去的電子可由氫原子的電子補(bǔ)充，以保證Fe原子的穩(wěn)定性；同時(shí)氧氣也有助于氫氣燃燒，從而釋放更多的熱量；當(dāng)燃水鍋爐的內(nèi)腔的溫度達(dá)到1500°C以上時(shí)，助燃合金也因其自身的物理特性使得金屬原子釋放電子，釋放熱量，以幫助氫氣燃燒，與此同時(shí)助燃合金的金屬原子失去的電子可由氫原子的電子補(bǔ)充；同時(shí)氧氣也有助于氫氣燃燒，進(jìn)而釋放更多的熱量，達(dá)到以水作為燃料燃燒的生熱目的； 本發(fā)明的水燃燒工藝適用于發(fā)電、供暖、工業(yè)、農(nóng)業(yè)，燃水工藝實(shí)現(xiàn)所依托的燃水鍋爐適用于燃煤鍋爐、燃?xì)忮仩t、燃油鍋爐的改造工程，它可以采用水蒸汽與其它燃料共同燃燒產(chǎn)熱，可在提供同等熱量的前提下節(jié)省百分之五十的燃料。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0017]圖1為本發(fā)明實(shí)施例所用燃水鍋爐的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1的剖視圖；
圖3為圖2的A-A視圖。
[0018]圖中:1、爐體；2、爐門；3、氣壓表；4、排煙道；5、安全閥；6、儲(chǔ)水管；7、放水管；8、水位顯示器；9、供汽管；10、閥門；11、儲(chǔ)水腔；12、燃燒室；13、點(diǎn)火器；14、分流板；15、爐座；16、風(fēng)機(jī)；17、輸風(fēng)管；18、支撐管；19、焦炭層；20、第一鋼棒層；21、助燃合金；22、第二鋼棒層；23、反燒鋼板層；24、進(jìn)水管；25、產(chǎn)汽管；26、保溫材料層；27、排污管；28、觀測(cè)窗；29、排汽管。
【具體實(shí)施方式】實(shí)施例
[0019]本實(shí)施例為一種水燃燒工藝，它基于圖1-3所示的燃水鍋爐來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0020]燃水鍋爐包括帶有內(nèi)腔的爐體1，爐體I的外形呈η字形，為帶有圓頂?shù)闹鶢罱Y(jié)構(gòu)，爐體I固定在爐座15上。
[0021]爐體I的直徑為1700_，高度為3100_，爐體I內(nèi)腔套有以爐體I的內(nèi)壁為外壁的η字形的水套，水套的內(nèi)壁與爐體I的內(nèi)壁間為η字形的儲(chǔ)水腔11，儲(chǔ)水腔11柱狀部位的內(nèi)徑1400mm，外徑1700mm，儲(chǔ)水腔11用于向鍋爐供水及保持燃燒室12的溫度。水套的內(nèi)壁所圍成的區(qū)域?yàn)槿紵?2。爐座15由頂面向下有一段圓柱形空腔，空腔高度200_，直徑為1160_，燃燒室12向下延伸至該空腔內(nèi)。
[0022]爐體I外設(shè)有分別固定設(shè)置的與儲(chǔ)水腔11連通的進(jìn)水管24、排污管27及自動(dòng)補(bǔ)水裝置、與爐體I內(nèi)腔頂部連通的排汽管29及排煙道4、同時(shí)連通燃燒室12與爐體I內(nèi)腔頂部的供汽管9，以及與燃燒室12連通的通風(fēng)系統(tǒng)。
[0023]進(jìn)水管24設(shè)有兩個(gè)，對(duì)稱設(shè)置于爐體I的中部，用于向儲(chǔ)水腔11內(nèi)供水。排污管27設(shè)有兩個(gè)，對(duì)稱設(shè)置于爐體I的底部，用于定時(shí)將儲(chǔ)水腔11內(nèi)的雜質(zhì)排除。
[0024]自動(dòng)補(bǔ)水裝置用于向儲(chǔ)水腔11內(nèi)補(bǔ)水，并控制儲(chǔ)水腔11的水量。自動(dòng)補(bǔ)水裝置包括儲(chǔ)水管6、與儲(chǔ)水腔11連通的水位顯示器8、連通儲(chǔ)水管6與儲(chǔ)水腔11的放水管7。水位顯示器8對(duì)稱設(shè)有兩個(gè)，儲(chǔ)水管6與其中一個(gè)水位顯示器8連接。儲(chǔ)水腔11內(nèi)水量減少的情況會(huì)反映到水位顯示器8上，水位顯示器8上帶有最低水位線，最低水位線距離水位顯示器8底部的高度為30mm，當(dāng)水位低于最低水位線時(shí)，由人工操作可及時(shí)將儲(chǔ)水管6內(nèi)的水通過(guò)放水管7進(jìn)入儲(chǔ)水腔11。
[0025]排汽管29設(shè)置于爐體I的上部，用于將熱量輸送到與該燃水鍋爐連接的器械中。排煙道4設(shè)置于爐體I的頂部，用于排出燃燒室12中的氣體。供汽管9 一端固定在爐體I的上部、另一端延伸至燃燒室12的底部，可將爐體I內(nèi)的少量蒸汽重新輸送到燃燒室12中，形成循環(huán)利用。供汽管9上還設(shè)有閥門10，用于控制向燃燒室12中輸送的蒸汽的流量，當(dāng)燃燒室12內(nèi)的水蒸汽量超過(guò)0.15噸或是燃燒室的溫度超過(guò)2800°C時(shí)，閥門10自動(dòng)調(diào)
節(jié)，減小進(jìn)氣量。
[0026]通風(fēng)系統(tǒng)用于向燃燒室12內(nèi)通入風(fēng)量,包括設(shè)于爐體I外的風(fēng)機(jī)16、連通燃燒室12與風(fēng)機(jī)16的輸風(fēng)管17。
[0027]燃燒室12的底部設(shè)有點(diǎn)火系統(tǒng),點(diǎn)火系統(tǒng)包括設(shè)于爐體I外的液化氣罐及位于燃燒室12內(nèi)與液化氣罐連通的三個(gè)間隔布置的點(diǎn)火器13。
[0028]輸風(fēng)管17的上方設(shè)有橫置的分流板14，分流板14沿豎向穿過(guò)三個(gè)點(diǎn)火器13，并固定在點(diǎn)火器13上，分流板14還設(shè)有多個(gè)水平相隔，并沿其厚度方向即上下貫穿的通孔。
[0029]燃燒室12內(nèi)于點(diǎn)火系統(tǒng)的上方固定有一排支撐管18，支撐管18內(nèi)通有水。助燃載體固定在支撐管18上，助燃載體與水套的內(nèi)壁之間固定設(shè)有用于保持燃燒室12溫度的保溫材料層26，該保溫材料層26為用水泥澆筑或用耐火磚壘成的筒狀結(jié)構(gòu)，其高度為850mm、厚度為240mm。助燃載體的上方固定有多排產(chǎn)汽管25，產(chǎn)汽管25內(nèi)通有水。
[0030]助燃載體包括由下至上依次設(shè)置的焦炭層19、第一鋼棒層20、助燃合金21、第二鋼棒層22、反燒鋼板層23。其中:
①焦炭層19的厚度為200mm，重量為70千克；
②助燃合金21的厚度為200mm，為由重量配比為錸38?45份、鈮18?28份、鎂5?10份、鑰28?35份(優(yōu)選錸40份，鈮20份，鎂10份，鑰30份)的金屬粉末混勻后，于擠壓模具中經(jīng)電加熱擠壓成型的合金層結(jié)構(gòu)，為均一的錸一鈮一鎂一鑰混合物；助燃合金21中的金屬錸的熔點(diǎn)高、密度大，在3000°C不會(huì)融化，而錸原子所含電子多，釋放電子時(shí)釋放熱量多；金屬鈮的熔點(diǎn)高、密度大、并且其合金穩(wěn)定性強(qiáng)，同樣鈮原子所含電子多，釋放電子時(shí)釋放熱量多；合金中所加鎂，其還原性強(qiáng)，用于助燃；合金中所加鑰，用于推動(dòng)錸與鈮釋放電子，鑰元素是一種過(guò)渡元素，起到傳遞電子作用；
③反燒鋼板層23的厚度為15mm，水平設(shè)置，其上帶有多個(gè)水平方向相間隔設(shè)置的、并沿其厚度方向即上下貫穿的通孔；
④第一鋼棒層20、第二鋼棒層22分別為38根直徑為20mm的直線型鋼筋于同一平面內(nèi)依次無(wú)間隙排列而成。
[0031]爐體I頂部分別設(shè)有用于監(jiān)測(cè)內(nèi)腔中的壓力的氣壓表3和用于釋放內(nèi)腔中的壓力的安全閥5，內(nèi)腔的壓力在[微軟用戶I]之間為正常，超過(guò)8MPa，安全閥5打開(kāi)放壓。爐體I外壁的下部，對(duì)應(yīng)于支撐管18的位置處開(kāi)設(shè)有透明的觀測(cè)窗28。爐體I外壁上對(duì)應(yīng)于助燃載體與產(chǎn)汽管25之間的位置處開(kāi)設(shè)有爐門2。
[0032]另外，該燃水鍋爐外還可帶有向燃燒室12內(nèi)輸送可燃?xì)怏w如:液化氣、沼氣、天然氣的燃?xì)庋b置，燃水鍋爐以水蒸汽和可燃?xì)怏w同時(shí)作為燃料燃燒生成熱量。
[0033]本實(shí)施例所提供的水燃燒工藝依托燃水鍋爐，按照以下步驟順序進(jìn)行:
(I)通風(fēng)
風(fēng)機(jī)16通過(guò)輸風(fēng)管17向燃燒室12底部通入風(fēng)量。
[0034](2)點(diǎn)火
點(diǎn)火器13點(diǎn)火，使焦炭層19燃燒，分流板14用于使風(fēng)通入到焦炭層19底部時(shí)分散，以幫助焦炭層19燃燒，釋放熱量，進(jìn)而提升燃燒室12的溫度。
[0035](3)進(jìn)汽:
當(dāng)燃燒室12溫度達(dá)到1200°C時(shí)，向燃燒室12底部通入水蒸汽，此時(shí)焦炭層被撲滅，水蒸汽在高溫環(huán)境中開(kāi)始分解為氫氣和氧氣；單位時(shí)間內(nèi)供汽管9向燃燒室12供入的水蒸汽量為0.1-0.15噸。
[0036](4)燃燒、放熱
當(dāng)燃燒室12中的溫度到達(dá)1200°C以上時(shí)，第一鋼棒層20根據(jù)其自身的物理特性使得Fe原子釋放電子，釋放熱量，從而引燃?xì)錃猓箽錃馊紵?，同時(shí)Fe原子失去的電子可由氫原子的電子補(bǔ)充，以保證Fe原子的穩(wěn)定性；同時(shí)從水蒸汽中分解的氧氣也有助于氫氣燃燒，進(jìn)而釋放更多的熱量，此時(shí)燃燒室12中的溫度可達(dá)1500°C以上。
[0037]當(dāng)燃燒室12中的溫度達(dá)到1500°C時(shí)，助燃合金21也根據(jù)自身的物理特性使得金屬原子釋放電子，釋放熱量，以引燃?xì)錃?，使氫氣燃燒，助燃合金的金屬原子失去的電子可由氫原子的電子補(bǔ)充；同時(shí)，氧氣也有助于氫氣燃燒，進(jìn)而釋放更多的熱量，此時(shí)燃燒室12中的溫度可達(dá)3000°C以上；第二鋼棒層22及反燒鋼板層23都是用于保持燃燒室12的溫度。燃燒室12內(nèi)可產(chǎn)生1.5-2噸/小時(shí)的高溫水蒸汽，高溫水蒸汽通過(guò)排汽管29輸送到與該鍋爐連接的需熱設(shè)備中，比如需要供熱的供暖管路、電廠發(fā)電裝置等。
【權(quán)利要求】
1.一種水燃燒工藝，其特征在于:它基于燃水鍋爐來(lái)實(shí)現(xiàn)，該工藝按照以下步驟順序進(jìn)行: (1)通風(fēng) 向燃水鍋爐的內(nèi)腔中通入風(fēng)； (2)點(diǎn)火 點(diǎn)火使助燃載體中的焦炭燃燒，以快速提升燃水鍋爐內(nèi)腔的溫度； (3)進(jìn)汽: 當(dāng)燃水鍋爐的內(nèi)腔溫度達(dá)到1200°C時(shí)，向燃水鍋爐內(nèi)腔中通入水蒸汽，此時(shí)焦炭被撲滅，水蒸汽在1200°C的環(huán)境中開(kāi)始分解為氫氣和氧氣； (4)燃燒、放熱 燃水鍋爐內(nèi)腔的溫度達(dá)到1200°C時(shí)開(kāi)始，鋼棒中的Fe原子釋放電子，釋放熱量，從而幫助氫氣燃燒，F(xiàn)e原子失去的電子可由氫原子的電子補(bǔ)充，以保證Fe原子的穩(wěn)定性； 同時(shí)，水蒸汽分解出的氧氣也有助于氫氣燃燒，因此使氫氣充分燃燒釋放更多的熱量; 當(dāng)燃水鍋爐內(nèi)腔的溫度達(dá)到1500°C時(shí)，助燃合金中的金屬原子釋放電子，釋放熱量，以幫助氫氣燃燒，助燃合金的金屬原子失去的電子可由氫原子的電子補(bǔ)充； 同時(shí)，氧氣也有助于氫氣燃燒，進(jìn)而釋放更多的熱量，燃水鍋爐內(nèi)腔的熱量通過(guò)排汽管帶走。
【文檔編號(hào)】F23L7/00GK103453543SQ201310427184
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】林亮星 申請(qǐng)人:趙福來(lái), 林亮星