等離子體解水制氫高效節能鍋爐燃燒器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種等離子體解水制氫高效節能鍋爐燃燒器，屬于可重復利用能源、綠色環保、節能減排技術領域。
【背景技術】
[0002]目前民用鍋爐和工業鍋爐所使用的燃料大約有四種:煤炭、燃油、天然氣和機制有機木柴，但是這些都是不可再生的能源，將隨著人們的消耗和時光的流失而逐漸枯竭。長久以來，讓水變成可重復利用的替代能源一直是人們的美好愿望:水分子是由氫和氧(H2O)構成，按實質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，不污染環境，是一種非常潔凈可重復使用的燃料。但是目前的制氫技術還不能實現大規模商業化制氫，因為現有制氫技術的能源消耗太大，而且效率很低，得不償失。
[0003]近十年來，等離子體技術在工業上的應用發展很快，例如:等離子體點火、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象下所形成的一種狀態(俗稱第四態)，伴隨著放電現象將會生成激發原子、激發離子、離解原子、游離原子團、原子或者分子離子群的活性化學物以及它們與其它的化學物碰撞而引起的反應。在等離子體發生器中，放電作用使工作氣分子失去外層電子而形成離子狀態，經過相互碰撞而產生高溫并分解，溫度可高達萬度以上，而離子的溫度僅僅略高于常溫，俗稱為低溫等離子體或者非平衡低溫等離子體。目前低溫等離子體技術和高溫等離子體技術在民用和工業上都有著比較廣泛的應用。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是克服現有鍋爐燃燒器的缺點和不足，提供一種耗能低、效率高、分解速度快的以水為原料的隨機制氫的“等離子體解水制氫高效節能鍋爐燃燒器”，把水作為制氫、制氧可重復使用的原料，從而達到大幅度節約燃料和大幅度提高節能減排指標的目的。
[0005]本發明的等離子體解水制氫高效節能鍋爐燃燒器的技術方案，是在現有的燃油、燃甲醇、燃氣鍋爐燃燒器上增設一套包括“智能控制器、火焰傳感器、溫度傳感器、等離子體電弧催化噴射器、高頻高壓電源、水分蒸發器、水泵、電磁閥、水量調節閥、噴火燃燒器”組成的分解水分子的DJS (等離子解水制氫的縮寫)制氫燃氫設備。把水蒸汽在等離子體電弧催化器內迅速活化、裂化、分解生成氫氣分子、氧氣分子和氫離子、氧離子，和燃料或者燃氣一起從噴火燃燒器噴入鍋爐爐膛燃燒，從而達到增加氫氣氧氣或者替代部分燃料增加氧氣，實現大幅度節約燃料、提聞節能減排指標的目的。
[0006]本發明的等離子體解水制氫高效節能鍋爐燃燒器，是由智能控制器、高頻高壓電源、火焰傳感器、等離子體電弧催化噴射器、水分蒸發器、水泵、水量調節閥、溫度傳感器、油泵、油量調節閥、電子點火器、噴油器、風機、電磁閥、噴火燃燒器、燃燒器殼體和安裝法欄構成。其特征是:在燃燒器殼體的下部安裝著風機，在燃燒器殼體內部安裝著噴油器、等離子體電弧催化噴射器、電子點火器、火焰傳感器和溫度傳感器，在燃燒器殼體上安裝著智能控制器、高頻高壓電源、電磁閥、水泵、水量調節閥、油泵、油量調節閥，燃燒器殼體上部通過法欄和噴火燃燒器連接，在噴火燃燒器內安裝著水分蒸發器，水分蒸發器的一端連接著等離子體電弧催化噴射器、另一端和水泵連接，水泵連接著水量調節閥，水量調節閥連接著電磁閥，電磁閥連接著智能控制器，智能控制器分別連接著電磁閥、水泵、油泵、火焰傳感器、溫度傳感器、電子點火器、高頻高壓電源和風機，高頻高壓電源連接著等離子體電弧催化噴射器，兩個電磁閥分別連接著水箱和油箱。噴火燃燒器用耐高溫不銹鋼和耐高溫陶瓷復合制造，等離子體電弧催化噴射器用耐高溫陶瓷和金屬銅、鎳及其氧化物制造。
[0007]本發明的等離子體解水制氫高效節能鍋爐燃燒器，其特征是在水箱的液態水中加入5-30%的甲醇和0.01-0.5% 二甲醚作為添加劑，把水和甲醇的混合融液在水分蒸發器加熱成蒸汽態以后，在等離子體電弧催化器內強大等離子體電場的震蕩、催化下更容易被分解。其化學反應(二甲醚忽略不計)方程式為:
[0008]CH3OH (蒸汽)+H2O (蒸汽)——3H2+C02
[0009]本發明的等離子體解水制氫高效節能鍋爐燃燒器的工作原理是這樣的:打開智能控制器的開關k，智能控制器發出指令，電磁閥和油泵開始工作，燃油從噴油器呈霧狀噴出并被電子點火器點燃燃燒，在風機風的吹送下從噴火燃燒器噴出燃燒，并同時加熱水分蒸發器，當水分蒸發器被加熱到預設溫度200度時，溫度傳感器向智能控制器發出信號，智能控制器發出指令使高頻高壓電源、電磁閥、水泵、油泵和等離子體電弧催化噴射器開始工作，水醇混合液被水分蒸發器加熱成蒸汽態后，在等離子體電弧催化噴射器內迅速分解生成氫、氧氣(氫離子、氧離子)噴出和燃油(或者燃氣)共同燃燒放熱。因為水分子被分解以后屬于可燃混合氣，相當于給鍋爐燃燒器增加了一部分額外燃料和氧氣，從而達到節約燃料、提高節能減排指標的目的。即便是水蒸汽沒有完全被分解成為氫氣分子、氧氣分子，但是水分子的分子結構已經被高強度的高能等離子電場所活化、打破，形成可以低溫燃燒的氫、氧離子或者氫、氧離子(高能離子)團，同樣可以在鍋爐燃燒器或者爐膛的高溫下順利燃燒，同時氫、氧離子或者氫、氧離子團在高溫下產生微暴并和碳氫化合物的碳結合、燃燒，可以有效減少碳的排放量。
[0010]本發明的等離子體解水制氫高效節能鍋爐燃燒器，可以方便的安裝在燃油、燃氣或者燃甲醇燃料的鍋爐上，其燃燒熱值可以根據鍋爐噸位的大小(例如:1噸或者3噸、5噸)而設定，液態水(醇水)融液和燃料、燃氣的比例是:25-50%比75-50%，一般情況下通過調整水量調節閥和油量調節閥按照50%比50%的比例調整，即可達到節能25-40%的節能效果。實際應用時可以根據燃料的不同靈活調節，燃燒器的送風量也可以根據鍋爐結構的不同而設定和調整。
[0011]本發明的有益效果是:
[0012]1、首創了把水作為儲氫材料分解成氫氣和氧氣作為民用、工業鍋爐燃燒器的燃料，提高了鍋爐燃燒器的熱效率和鍋爐的排放指標，和現有的鍋爐燃燒器相比較、可節約燃料 20—40%。
[0013]2、由于采用了等離子體電弧催化、分解水分子制氫的技術方案，提高了制氫的效率，和傳統電解法相比較，可節約電能60—90%。
[0014]3、本發明的技術方案可以廣泛應用于改造傳統的燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃氣鍋