一种氢能混合燃气生产设备及方法技术

本发明专利技术公开了一种氢能混合燃气生产设备及方法，其结构包括电解槽、一级气液分离装置、触媒催化混合装置、二级气液分离装置和气体缓冲罐，一级气液分离装置的进水口通过管道与水位调节水箱连通，一级气液分离装置的进气口通过管道与热交换器连通，热交换器的进气口通过管道与电解槽连通；所述的一级气液分离装置的出口通过管道与触媒催化混合装置连通，触媒催化混合装置的顶部出口通过管道与二级气液分离装置连通，二级气液分离装置的顶部出气口通过管道与气体缓冲罐连通，气体缓冲罐的出气口通过燃气管道连通工业燃气锅炉。本发明专利技术降低了电能的消耗，提高了整个制气过程中的热传换效率，产生的氢能混合气体即产即用，避免了气体存储泄漏的危险。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新能源燃烧
，具体地说是一种氢能混合燃气生产设备及方法。
技术介绍
随着国民经济的发展，全国年耗油量已超过4.5亿吨。巨大的燃油消耗不仅对日益枯竭的石油能源造成巨大压力，同时大量燃油燃烧不当所排放出的浮炭、碳氢化合物（HC）、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOX)、二氧化硫（SO2）等成为大中城市主要污染物来源。近年来，由于矿物燃料燃烧所产生的雾霾，污染空气极大的破坏地球的生态环境，严重影响人们的生体健康。因为有节能和环保两方面的迫切要求，所以世界上主要国家都在研究各种改善燃料燃烧品质的技术，研究最多的是通过在燃料中加入各种化学原料，通过大型设备进行燃料（加氢等）重整，达到提升燃料品质、提高燃烧效率、减少尾气排放的目的。氢能是新世纪最环保的可再生能源，可是由于氢能的制备、储存、运输及安全应用等方面还存在诸多无法解决的问题，很难广泛应用到民用工业上，同时现有技术的氢氧发生器包括电解槽、设置在电解槽上端的出气口和设置在电解槽内部的正负电极，但是由于正负导电极的发热量大，在产生氢气和氧气时的气体温度高，原子更加活跃，稳定性差，电极极板上气泡容易堆积而阻止电流通过，此时，氢原子与氧原子容易重新结合，形成水分子，造成电解氢气与氧气的效率降低，能耗相对较高。
技术实现思路
本专利技术的技术任务是提供一种降低了电能消耗的氢能混合燃气生产设备及方法。本专利技术的技术任务是按以下方式实现的，该氢能混合燃气生产设备包括电解槽、热交换器、一级气液分离装置、触媒催化混合装置、二级气液分离装置和气体缓冲罐，所述的一级气液分离装置的进水口通过管道与水位调节水箱连通，一级气液分离装置的进气口通过管道与热交换器连通，热交换器的进气口通过管道与电解槽的氢氧混合气体出口连通；所述的一级气液分离装置的出口通过管道与触媒催化混合装置连通，触媒催化混合装置的顶部出口通过管道与二级气液分离装置连通，二级气液分离装置的顶部出气口通过管道与气体缓冲罐连通，气体缓冲罐的出气口通过燃气管道连通工业燃气锅炉；所述的热交换器的进水口通过管道与冷却水箱连通，冷却水箱的冷却水进口通过管道与热交换器的冷却水出口连通。所述的一级气液分离装置的进气口通过管道与至少一个热交换器连通；当有两个或两个以上的热交换器时，两个或两个以上的热交换器之间的冷却水出口和冷却水进口通过管道连通，每个热交换器的进气口通过管道与一个电解槽连通。所述的水位调节水箱的进水管道上安装有水位调节控制器和水位调节泵；所述的热交换器与电解槽连通的管道上安装有电解液循环泵；所述的热交换器与冷却水箱连通的管道上安装有冷却水循环泵；所述的二级气液分离装置的底部出液口通过回流管道与触媒催化混合装置连通，所述的回流管道上安装有连通阀门；所述的触媒催化混合装置的底部安装有触媒添加口；所述的气体缓冲罐连通的燃气管道上安装有阻火器。所述的电解槽包括负电极端板、正电极端板、电解板和绝缘插销，所述的负电极端板与负电极连接，正电极端板与正电极连接；所述的负电极端板和正电极端板之间连接有多根相互平行的绝缘插销，绝缘插销上均匀配置有多个电解板；所述的正电极端板上配置有电解液进口，负电极端板上配置有电解液出口。所述的绝缘插销的两端通过螺母分别与负电极端板、正电极端板连接在一起。所述的电解板为圆形，电解板上均匀开有与绝缘插销数量对应的绝缘插销孔，绝缘插销贯穿绝缘插销孔，相邻两个绝缘插销孔所在的圆周上开有一个电解液流动孔；相邻两个电解板之间配置有绝缘垫。所述的触媒催化混合装置包括壳体，壳体的顶部配置有出气口，壳体的底部配置有至少一个触媒添加口，触媒添加口上方的壳体下部内腔中配置有锥形曝气板，所述的曝气板上均匀开有多个曝气孔。氢能混合燃气生产方法步骤如下：将电解液注入电解槽中进行电解，电解产物进入热交换器，经过热交换器冷却至15-40℃，然后进入一级气液分离装置进行水气分离，经过水气分离后的混合气体通过连接管道进入预先加入液体触媒的触媒催化混合装置，同时向触媒催化混合装置通入气体触媒，在触媒催化混合后，混合气体通过管道进入二级气液分离装置进行气液分离，气液分离后的混合气体通过阻火器和燃气管道输送到工业燃气锅炉燃烧；所述的电解液为质量百分比浓度25%的KOH溶液，所述的电解产物为气液混合物，即氢气、氧气、水合氢离子、氢氧离子以及电解液的混合物。所述的液体触媒为92#汽油、95#汽油或者质量百分比浓度95%以上的乙醇溶液；所述的气体触媒为煤气或天然气。所述的电解槽中配置有多个电解板，相邻的电解板之间配置有绝缘垫，电解板上的气泡和电解液混合在一起，通过电解液循环泵快速带出电解槽，通过热交换器后进入一级气液分离装置分离，气泡在电解板上吸附的时间减短，气泡之间不会发生堆积；电解液在电解槽、热交换器和一级气液分离装置之间通过电解液循环泵快速流动，加速水的电解，同时快速分离出含有氢氧离子的混合气体；所述的二级气液分离装置进行气液分离后留下的液体，通过连通阀门流入触媒催化混合装置循环使用。本专利技术的一种氢能混合燃气生产设备及方法和现有技术相比，大大降低了电能的消耗，提高了整个制气过程中的热传换效率，生产出来的混合气体经过气液分离罐分离后进入触媒催化混合，催化混合后出来的气体进入二级气液分离后，变成相对安全的可燃烧的气体，可以直接作为工业锅炉的燃烧的主要燃料。并且产生的氢能混合气体不需要存储，即产即用，避免了气体存储泄漏带来的危险，整个系统运行在低温（15-40℃）、低压（0.03--0.09Mpa)状态下，控制方便、操作简单安全；用该设备和方法产生的混合气体燃烧的外焰温度可达1200℃以上（高品质天燃气仅800℃-900℃），且每制成1方混合气体所消耗电能仅2.3度电，大大降低了能源消耗。附图说明附图1为氢能混合燃气生产设备的结构示意图。附图2为电解槽的结构示意图。附图3为电解板的结构示意图。附图4为触媒催化混合装置的结构示意图。图中：101、电解槽，102、冷却水循环泵，103、热交换器，104、冷却水进口，105、冷却水箱，106、水位调节控制器，107、水位调节泵，108、水位调节水箱，109、一级气液分离装置，110、触媒催化混合装置，111、二级气液分离装置，112、气体缓冲罐，113、阻火器，114、连通阀门，115、正电极，116、负电极，117、氢氧混合气体出口，118、触媒添加口，119、冷却水出口，120、电解液循环泵，201、负电极端板，202、正电极端板，203、电解板，204、绝缘垫，205、电解液进口，206、电解液出口，207、绝缘插销，208、螺母，301、电解液流动孔，302、绝缘插销孔，401、曝气板，402、曝气孔，403、出气口，404、壳体。具体实施方式实施例1：氢能混合燃气生产设备装配：该氢能混合燃气生产设备包括电解槽101、热交换器103、一级气液分离装置109、触媒催化混合装置110、二级气液分离装置111和气体缓冲罐112，所述的一级气液分离装置109的进水口通过管道与水位调节水箱108连通，水位调节水箱108的进水管道上安装有水位调节控制器106和水位调节泵107；一级气液分离装置109的进气口通过管道与一个热交换器103连通，热交换器103的进气口通过管道与一个电解槽101的氢氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氢能混合燃气生产设备，包括电解槽、热交换器、一级气液分离装置、触媒催化混合装置、二级气液分离装置和气体缓冲罐，其特征在于，所述的一级气液分离装置的进水口通过管道与水位调节水箱连通，一级气液分离装置的进气口通过管道与热交换器连通，热交换器的进气口通过管道与电解槽的氢氧混合气体出口连通；所述的一级气液分离装置的出口通过管道与触媒催化混合装置连通，触媒催化混合装置的顶部出口通过管道与二级气液分离装置连通，二级气液分离装置的顶部出气口通过管道与气体缓冲罐连通，气体缓冲罐的出气口通过燃气管道连通工业燃气锅炉；所述的热交换器的进水口通过管道与冷却水箱连通，冷却水箱的冷却水进口通过管道与热交换器的冷却水出口连通。

【技术特征摘要】
1.一种氢能混合燃气生产设备，包括电解槽、热交换器、一级气液分离装置、触媒催化混合装置、二级气液分离装置和气体缓冲罐，其特征在于，所述的一级气液分离装置的进水口通过管道与水位调节水箱连通，一级气液分离装置的进气口通过管道与热交换器连通，热交换器的进气口通过管道与电解槽的氢氧混合气体出口连通；所述的一级气液分离装置的出口通过管道与触媒催化混合装置连通，触媒催化混合装置的顶部出口通过管道与二级气液分离装置连通，二级气液分离装置的顶部出气口通过管道与气体缓冲罐连通，气体缓冲罐的出气口通过燃气管道连通工业燃气锅炉；所述的热交换器的进水口通过管道与冷却水箱连通，冷却水箱的冷却水进口通过管道与热交换器的冷却水出口连通。2.根据权利要求1所述的一种氢能混合燃气生产设备，其特征在于，所述的一级气液分离装置的进气口通过管道与至少一个热交换器连通；当有两个或两个以上的热交换器时，两个或两个以上的热交换器之间的冷却水出口和冷却水进口通过管道连通，每个热交换器的进气口通过管道与一个电解槽连通。3.根据权利要求1所述的一种氢能混合燃气生产设备，其特征在于，所述的水位调节水箱的进水管道上安装有水位调节控制器和水位调节泵；所述的热交换器与电解槽连通的管道上安装有电解液循环泵；所述的热交换器与冷却水箱连通的管道上安装有冷却水循环泵；所述的二级气液分离装置的底部出液口通过回流管道与触媒催化混合装置连通，所述的回流管道上安装有连通阀门；所述的触媒催化混合装置的底部安装有触媒添加口；所述的气体缓冲罐连通的燃气管道上安装有阻火器。4.根据权利要求1、2或3所述的一种氢能混合燃气生产设备，其特征在于，所述的电解槽包括负电极端板、正电极端板、电解板和绝缘插销，所述的负电极端板与负电极连接，正电极端板与正电极连接；所述的负电极端板和正电极端板之间连接有多根相互平行的绝缘插销，绝缘插销上均匀配置有多个电解板；所述的正电极端板上配置有电解液进口，负电极端板上配置有电解液出口。5.根据权利要求4所述的一种氢能混合燃气生产设备，其特征在于，所述的绝缘插销的两端通过螺...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐立根，何坚，聂军玲，
申请(专利权)人：山东格瑞斯新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37