一种家用天然气掺氢热水器装置，包括：氢氧发生装置、气体供应系统、热水器本体；所述气体供应系统包括天然气管路、氢气管路、气体混合器；所述天然气管路上依次装有天然气电磁控制阀、天然气压力传感器、天然气流量计、止回阀；所述氢气管路依次装有氢气电磁控制阀、氢气压力传感器、氢气流量计、止回阀；天然气管路和氢气管路经由三通阀接入气体混合器。通过水电解获得氢气和氧气，通过控制系统对天然气和氢气的流量进行控制，实现天然气、氢气按比例混合，通入热水器并进行燃烧，达到给冷水加热的目的；确定了天然气与氢气的较佳比例与最佳比例，提升燃烧效率；另外在气体燃烧之前还设置有气体混合器，进一步提升了燃烧效率。
【技术实现步骤摘要】
一种家用天然气掺氢热水器装置
本专利技术涉及一种热水器，具体来说是使用掺氢天然气做燃料的家用热水器装置。
技术介绍
随着科技的不断发展，人类对能源的需求日益增加，化石能源终将面临枯竭，这促使人们对新能源进行开发与利用。氢气作为可再生能源，具有燃烧速度快、燃烧界限宽、能量高、可循环利用、环保等优点。氢气的热值为1.4*108J/kg，对比天然气的7.1-8.8*107J/kg就可以知道，氢气热值高，而且燃烧产物是水，完全无污染。再者制氢原料主要也是水，取之不尽，用之不竭，所以氢能是前景广阔的清洁燃料。天然气在当今世界范围内受到广泛应用，因此可在天然气中掺入一定比例的氢气得到掺氢天然气(HCNG)。所述掺氢天然气(HCNG)具有快速燃烧，着火范围宽，排放低等优点。氢气替代部分天然气燃烧提供热能，有利于缓解天然气供应压力。热水器作为常见的家用电器，使用所述掺氢天然气作为燃料，氢气的掺入能改变天然气的燃烧特性与排放，但同时也会对使用设备产生影响，其中氢脆问题最为危险。氢脆是氢气对金属产生劣化作用，使金属晶界结合力减弱，使其塑性下降而产生脆性断裂或微小裂纹或点蚀。因此，需要严格控制天然气的掺氢比例。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种家用天然气掺氢热水器装置。一种家用天然气掺氢热水器装置包括：氢氧发生装置、气体供应系统、热水器本体；所述气体供应系统包括天然气管路、氢气管路、气体混合器；所述天然气管路上依次装有天然气电磁控制阀、天然气压力传感器、天然气流量计、止回阀；所述氢气管路依次装有氢气电磁控制阀、氢气压力传感器、氢气流量计、止回阀；天然气管路和氢气管路经由三通阀接入气体混合器；进一步地，所述氢氧发生装置包括水过滤装置、电解槽、干燥器、氢气压缩机；水经过过滤装置过滤后，进入电解槽，经电解分离出氢气及氧气，再经由干燥器将水气过滤掉，氧气直接通入燃烧室，氢气经过氢气压缩机，加到预定的压力后，由氢气管路输出使用；进一步地，所述热水器本体包括燃烧器、热交换器、水气联动装置、强抽式风机；冷水从热交换器的入水口流入热交换器，当水气联动装置检测到足够的冲击水压时，启动燃气机械开关，启动电路进而启动电机、脉冲点火器和电磁阀。天然气和氢气经过天然气管路和氢气管路进入混合器进一步混合，再通入燃烧器，经由燃烧器上的喷嘴喷出，脉冲电子点火器将其点燃，在燃烧室内进行燃烧，气体燃烧产生的热量通过热交换器将水加热，加热后的水从热交换器的出水口流出。强抽式风机用于将水电解后产生的氧气和室内的空气抽入燃烧室、将天然气燃烧过后的废气和氢气燃烧过后的水汽从热水器里抽出，排到室外。进一步地，所述掺氢比例控制在15％-45％。更进一步地，所述掺氢比例控制在20％。进一步地，一种家用天然气掺氢热水器装置的具体操作方法包括：(1)接通热水器电源，通过操控热水器上的显控装置，向控制系统输入目标水温，打开水阀门；(2)冷水从热交换器的入水口流入热交换器，当水气联动装置检测到足够的冲击水压时，启动燃气机械开关，启动电路进而启动电机、脉冲点火器和电磁阀。与此同时水经过过滤装置过滤后，进入电解槽，经电解分离出氢气及氧气，经由干燥器将水气过滤掉；(3)天然气控制电磁阀打开，天然气通入，天然气压力传感器检测天然气的输入压力，天然气流量计检测天然气流量。氢气控制电磁阀打开，氢气通入，氢气压力传感器检测氢气的输入压力，氢气流量计检测氢气流量。(4)控制系统给出信号，通过控制氢气压缩机，将氢气输入压力调节到天然气输入压力。再通过控制氢气流量计，将天然气的掺氢比例控制在安全范围以内，以保证热水器的安全性与可靠性；(5)强抽式风机将水电解后产生的氧气和室内的空气抽入燃烧室，天然气和氢气经过天然气管路和氢气管路通入气体混合器进行充分混合，再通入燃烧器内腔，经由燃烧器上的喷嘴喷出，脉冲电子点火器将其点燃，在燃烧室内进行燃烧，气体燃烧产生的热量通过热交换器将水加热，加热后的水从热交换器的出水口流出。天然气燃烧过后的废气和氢气燃烧过后的水汽由风机从热水器里抽出，排到室外；(6)加热后的水温经温度传感器检测，输入控制系统，与(1)中输入的目标水温进行必较，由控制系统发出信号控制流量计，控制天然气和氢气的输入量，使水温达到目标值；(7)停止使用热水器后，电磁阀关闭，燃烧器仍保持几秒钟运作，将管道内残余天然气和氢气燃烧殆尽，风机仍持续一段时间的排气。本专利技术一种家用天然气掺氢热水器装置以天然气和氢气为燃料，通过水电解获得氢气和氧气，通过控制系统对天然气和氢气的流量进行控制，实现天然气、氢气按比例混合，通入热水器并进行燃烧，达到给冷水加热的目的。提高了气体燃烧特性，缓解了天然气的供应压力，减少了废气的排放，并保证热水器的安全性与可靠性。确定了天然气与氢气的较佳比例与最佳比例，提升燃烧效率；另外在气体燃烧之前还设置有气体混合器，进一步提升了燃烧效率。附图说明图1为本专利技术一种家用天然气掺氢热水器装置示意图。1-强抽式风机；2-热交换器；3-燃烧器；4-气体混合器；5-三通阀；6-天然气止回阀；7-天然气流量计；8-天然气压力传感器；9-天然气电磁控制阀；10-水气联动装置；11-水阀门；12-氢气止回阀；13-氢气流量计；14-氢气压力传感器；15-氢气电磁控制阀；16-干燥器；17-电解槽；18-干燥器；19-氢气压缩机；20-水过滤装置。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施方式。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术的公开内容理解的更加透彻全面。本专利技术实施例提供了一种家用天然气掺氢热水器装置，如图1所示，一种家用天然气掺氢热水器装置包括：氢氧发生装置，所述氢氧发生装置包括水过滤装置20、电解槽17、干燥器16、干燥器18、氢气压缩机19；水经过过滤装置20过滤后，进入电解槽17，经电解分离出氢气及氧气，再分别经由干燥器18、16将水气过滤掉，氧气直接通入燃烧室，氢气经过氢气压缩机19，加到预定的压力后，由氢气管路输出使用；所述气体供应系统包括：天然气管路、氢气管路、气体混合器；所述天然气管路上依次装有天然气电磁控制阀9、天然气压力传感器8、天然气流量计7、止回阀6。天然气电磁控制阀9用于控制天然气的通断；天然气压力传感器8用于检测通入热水器燃烧室的天然气压力；天然气流量计7用于检测和调节通入热水器燃烧室的天然气流量，进而控制水温；止回阀6用于防止天然气倒流。所述氢气管路依次装有氢气电磁控制阀15、氢气压力传感器14、氢气流量计13、止回阀12。氢气电磁控制阀15用于控制氢气的通断；氢气压力传感器14用于检测通入热水器燃烧室的氢气压力；氢气流量计13用于检测和调节通入热水器燃烧室的氢气流量，根据天然气流量来调节氢气流量，保证氢气在安全的掺入比例内本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种家用天然气掺氢热水器装置，其特征在于，包括：氢氧发生装置、气体供应系统、热水器本体；所述气体供应系统包括天然气管路、氢气管路、气体混合器；所述天然气管路上依次装有天然气电磁控制阀、天然气压力传感器、天然气流量计、止回阀；所述氢气管路依次装有氢气电磁控制阀、氢气压力传感器、氢气流量计、止回阀；天然气管路和氢气管路经由三通阀接入气体混合器。/n
【技术特征摘要】
1.一种家用天然气掺氢热水器装置，其特征在于，包括：氢氧发生装置、气体供应系统、热水器本体；所述气体供应系统包括天然气管路、氢气管路、气体混合器；所述天然气管路上依次装有天然气电磁控制阀、天然气压力传感器、天然气流量计、止回阀；所述氢气管路依次装有氢气电磁控制阀、氢气压力传感器、氢气流量计、止回阀；天然气管路和氢气管路经由三通阀接入气体混合器。
2.根据权利要求1所述的一种家用天然气掺氢热水器装置，其特征在于，所述氢氧发生装置包括水过滤装置、电解槽、干燥器、氢气压缩机；水经过过滤装置过滤后，进入电解槽，经电解分离出氢气及氧气，再经由干燥器将水气过滤掉，氧气直接通入燃烧室，氢气经过氢气压缩机，加到预定的压力后，由氢气管路输出使用。
3.根据权利要求1所述的一种家用天然气掺氢热水器装置，其特征在于，所述热水器本体包括燃烧器、热交换器、水气联动装置、强抽式风机；冷水从热交换器的入水口流入热交换器，当水气联动装置检测到足够的冲击水压时，启动燃气机械开关，启动电路进而启动电机、脉冲点火器和电磁阀。
4.根据权利要求1所述的一种家用天然气掺氢热水器装置，其特征在于，所述掺氢比例控制在15％-45％。
5.根据权利要求4所述的一种家用天然气掺氢热水器装置，其特征在于，所述掺氢比例控制在20％。
6.包括权利要求1-5任一项所述的一种家用天然气掺氢热水器装置的操作方法，其特征在于，
(1)接通热水器电源，通过操控...
【专利技术属性】
技术研发人员：万忠民，张敬，吴裕，黄泰明，陈曦，孔祥忠，王学鹏，张焱，
申请(专利权)人：湖南理工学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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