一种燃油燃气的节能装置和节能方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃油燃气节能领域，尤其涉及一种燃油燃气的节能装置和节能方法。
【背景技术】
[0002]中国是一个高能耗的国家，特别是工业领域，吨产品比发达国家高出几倍的能耗。我国化石能源资源中90%以上是煤炭，人均储量为世界平均水平的1/2，人均石油储量为世界平均水平的11%，天然气仅为4.5%。我国煤炭消耗量占世界总量的40%，石油消费仅次美国，位居世界第二，中国对海外能源的依赖程度达50%以上。能源人均储量少，先天不足，但能耗效率却低。我国终端能源用户能源消费的支出为1.2 5万亿元，占GD P总量的比例为13%，而美国仅为7%。同时，我国单位产品的能耗水平较高，目前8个高耗能行业的单位产品能耗平均比世界先进水平高47%，而这8个行业的能源消费占工业部门能源消费总量的73%o这造成了很大社会能源浪费。
[0003]目前汽车、工业窑炉、锅炉使用汽油、柴油或者天然气作为燃料，虽然进行了各种节能改造，但主要集中在化学添加剂和富氧燃烧等方面，这一方面成本较高，另一方面已无法再进一步提升能效，而随着能源成本总体上涨、用户成本压力，迫切需要有一种新的技术应用于节能领域中。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种燃油燃气的节能装置和节能方法，能够显著降低燃油燃气在燃烧过程中的能耗。
[0005]根据本发明的第一方面，本发明提供一种燃油燃气的节能装置，包括连接高压直流电的金属外管和固定于上述外管的内部并且接地的导电内棒，上述外管的内表面涂覆有二氧化钛和/或稀土金属氧化物的微粒。
[0006]作为本发明的优选方案，上述高压直流电是1000伏特以上的直流电。
[0007]作为本发明的优选方案，上述金属外管为不锈钢金属管;优选地，上述导电内棒为实心或空心不锈钢棒。
[0008]作为本发明的优选方案，上述导电内棒固定于所述外管的中心。
[0009]作为本发明的优选方案，上述导电内棒的一端通过绝缘材料，优选氧化铝陶瓷环，固定在上述外管的内表面，并且从该端引出接地的线。
[0010]作为本发明的优选方案，上述微粒的粒径是纳米级。
[0011]作为本发明的优选方案，上述外管的内表面涂覆有纳米二氧化钛和稀土金属氧化物;进一步优选地，按重量百分含量计，包括50-70 %的纳米二氧化钛和30-50 %的稀土金属氧化物。
[0012]根据本发明的第二方面，本发明提供一种安装有如第一方面的节能装置的燃油燃气设备。
[0013]根据本发明的第三方面，本发明提供一种燃油燃气的节能方法，包括:在油气通道内形成一个强静电场且在该通道的内表面形成二氧化钛和/或稀土金属氧化物的颗粒作为正电中心。
[0014]根据本发明的第三方面，本发明还提供一种燃油燃气的节能方法，包括:在燃油燃气设备的喷油气嘴上安装或者形成如第一方面的节能装置。
[0015]本发明的节能装置能够在燃油燃气设备工作时，同步通高压，形成电场;外管的内表面涂覆的二氧化钛和/或稀土金属氧化物的微粒起到大比表面及催化作用，减低断键解离能，从而实现节能减排和降耗。
[0016]本发明的节能装置结构简单、安装简便、成本较低，其推广应用将提升目前汽车、工业窑炉、锅炉等燃油燃气设备的能效，为用户节约能源、降低运营成本，同时解决能源紧缺的现状和日益严重的环境污染问题。
【附图说明】
[0017]图1为本发明一个实施方案的燃油燃气的节能装置的纵剖面结构示意图；
[0018]图2为本发明一个实施方案的燃油燃气的节能装置的一端的横截面结构示意图；
[0019]图中，I表示金属外管，2表示导电内棒，3表示氧化铝陶瓷环，4表示油气通道。
【具体实施方式】
[0020]下面通过【具体实施方式】结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0021 ]汽车燃油、锅炉燃气的过程都是一个氧化反应过程，通过氧气与天然气、汽油、柴油等的化学反应来释放能量进而加以利用。而氧化反应的过程可以分为两步:第一步是氧分子解离断键成为氧原子，第二步是氧原子与汽油、天然气等反应生产二氧化碳和水，释放出化学能。同理汽油、天然气等碳氢化合物也需要经历这两个步骤。而第一步需要吸收能量才能实现，也就是说，整个反应过程中释放出的能量需要拿出一部分供给第一步所需要的能量，剩下的能量才是能够被设备利用的能量。
[0022]基于上述原理，设计出本发明的节能装置，使得第一步的解离能量降低，进而使得吸收的能量减少，客观上使得设备利用的有效能量增加，从而达到节能降耗减排的目的。
[0023]图1为本发明一个实施方案的燃油燃气的节能装置的纵剖面结构示意图，该节能装置是一个燃油燃气的燃烧喷嘴辅助装置，呈空心金属管状，即包括一个金属外管I，该金属外管I连接高压直流电，高压直流电的电压可以根据金属外管I以及喷嘴的直径决定，没有特殊要求，一般金属外管I以及喷嘴的直径越大，电压也可以越大，一般大于1000伏特的电压即可取得应用效果。在上述金属外管I的内部固定有一个导电内棒2，该导电内棒2接地，但是不接触金属外管I。金属外管I的内表面涂覆有二氧化钛和/或稀土金属氧化物的微粒，在实际应用中只要涂覆二氧化钛或稀土金属氧化物中的任意一种即可，也可以涂覆两种以上。二氧化钛或稀土金属氧化物的微粒起到大比表面及催化作用，能够减低断键解离能，基于这种作用的需求，任何稀土金属氧化物均可以用于本发明中。
[0024]上述金属外管I的材料可以是各种导电金属，如铁、铜或不锈钢等。在本发明的一个优选实施例中，上述金属外管I为不锈钢金属管。类似地，上述导电内棒2可以是任何导电材料做成的实心或空心的导电棒，包括但不限于各种导电金属，如铁、铜或不锈钢等。在本发明的一个优选实施例中，上述导电内棒2为实心或空心不锈钢棒。
[0025]本发明的导电内棒2固定在金属外管I的内部，但是不接触金属外管I。虽然从实现本发明的基本功能的角度，只要导电内棒2固定在金属外管I的内部即可，然而从获取均匀的强静电场的需要出发，最好是将导电内棒2固定于金属外管I的中心位置。
[0026]除了导电内棒2固定在金属外管I的内部但不接触金属外管I以外，对于固定方式没有特别要求。然而，从操作的简便性的角度，如图2所示，在本发明的一个优选实施例中，导电内棒2的一端通过绝缘材料固定在金属外管I的内表面，并且从该端引出接地的线。任何绝缘材料均可用于本发明中，优选氧化铝陶瓷环3，不但具有绝缘作用，还有很强的耐用性和牢固度。在图2所示的节能装置中，燃油、燃气等从油气通道4穿过。
[0027]金属外管I的内表面涂覆的二氧化钛和/或稀土金属氧化物的微粒起到大比表面及催化作用，从尽可能提高表面积和催化效率的角度出发，二氧化钛和/或稀土金属氧化物微粒采用纳米级的颗粒，即纳米二氧化钛和/或稀土金属氧化物。
[0028]已经表明，只要涂覆二氧化钛或稀土金属氧化物中的任意一种即可，也可以涂覆两种以上。在本发明的一个优选实施例中，金属外管I的内表面涂覆有纳米二氧化钛和稀土金属氧化物两种材料;进一步优选地，按重量百分含量计，包括50-70 %的纳米二氧化钛和30-50 %的稀土金属氧化物，能够最优化大比表面及催化作用。
[0029]本发明的节能装置可以安装在燃油燃气设备上，这样的燃油燃气设备比如汽车、工业窑炉、锅炉等，典型但非限定性地，将该节能装置加装在汽油机、锅炉、窑炉燃烧器的喷油气嘴后端距离嘴口 l-5cm处。
[0030]本发明的节能装置的基本原理是:在金属外管内部形成一个强静电场且内壁涂覆的纳米二氧化钛或稀土金属氧化物会构成无数个纳米级正电中心。当氧气等从金属外管之间的空腔进入到装置中，在强电场作用下，氧分子被“撕扯”导致两个氧原子的化学键间距拉大直至断裂，使氧原子成为独立的原子状态。在这样的状态下，即通过电场的附加能量降低了断键解离能，那么第二步释放的能量就能够被设备充分利