一种氢能源模块组合式混合发生系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种氢能源模块组合式混合发生系统，其包括热水锅炉，热水锅炉通过电磁阀膨胀水箱连接模块组合式反应釜，模块组合式反应釜顶部连通集气筒，底部连通沉淀槽，集气筒依次连通二级过滤器，集气罐以及储气罐；模块组合式反应釜由多个独立反应釜通过管道和通气阀门连接而成，每一独立反应釜内设有燃料棒，燃料棒上设有金属触媒燃料物；热水锅炉右侧壁靠近槽顶的位置连通锅炉出水管道，锅炉出水管道连接电磁阀膨胀水箱；电磁阀膨胀水箱上设有膨胀水箱出水管，每一独立反应釜的侧壁上均设有一反应釜进水管，所有的反应釜进水管均连通至膨胀水箱出水管。本系统产生清洁能源，降低污染；且占地面积较小、原料易得、操作安全、成本低。
【专利说明】
一种氢能源模块组合式混合发生系统
技术领域
[0001]本发明涉及能源领域，尤其涉及一种氢能源模块组合式混合发生系统。
【背景技术】
[0002]随着社会经济的发展，能源和资源的消耗速度越来越快，世界对能源短缺和环境保护的呼声不断高涨，节约能源，保护环境已经成为人类可持续发展的必要条件，人们的注意力正转向再生能源的利用和开发。燃料能源是其中消耗最多使用量最大的一种，其广泛应用于工业生产和家庭生活等。传统的燃料能源大多依赖柴油、煤气等，这些能源的燃烧利用率不高，而且为不可再生能源并且燃烧后的排放对空气和环境的污染较大，对人身的健康有潜伏着的危害。
【发明内容】
[0003]针对【背景技术】中存在的问题，本发明目的是提供一种氢能源模块组合式混合发生系统，该系统是一种视具体能源需求将各个独立反应釜为模块的组合的混合反应体结构，可连续的产生高热值与洁净的混氢气体，具有性能优良、模块式组合，占地较小、燃料易得、成本较低，操作安全、经济效益高的优点。
[0004]为实现所述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
[0005]—种氢能源模块组合式混合发生系统，包括热水锅炉，热水锅炉通过电磁阀膨胀水箱连接模块组合式反应釜，模块组合式反应釜顶部连通集气筒，底部连通多级沉淀槽，集气筒依次连通二级过滤器，集气罐以及储气罐;所述模块组合式反应釜由多个独立反应釜通过管道和通气阀门连接而成，每一独立反应釜内设有燃料棒，燃料棒上设有金属触媒燃料物;热水锅炉右侧壁靠近槽顶的位置连通锅炉出水管道，锅炉出水管道连接电磁阀膨胀水箱；电磁阀膨胀水箱上设有膨胀水箱出水管，每一独立反应釜的侧壁上均设有一反应釜进水管，所有的反应釜进水管均连通至膨胀水箱出水管，每一独立反应釜进水管上设有一高温电磁阀；每一独立反应釜顶部上连接一反应釜出气管，每一反应釜出气管上均设有防爆电磁阀；每一独立反应釜的底部还连通反应釜排污管，每一反应釜排污管上设有电动排污阀和手动排污阀，反应爸排污管连通多级沉淀槽。
[0006]进一步的，热水锅炉的左侧壁靠近炉底的位置连接燃烧机，燃烧机采用天然气、柴油以及液化气这些燃烧材料中的任一种对热水锅炉进行加热。
[0007]进一步的，燃料棒中的金属触媒燃料物是由三种不同金属触媒、助氧化剂、碱化物以及酸化物制备而成。
[0008]进一步的，三种不同的金属触媒分别是铝，锌以及铜。
[0009]进一步的，金属触媒燃料为条形状。
[0010]进一步的，所述多级沉淀槽包含依次串联的一级沉淀槽，二级沉淀槽以及三级沉淀槽;所述一级沉淀槽连接所述反应釜排污管，所述三级沉淀槽通过反应釜循环管连通热水锅炉的顶部。
[0011]进一步的，所述反应釜循环管上靠近三级沉淀槽处设有反应釜循环栗。
[0012]进一步的，所述多级沉淀槽还连接有刮板式除料机。
[0013]进一步的，集气罐连接集气罐出气管，储气罐连接储气罐出气管，集气罐出气管和储气罐出气管上均设有防爆电磁阀。
[0014]进一步的，储气罐的罐底处设有储气罐排污管，储气罐排污管上设有排污阀，储气罐排污管通过管道连接储气罐真空栗。
[0015]本发明的有益效果为:本系统中的金属触媒燃料物可以在反应釜中诱发水和氢氧分离反应产生所需的清洁能源，可以减少对传统化石能源的依赖，并让能源使用对环境的危害与污染大幅降低，故对能源产业和环境生态的和谐发展具有重要的意义，该系统占地面积较小、原料易得、操作安全、成本低，适合大规模推广利用。
【附图说明】
[0016]图1为本发明的系统中热水锅炉、模块组合式反应釜以及多级沉淀槽的连接结构示意图；
[0017]图2为本发明的系统中热水锅炉、模块组合式反应釜、集气筒、集气罐以及储气罐的连接结构示意图；
[0018]图3为本发明的系统中反应釜、集气筒、过滤器、集气罐、储气罐以及刮板式除料机的连接结构示意图；
[0019]图4为本发明的系统中热水锅炉的结构示意图；
[0020]图5为本发明的系统中集气筒与其他部件的连接关系示意图；
[0021 ]图6为本发明的系统中独立反应釜的结构示意图；
[0022]图7为本发明的系统中多个反应釜组成的模块组合式反应釜的结构示意图；
[0023]图8为本发明的系统中燃料棒和金属触媒燃料物结构示意图；
[0024]图9为本发明的系统中多级沉淀槽的结构示意图；
[0025]图10为本发明的系统中过滤器的结构示意图；
[0026]图11为本发明的系统中集气罐的结构示意图；
[0027]图12为本发明的系统中储气罐的结构示意图；
[0028]图中:热水锅炉I;电磁阀膨胀水箱2;模块组合式反应釜3;集气筒4;多级沉淀槽5;二级过滤器6;集气罐7;储气罐8;燃烧机9;锅炉排污管10;排污阀11;锅炉进水管12:锅炉进水电磁阀13;锅炉出水管道14 ；膨胀水箱出水管15 ；独立反应爸16 ；反应爸安全管17;压力表18；排空阀19;安全阀20 ；反应釜进水管21 ；高温电磁阀22 ；反应釜出气管23 ；防爆电磁阀24 ；反应爸排污管25 ；电动排污阀26 ；手排污动阀27 ；刮板式除料机28 ；沉淀槽循环管29 ；沉淀槽循环栗30; —级沉淀槽31; 二级沉淀槽32;三级沉淀槽33;串联管道34;弯折管道35; —级过滤槽进水管36;过滤槽进水阀37 ； 二级过滤槽进水管38 ； 一级过滤槽排污管39 ； 二级过滤槽排污管40; 二级过滤槽的出气管41;集气罐出气管42;储气罐出气管43;储气罐排污管44;储气罐真空栗45; —级过滤槽46; 二级过滤槽47;燃料棒48;金属触媒燃料物49;集气筒出气管50 ο
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图对本发明作进一步说明:
[0030]请参考I和图2，本发明实施例提供的所述的氢能源模块组合式混合发生系统，用以产生高效热能、成本低廉、无污染的清洁能源。其包括热水锅炉I;所述热水锅炉I通过电磁阀膨胀水箱2连接模块组合式反应釜3;模块组合式反应釜3顶部连通集气筒4，底部连通多级沉淀槽5;所述集气筒4依次连通二级过滤器6，集气罐7以及储气罐8。
[0031]请参阅图1和图4，所述热水锅炉I可使用一般的自来水，热水锅炉I进入模块组合式反应釜3内的水量和水位由电磁阀膨胀水箱2控制。热水锅炉I的左侧壁靠近炉底的位置连接燃烧机9，燃烧机9可以用天然气、柴油以及液化气这些燃烧材料中的任一种对热水锅炉I进行加热或者防止其结冰。所述热水锅炉I底部设有锅炉排污管10，必要时，可以排除水中的污物或杂质或进行快速的排水。所述锅炉排污管10上设有排污阀11，通过排污阀11打开和关闭锅炉排污管10。所述热水锅炉I底部还连通锅炉进水管12，所述锅炉进水管12上设有锅炉进水电磁阀13，所述锅炉进水电磁阀13用以控制热水锅炉I的水位。所述热水锅炉I右侧壁靠近槽顶的位置连通锅炉出水管道14，所述锅炉出水管道14连接电磁阀膨胀水箱2，所述电磁阀膨胀水箱2通过膨胀水箱出水管15分别连接多个独立反应釜16，本发明通过电磁阀膨胀水箱2控制热水锅炉I的进水，以让金属触媒燃料物可以在独立反应釜16中诱发水和氢原子、氧原子的高速反应。
[0032]所述模块组合式反应釜3由多个独立反应釜16通过管道和通气阀门连接而成，这样设置可使各反应釜中的金属触媒燃料物都可以单独和水进行高速反应，并可因相通的通气管道，让各个独立反应釜16上层产生的氢水气体，可以被分别收集到集气筒4，然后再一起供气。独立反应釜16的数量依照系统尺寸大小或混合氢能源气体的产量的需求而设定。有关每个独立反应釜16的结构特征，以及多个独立反应釜16的相互连接关系请参考下段描述。
[0033]请参考图1、图2和图6，每一独立反应釜16的左侧壁连接一反应釜安全管17，所述独立反应釜安全管17上依次设有压力表18，排空阀19以及安全阀20。通过压力表18观察反应釜内的压力变化;通过安全阀20用来控制模块组合式反应釜3内的压力不超过规定值以对保护反应爸。每一独立反应爸16的侧壁上均设有一反应爸进水管21，所有的反应爸进水管21均连通至膨胀水箱出水管15。为了单独控制每一独立反应釜16内的进水，每一所述独立反应釜16进水管上设有一高温电磁阀22，通过该高温电磁阀22可以单独控制独立反应釜16内的进水。每一独立反应釜16顶部上连接一反应釜出气管23，所有的反应釜出气管23均汇合至集气筒4，让各个独立反应釜16上层产生的氢水气体，可以被分别收集到集气筒4，然后再一起供气。每一反应釜出气管23上均设有防爆电磁阀24。每一独立反应釜16的底部还连通反应爸排污管25，每一所述反应爸排污管25上设有电动排污阀26和手动排污阀27，反应釜排污管25连通多级沉淀槽5。各个独立反应釜16由于分别设置了各自的进水管和出气管，且进水管和出水管上又分别单独设置了阀门，所以可随时自动或者人工控制关停反应釜上方气体管件及下方水体管件，以单独更换其中的燃料棒及置换燃料棒中的金属触媒燃料物29，而让氢能源模块组合式混合发生系统可以小时连续运转；同时由于各个独立的反应釜分别设置了各自的反应釜排污管25，且每个反应釜排污管25上均设有单独的电动排污阀26和手动排污阀27，当金属触媒燃料物29与水的氢氧高速反应过于剧烈时，或操作人员欲随时或紧急停止此氢氧高速反应时，可以自动或者手动安全、快速地打开排污阀，将反应釜中的水，排至安全的多级沉淀槽5中，以减缓或中止其氢氧高速反应。
[0034]下面对独立反应釜16内部的反应介质进行详细描述:每一所述独立反应釜16内设有一燃料棒48，所述燃料棒48上设有金属触媒燃料物29，所述金属触媒燃料物29与水发生反应，产生氢气及放出热量。燃料棒48中的金属触媒燃料物29是由三种不同金属触媒、助氧化剂、碱化物，以及酸化物制备而成，其中助氧化剂为锰、铁、铬、镍和钒等;碱化物为钾、铷、铯阴离子，钾、铷、铯阴离子;酸化物可以是七氧化二猛Μη207(也就是高锰酸的酸酐)；三氧化铬Cr03(也就是铬酸的酸酐)。金属触媒燃料物29中以金属铝的含量最高，铝的成分百分比可以高达70%以上，其次以金属锌的含量次之，锌的成分百分比可达20%以上，其余是铜。制备金属触媒燃料物29时，将原材料混制成一颗颗条形状。条形状的长度直径可依后续所需要氢能源产量而定，长度直径越大，产氢能源反应越持久，氢能源产量可越大。金属触媒燃料物29制备时，首先，采用机械式研磨方式，将各条形状金属颗粒表面的氧化膜加以磨除；或者将条形状金属浸泡于稀硫酸水溶液或是氢氧化钠水溶液中，以去除条形状金属颗粒表面的氧化膜;其后，以清水清洗条形状金属颗粒，并加以沥干、备用。反应前，将沥干后的条形状金属颗粒，均匀放入燃料棒48中，再将燃料棒48放入已经加水的模块组合式反应釜3中，以进行与水的氢能源发生反应。
[0035]请参阅图1和图9，所述多级沉淀槽5包含依次串联连接的一级沉淀槽31，二级沉淀槽32以及三级沉淀槽33。所述一级沉淀槽31连接所述反应釜排污管25，所述三级沉淀槽33通过沉淀槽循环管29连通热水锅炉I的顶部。所述沉淀槽循环管29上靠近三级沉淀槽33处设有沉淀槽循环栗30，提供循环的动力，以将三级沉淀槽33内的上层澄清液回送到热水锅炉I。金属触媒燃料物29在燃料棒48中与水引发强烈氢氧高速反应的同时，会让反应釜的水与分离出来的氧原子立即发生反应，而产生极为细微的副产品，细微的副产品为金属触媒氧化物或者硫化物，细微的副产品并悬浮于水中，而成为反应溶液，此反应溶液可根据其浓度或定时排入三级沉淀槽5，以使其中之金属触媒氧化物或者硫化物可以逐渐沉淀，并加以回收。反应溶液经过一级、二级以及三级沉淀后的澄清液，可利用沉淀槽循环栗30再打回热水锅炉I加热，可以重复使用，并由热水锅炉I与独立反应釜16之间的电磁阀膨胀水箱2控制，以随时补充热水给独立反应釜16。三级沉淀槽5的上部都设有一释自动排气阀，可以自动排气，以使三级沉淀槽5部承压运行。此运作方式可使氢能源模块组合式混合发生系统中的水能不断的循环利用，而不需中途停机。如图3所示，为了清除沉淀槽内的沉淀物质，所述多级沉淀槽5还连接有刮板式除料机28。
[0036]模块组合式反应釜3内反应产生的水气与水雾不能直接使用，故需由反应釜出气管23收集水氢气体到集气筒4后，导入上下串联的二级过滤器6内，利用二级过滤器6结构与其中的液态水，以对水氢气体进行水气与水雾的过滤及气体的冷却，通过二级过滤器6后，即可去除水氢气体中多余的水气与水雾，而成为混氢气体。
[0037]如图1和11所示，下面详细描述二级过滤器6的结构:所述二级过滤器6包括依次串联的一级过滤槽46和二级过滤槽47。在本实施例中，所述一级过滤槽46和所述二级过滤槽47下上串联设置，当然根据需要也可以是左右串联设置。所述一级过滤槽46的左侧壁靠近槽顶的位置外接串联管道34的下端，所述串联管道34的上端连接所述二级过滤槽47的左侧壁靠近槽顶的位置，所述二级过滤槽47内设有弯折管道35，所述弯折管道35的上端连接所述串联管道34的上端，所述弯折管道35的下端位于所述二级过滤槽47的槽底处。从所述集气筒4流出的混氢气体经集气筒出气管50进入所述一级过滤槽46的槽底处，经过一级过滤槽46内的水过滤后进入串联管道34，由串联管道34进入所述二级过滤槽47内的弯折管道35，由所述弯折管道35到达所述二级过滤槽47的槽底处，经二级过滤槽47内的水过滤后由二级过滤槽47的槽顶的集气罐出气管42流入集气罐7。所述一级过滤槽46的左侧壁靠近槽顶的位置外接一级过滤槽进水管36，所述一级过滤槽进水管36上设有过滤槽进水阀37，用以控制进入一级过滤槽46内的水量。所述二级过滤槽47的左侧壁靠近槽顶的位置外接二级过滤槽进水管38，二级过滤槽进水管38设有过滤槽进水阀37，用以控制进入二级过滤槽47内的水量，二级过滤槽进水管38与所述一级过滤槽进水管36汇合。所述一级过滤槽46的右侧壁靠近槽底的位置外接一级过滤槽排污管39，所述一级过滤槽排污管39上设有排污阀11，所述二级过滤槽47的右侧壁靠近槽底的位置外接二级过滤槽排污管40，所述二级过滤槽排污管40上也设有排污阀11，所述一级过滤槽排污管39向下延伸与所述二级过滤槽47排污管40汇合。
[0038]如图11所示，所述集气罐7的罐顶连接二级过滤槽的出气管41的出气口和集气罐出气管42的进气口，所述集气罐出气管42连接储气罐8。所述集气罐7的罐顶上分别设有压力表18，排空阀19以及安全阀20。经过二级过滤器6过滤后产生的混氢气体，可再经过集气罐7，此集气罐7在系统每次开机运转时，可以作为系统释压及排出空气的功能；其后，经缓冲后的混氢气体再导入储气罐8，以使混氢气体可以稳定的输出，并达到防止气体回流和保护二级过滤器6和集气筒4的目的。
[0039]如图12所示，所述储气罐8内的混氢气体稳压后可供后续的使用。所述储气罐8的罐顶连接所述集气罐出气管42的出气口和储气罐出气管43。所述集气罐出气管42上靠近所述储气罐8处设有防爆电磁阀24。所述储气罐8的罐顶上还设有还有压力表18，排空阀19以及安全阀20。所述储气罐8的罐底处设有储气罐排污管44，所述储气罐排污管44上设有排污阀11，储气罐排污管44通过管道连接储气罐真空栗45。
[0040]本系统的工作原理，如下所述，
[0041 ]装有金属触媒燃料物29的燃料棒48，放入加水的独立反应釜中并使水温达到摄氏80°C以上时，金属触媒燃料物29会与水开始快速反应，而使水分子中的氢的氘原子、氚原子、氧原子极快速地分离而出，并同步发生氘原子、氚原子、氧原子、水分子之间电子的高速反弹、高速冲击、高速对撞及形成的共振运动中，继而产生高含水气、水雾的氢水气体。氢水气体在经过二级过滤器6去除氢水气体中的水气、水雾之后，即成为所需的高效热能、成本低廉、绝对无污染的清洁能源:混和氢能源气体。
[0042]在前述的高速反弹、高速冲击、高速对撞及形成的共振运动中，氢原子的氘、氚和水分子之间会互相发生超高速碰撞，进而发生少部分原子、分子间的融合现象，而产生含水气、水雾的氢水气体。此氢氧高速反应的过程中，系统也会因为反应的聚合出现放热现象，进而使反应釜的腔体内温度、压力逐渐升高，而形成更加激烈、更高速的反应。在此时刻，在不需外界的电能、热能的情况下，就能引起反应釜中水的自然增温与增压的状况。内含在燃料棒48的水在遇到100°C以上的热源与压力环境下，会更快速的释出氢原子中的氘、氚、氧原子，并发生更激烈的高速对撞，而产生更多的高速涡轮共振效应，故而成为连锁的高速氢氧分离反应现象。经过二级过滤器6滤除水气、水雾，氢水气体，即为混和氢能源气体，其具有可燃性，且热值可达到每立方米10,000-11500大卡，而燃烧温度可达I，100-1，350°C (纯氢的燃烧温度约3，200°C左右)。由于，混和氢能源气体不含任何杂质，故在燃烧(氧化)且释放大量热值后，只会还原成纯净的水分，而不会污染任何环境。
[0043]氢能源模块组合式混合发生系统可持续不断的产生高效热能与完美洁净的混合氢能源气体，故可广泛代替使用煤炭，天然气，汽柴等化石能源油用来发电、采暖、汽车，轮船，航空、航天等等使用，更可为国家节能减碳、污染防治、治理雾霾，经济发展、生态保护作出重大贡献。
[0044]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种氢能源模块组合式混合发生系统，其特征在于:包括热水锅炉，热水锅炉通过电磁阀膨胀水箱连接模块组合式反应釜，模块组合式反应釜顶部连通集气筒，底部连通多级沉淀槽，集气筒依次连通二级过滤器，集气罐以及储气罐;模块组合式反应釜由多个独立反应釜通过管道和通气阀门连接而成，每一独立反应釜内设有燃料棒，燃料棒上设有金属触媒燃料物;热水锅炉右侧壁靠近槽顶的位置连通锅炉出水管道，锅炉出水管道连接电磁阀膨胀水箱；电磁阀膨胀水箱上设有膨胀水箱出水管，每一独立反应釜的侧壁上均设有一反应釜进水管，所有的反应釜进水管均连通至膨胀水箱出水管，每一独立反应釜进水管上设有一高温电磁阀；每一独立反应釜顶部上连接一反应釜出气管，每一反应釜出气管上均设有防爆电磁阀；每一独立反应爸的底部还连通反应爸排污管，每一反应爸排污管上设有电动排污阀和手动排污阀，反应釜排污管连通多级沉淀槽。2.根据权利要求1的氢能源模块组合式混合发生系统，其特征在于:热水锅炉的左侧壁靠近炉底的位置连接燃烧机，燃烧机采用天然气、柴油以及液化气这些燃烧材料中的任一种对热水锅炉进行加热。3.根据权利要求1的氢能源模块组合式混合发生系统，其特征在于:燃料棒中的金属触媒燃料物是由三种不同金属触媒、碱化物以及酸化物制备而成。4.根据权利要求3的氢能源模块组合式混合发生系统，其特征在于:三种不同的金属触媒分别是铝，锌以及铜。5.根据权利要求3的氢能源模块组合式混合发生系统，其特征在于:金属触媒燃料为条形状。6.根据权利要求1的氢能源模块组合式混合发生系统，其特征在于:多级沉淀槽包含依次串联的一级沉淀槽，二级沉淀槽以及三级沉淀槽;一级沉淀槽连接反应釜排污管，三级沉淀槽通过反应釜循环管连通热水锅炉的顶部。7.根据权利要求6的氢能源模块组合式混合发生系统，其特征在于:反应釜循环管上靠近三级沉淀槽处设有反应釜循环栗。8.根据权利要求6的氢能源模块组合式混合发生系统，其特征在于:多级沉淀槽还连接有刮板式除料机。9.根据权利要求1的氢能源模块组合式混合发生系统，其特征在于:集气罐连接集气罐出气管，储气罐连接储气罐出气管，集气罐出气管和储气罐出气管上均设有防爆电磁阀。10.根据权利要求1的氢能源模块组合式混合发生系统，其特征在于:储气罐的罐底处设有储气罐排污管，储气罐排污管上设有排污阀，储气罐排污管通过管道连接储气罐真空栗O
【文档编号】C01B3/56GK105947978SQ201610281092
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】乔刚
【申请人】乔刚