|
一、简介 布朗气(氢氧混合气)由澳大利亚的 Yull Brown 教授开发成功并定义为:严格按照水(H O)分子氢氧摩尔当量配比,经专用设备电解产生的活性氢氧混合气体。从制备过程看,布朗气通过电解水产生,即产即用、常压操作,可安全方便制取。从燃烧特性看,布朗气无色、无味、无毒,燃烧后唯一产物为水,具有温度高、燃速快、点火能小、扩散系数大等特点。 布朗气具有助燃的功效。燃油燃烧过程分为燃料雾化、雾化油滴和气体混合、高温裂解、氧化4个过程 。从化学的角度来分析,则分为5个步骤 : 燃油燃烧分子分解成活性物质或外加活性物质; 燃油分子和活性物质反应; 产生的烯烃和活性物质反应; 中间产物复合反应; 终止反应。因此在燃烧过程中,为促进燃油充分快速燃烧,必须在燃烧过程中尽量多生成活性物质。氢气和氧气反应生成的中间链载体O、H 和OH,是燃烧过程最好的链载体。布朗气恰好富含这些活性链载体,可促进碳、烃类等燃烧物质的链锁反应。 由于布朗气中含有1/3的氧气和2/3的氢气,因此布朗气的加入一方面可以增加燃烧气氛的氧含量,减少补风量,提高燃烧温度,实现富氧燃烧;另一方面,布朗气在高温燃烧过程中可产生 O、H 和 OH 等活性原子,可促进燃料中高碳氢链的裂解,使氧化反应的速度加快,起催化燃烧的效果 ;同时,这些活性原子有抑制二恶英生成的作用 。

二、布朗发生器产品 产生布朗气的设备称之布朗发生器,在国内称为氢氧发生器或称氢氧机。经过多年研发,结合国内外经验,我公司巳形成多项成熟产品。
参数\型号 | OH2000 | OH3000 | OH4000 | OH5500 | OH7500 | OH10000 | 电源输入 | 三相四线,IGBT高效功率管 | 功率 | 6KW | 9KW | 12KW | 17 | 23 | 30 | 产气量 | 2000L/h | 3000L/h | 4000L/h | 5500L/h | 7500L/h | 10000L/h | 重量 | 80kg | 180kg | 245kg | 320kg | 360kg | 450kg | 体积 L W H | 650 480 600 | 950 570 850 | 950 570 850 | 980 600 920 | 1050 630 920 | 1200 700 920 |
该机与同行产品相比,具有如下特点: 1. 电源技术 电源的好坏决定机器使用性能、故障率。本设备采用在电信、银行、电力系统中成熟应用的ZX7系列逆变直流电源,保证系统在恒定直流电压和恒定电流条件下电解,产气稳定,解决当前其他氢氧发生器存在的产气不稳、经常出现喷水现象等常见问题。同时我们还采用了智能控制技术,采用微蕊片控制进行微调补偿,保证电网电压变化、工作时间变化、水温变化等均不影响产气稳定性。 2. 电解技术 电解性能主要取决于电解极板及电解槽的材料与构造。 1) 本设备采用国外引进的航天材料电极(铂钌特殊合金),产气效率高、使用寿命长,与同等功率的其他设备相比,效率提高20%以上,每立方氢氧气电耗介于3~3.5度电之间,使用寿命延长4倍以上。 2) 电解槽采用国外大型模具一次成型,其材料采用受专利保护的特殊合金制作,超强耐酸碱,使用寿命达5年以上,电解槽整体成形如筒状,端板采用工业法兰接口,保证耐压3MPA以上绝无漏气和漏液现象。 3) 电解催化剂在出厂时一次添加,使用过程中不需额外添加任何其他化学物质,不需要软水,不需要降温液,只需纯净水或自来水即可。 4) 采用最新的除离子技术,保证电解极板特别是阳极不吸附杂质离子,电极板使用寿命延长三倍。 5) 本设备采用自主知识产权的受专利保护的动态电解技术,动态循环强制加速气液分离提高电解效率和产气速度。 3. 安全技术 当前用户担心氢气不安全,主要是因为通常所用的氢气是在高压下通过储气罐储存的,如氢气瓶等,一旦爆炸就非常危险。本设备开机通电产气,停机停止产气,任何时候均不储存气体。并且实时输出的气体压力不超过0.3Mpa, 是瓶装氢气压力的0.02倍(瓶装氢气压力为13.5Mpa) 。设备内设二级防爆膜、水封式湿式防回火罐、干式防回火器等三道安全防护措施,保证绝无安全隐患。即使所有的防回火装置失效,由于设备内并不储存气体,只有供气管路中存在小量气体,其回火危险不过像放了一个小鞭炮。 4. 冷却技术 采用独特的板式换热技术,取代以前的盘管式、列盘式换热技术,使得电解槽温不超过80度,气体温度不超过40度。因而电解槽经久耐用,氢氧气不夹带水气,气管中无积水现象。不存在氢氧焰变红现象。 5. 气体洗涤分离技术 气液分离洗涤罐经过特殊设计,减少电解液的粘性对气液分离和循环流动的阻力,同时氢氧混合气对外输送时洗去气体中夹带的碱液,防止碱液对气管和接头的损坏。 6. 其他特色 1) 节能设计: 具备电压及温度波动补偿功能,内置交流节能功能。 2) 产气量可调: 采用逆变直流电源技术,电流稳定可调,产气量稳定。 3) 火焰稳定性好: 内置精密过滤不锈钢减压阀,供气压力稳定可调,机内压力变化不影响用气设备的火焰变化。 4) 火焰温度可调: 可调节为800~2800温度。. 5) 移动性好 :具有脚轮,可在室内自由移动。具有吊环,可由吊车起吊,机底结实,可由叉车升降,便于装卸。 6) 使用方便 :采用风冷,无需自来水。开机产气,关机停气。 7) 产气量大 :开机十秒即可点火使用。 8) 安全可靠 :关键部分采用工业级法兰连接,主要管道采用不锈钢卡箍式活接 9) 产品密封性好,杜绝电解槽漏气漏液、防爆性强。 10) 安全性好 :低压电解,绝无触电危险。内置防爆膜、泄压阀、不锈钢止火管、不锈钢阻火器可有效防止各种意外回火。 11) 智能控制 :具有过压、过流、过温保护以及气压自动控制功能。 12) 可维护性好 :关键部分全部采用活动接头,可方便拆卸。电解槽设有冲洗排污接口。
三、布朗燃烧器示意图 利用布朗气的上述特点,提出“复合燃料燃烧”的概念,并研制出布朗气-燃油复合燃料燃烧器,即布朗燃烧器,它是一种采用燃油和布朗气双燃料的燃烧系统。按布朗气的加入方式分为内混式、外混式和直燃式,内混式具有扩散性好、混合燃烧效果好等优点,本文讨论的即是内混式布朗燃烧器。 图1为布朗燃烧器结构示意图。布朗气通过电磁阀加入到燃油雾化喷射段,使得雾化燃油、布朗气和空气在混合腔内均匀混合后燃烧,布朗气的加入量可根据燃烧器的热输出功率大小连续调节。 
布朗燃烧系统包括氢氧气发生器(简称氢氧机)一台、湿式防回火器一台和由DeltaPLC DVP20EX构成的燃烧器自动控制系统一套。其主要技术指标为: 热输出功率/kW: 500 电源三相: 380V 电源功率/kW: 12 布朗气输出/m·h: 4 布朗气工作压力/Mpa: 0.1 主要由PLC构成的控制系统在线监测火焰及烟气,经过处理反馈到控制端,实现自动点火、自动调整补风和布朗气供给、熄火保护等功能。

3.1 CO排放 CO 含量常用来评价燃烧性能,排烟中其含量高则燃烧不完全,反之亦然。CO 的氧化反应(燃烧)一般认为是所谓“复杂链锁反应”,成立的条件是必须有O、H和OH 等原子或原子团组成的活化中心参与反应,它们对CO的氧化反应起了触媒作用 图2、图3 是燃烧器检测平台尾气中CO 排放和二燃室温度的在线检测结果。T1 、T2 是二燃室内不同位置的,两个热电偶测试温度值。分别是CO排放开A,A’,B,B’ 分别是CO排放开始降低点、降为零点、开始回升点、升至平稳点对应的二燃室的温度值。 表1 中T值是尾气中CO排放发生变化时二燃室平均温度值。 尾气中 CO 排放与二燃室的平均温度具有明显的相关性,当布朗气打开时,二燃室的平均温度下降了123℃。布朗气使 CO 氧化反应速度加快,表现出显著的催化燃烧效果, 验证了布朗气及其燃烧中间产物的触媒作用。 3.2 NOx 排放 氮氧化物是指 NO 和 NO2 等的统称,通常用 NOx来表示,按生成机理可分为温度型、燃料型和快速温度型三种类型。 由表2知,当布朗气打开时,尾气中的NOx 浓度均有一定程度的提高,其原因在于布朗气使燃烧器的火焰传播速度加快,火焰高温区面积增大,属于温度型氮氧化物增加。 3.3 空气过剩系数 燃烧器为保证燃烧充分,必须有充足的补风量,即采用较大的过剩空气系数;但增大过剩空气系数,将使燃烧后烟气量及排烟热损失增加,影响燃烧效率。实际工程应用中,在保证燃烧完全的条件下,尽可能采用较低的过剩空气系数,一般控制在1.2~1.3。不同工况下,在燃烧排放相近并达标的条件下,布朗气复合燃料燃烧器的过剩空气系数=1.01(表2),已经优于气体燃料燃烧器的理想水平,十分接近过剩空气系数的理想值=1。极小的空气过剩系数大大减少了炉内过剩空气的加热热损失,且大幅度减少了烟气的排放量。 临界工况开布朗气,待燃烧稳定、排放达标,氧气含量由3%~5%降低为0.2~ 0.4,从侧面反映了极低的过剩空气系数下的稳定燃烧。 3.4 燃料经济性 在当前国际油价居于阶段性高位、燃油价格居高不下情况下,利用布朗气燃烧技术提高燃烧器、焚烧炉的能源利用效率,是一种非常有效的节能模式。在 MT-15-2 型控气式热裂解焚烧炉上的应用实验验证了布朗燃烧器的节能效果。正常工况下,二燃室采用Olympia50kg 燃烧器助燃,只有A或B单炉燃烧才能保证尾气排放达标。采用相同油耗的布朗燃烧器,保证尾气排放达标条件下,可以将 A、B 两炉同时进行燃烧处理(A、B炉的点火时间相差约1h)。焚烧炉二燃室油耗降低一半且工作效率提高一倍,经济效益显著。 4 结 论 在上海工业锅炉研究所的性能检测验证了布朗燃烧器的节能环保效果。需要特别说明: (1)布朗气的加入量<3m3 /h,与燃烧器的补风量相比微乎其微,但其催化燃烧效果显著; (2)布朗气对炉壁有吸附作用,其滞后效果明显,因此可间歇式通入布朗气,其效果和连续通入并无明显差异; (3)CO排放量降低,但随着燃烧温度的增高和火焰高温区面积的增大,温度型氮氧化物含量有所增加; (4)在相同排放水平条件下,可以采用更低的过剩空气系数以提高焚烧效率。
|