現(xiàn)代氫氧發(fā)生器原理及商業(yè)化應(yīng)用

1、現(xiàn)代氫氧發(fā)生器原理及商業(yè)化應(yīng)用長(zhǎng)沙沃克能源成套設(shè)備有限公司 可再生能源行業(yè)協(xié)會(huì)審編1、 氫氧發(fā)生器原理氫氧發(fā)生器又稱氫氧發(fā)生器、布朗氣發(fā)生器，在有些行業(yè)中稱為氫氧發(fā)生器，水氧焊機(jī)、水氫火焰機(jī)，有時(shí)也稱為氫氧焊機(jī)、氫氧焰機(jī)、氫氧能源機(jī)。事實(shí)上都是通過(guò)水電解產(chǎn)生氫氣和氧氣的裝置。氫氧發(fā)生器是將工頻電（交流電）進(jìn)行整流轉(zhuǎn)換直流電，在電解槽中對(duì)堿性水（H2O）進(jìn)行電化學(xué)分解形成氫離子（H+）和氫氧離子(OH-)，其中氫離子移向電極板的陰極面，形成氫氣(H2), 氫氧離子移向電極板的陽(yáng)極面，形成氧氣(O2)。在電解槽中形成的氫氣和氧氣，經(jīng)冷卻裝置冷卻、安全裝置（防回火裝置）處理后，通過(guò)軟管輸送至氫氧火焰

2、槍，打開(kāi)氫氧火焰槍閥門(mén)，即可通過(guò)打火機(jī)點(diǎn)火（或電子點(diǎn)火）點(diǎn)燃，形成氫氧火焰，可用于切割、加熱或是焊接作業(yè)。根據(jù)行業(yè)應(yīng)用的不同，稍加改造，也可以應(yīng)用于其他行業(yè)如重油催化燃燒提高燃燒效率、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)引擎除積碳等。2、 氫氧發(fā)生器產(chǎn)品的特點(diǎn)氫氧發(fā)生器是一種只需要水和電就可以按需產(chǎn)生氫氣和氧氣的設(shè)備。氧氣是一種助燃的氣體，氫氣是一種無(wú)碳?xì)怏w。氫氧氣體的制造和使用過(guò)程中均不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響。通過(guò)氫氧發(fā)生器產(chǎn)生氫氧能源燃料，與其他燃料相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：1) 安全環(huán)保：ü 氫氣分子量為2,比空氣輕1/14,因此，氫氣泄漏于空氣中會(huì)自動(dòng)逃離地面，不會(huì)形成聚集。而其他燃油燃?xì)饩鶗?huì)聚集地面而構(gòu)成易燃易

3、爆危險(xiǎn)。ü 無(wú)味無(wú)毒，不會(huì)造成人體中毒，燃燒產(chǎn)物僅為水，不污染環(huán)境。2)高溫高能： 1kg氫氣的熱值為34000Kcal,是汽油的三倍。氫氧焰溫度高達(dá)2800度，高于常規(guī)液氣。3)熱能集中： 氫氧焰火焰挺直，熱損失小，利用效率高。4)自動(dòng)再生： 氫能來(lái)源于水，燃燒后又還原成水。5)催化特性： 氫氣是活性氣體催化劑，可以與空氣混合方式加入催化燃燒所有固體，液體、氣體燃料。加速反應(yīng)過(guò)程，促進(jìn)完全燃燒，達(dá)到提高焰溫、節(jié)能減排之功效。6)還原特性：各種原料加氫精煉.7)變溫特性：可根據(jù)加熱物體的熔點(diǎn)實(shí)現(xiàn)焰溫的調(diào)節(jié)。8)來(lái)源廣泛：氫氣可由水電解制取，水取之不盡，而且每kg水可制備1860升氫氧

4、燃?xì)狻?)即產(chǎn)即用：利用先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)，由氫氧發(fā)生器按照用戶設(shè)定的按需供氣，不貯存氣體。10)應(yīng)用范圍廣：適合于一切需要燃?xì)膺M(jìn)行火焰加工的場(chǎng)合，特別是火焰切割、火焰焊接、加熱等領(lǐng)域。11)節(jié)能效果顯著：如下表所示。按每千焦熱值的成本進(jìn)行比較。3、 氫氧發(fā)生器產(chǎn)品的安全性沃克能源氫氧發(fā)生器使用起來(lái)是非常安全的。1) 用電安全a. 沃克能源氫氧發(fā)生器采用了專用電解電源，內(nèi)置隔離變壓器將交流輸入與直流輸出進(jìn)行了物理隔離, 并且輸出的直流電是低壓的。電源采用獨(dú)立封閉的外殼，不會(huì)有觸電風(fēng)險(xiǎn)。b. 所有的控制系統(tǒng)都是12V或是24V低壓供電。以上兩點(diǎn)保證，即使打開(kāi)氫氧發(fā)生器的外殼，里面人手可見(jiàn)的地方，

5、因?yàn)槎际堑蛪翰糠?，因此都是可以觸摸的，不會(huì)觸電。c. 機(jī)器內(nèi)置過(guò)壓、過(guò)熱、過(guò)流、超溫、缺水、短路等保護(hù)功能，出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)停止產(chǎn)氣。2) 用氣安全a. 機(jī)器內(nèi)置雙備份的壓力檢測(cè)裝置，氫氧氣體的產(chǎn)生高于0.2Mpa時(shí)，自動(dòng)停止產(chǎn)氣。與氣瓶壓力相比，氫氧發(fā)生器的最大供氣壓力是氣瓶(10Mpa)的2%。這一裝置保證用戶用多少氣產(chǎn)多少氣，用不完就停止產(chǎn)氣，不貯存多余的氣體，從而避免了高壓氣瓶存在的風(fēng)險(xiǎn)。b. 機(jī)器內(nèi)置泄壓裝置，即使在壓力控制器失效的情況下，當(dāng)壓力超過(guò)0.3Mpa時(shí)，自動(dòng)泄壓。c. 機(jī)器內(nèi)置防回火裝置，氫氧氣體輸出時(shí)經(jīng)過(guò)濕式防回火罐的底部，由于濕式防回火罐中有水，因此，氣體是從水中冒出來(lái)

6、的。當(dāng)有回火發(fā)生時(shí)，水將火封住并自動(dòng)熄滅。d. 防泄漏保護(hù)：沃克能源的氫氧發(fā)生器采用一體化成形的防爆電解槽，杜絕了氣液泄漏。其次，即使有氣體泄漏，由于氫氣的密度低，重量輕，因此，氫氣不會(huì)聚集地面而是向上向外迅速逃逸。4、 氫氧發(fā)生器產(chǎn)品系列5.1 微型氫氧發(fā)生器系列5.1.1) OH100微型氫氧發(fā)生器電源輸入220V/110V 功率400W產(chǎn)氣量80100升/小時(shí)每小時(shí)耗水量0.054升/小時(shí)重量12kg體積L*W*H480*280*360mm應(yīng)用范圍：焊接、加熱5.1.2) OH200微型氫氧發(fā)生器電源輸入220V/110V 功率800W產(chǎn)氣量180200升/小時(shí)每小時(shí)耗水量0.11升/小

7、時(shí)重量31kg體積L*W*H620380420應(yīng)用范圍：焊接、加熱5.1.3) OH300微型氫氧發(fā)生器電源輸入220V/110V 功率1200W產(chǎn)氣量280300升/小時(shí)每小時(shí)耗水量0.17升/小時(shí)重量38kg體積L*W*H780380520應(yīng)用范圍：焊接、加熱5.1.4) OH400微型氫氧發(fā)生器電源輸入220V/110V 功率1400W產(chǎn)氣量360400升/小時(shí)每小時(shí)耗水量0.22升/小時(shí)重量48kg體積L*W*H950380520應(yīng)用范圍：焊接、加熱5.2 中大型氫氧發(fā)生器系列5.2.1) OH1500高效氫氧發(fā)生器應(yīng)用：切割、焊接、加熱、催化燃燒、除碳1). 電源輸入：380伏三相四

8、線輸入2).額定容量：6KVA   實(shí)際工作功率：34.5KWH3).工作氣壓：<0.2Mpa4).相對(duì)濕度：<90%5).產(chǎn)氣量：10001500L/h6).耗水量：<1kg/h7).工作介質(zhì)：純凈水8).冷卻方式：風(fēng)冷9).絕緣等級(jí)：F10).電源防護(hù)等極：IP21S11).火焰溫度：2800度12).工作方式：連續(xù)工作13).體積：L*W*H  1200*800*1200 14).重量：280kg5.2.2) OH3000高效氫氧發(fā)生器應(yīng)用：切割、焊接、加熱、催化燃燒、除碳1). 電源輸入：380伏三相四線輸入2).額定容量：9KVA

9、60;  實(shí)際工作功率：68KWH3).工作氣壓：<0.2Mpa4).相對(duì)濕度：<90%5).產(chǎn)氣量：25003000L/h6).耗水量：<2kg/h7).工作介質(zhì)：純凈水8).冷卻方式：風(fēng)冷9).絕緣等級(jí)：F10).電源防護(hù)等極：IP21S11).火焰溫度：2800度12).工作方式：連續(xù)工作13).體積：L*W*H 1300*800*130014).重量：330kg5.2.3) OH5500高效氫氧發(fā)生器應(yīng)用：切割、焊接、加熱、催化燃燒、除碳1). 電源輸入：380伏三相四線輸入2).額定容量：18KVA    工作功率：1416K

10、WH3).工作氣壓：<0.2Mpa4).相對(duì)濕度：<90%5).產(chǎn)氣量：45005000L/h6).耗水量：<3kg/h7).工作介質(zhì)：純凈水8).冷卻方式：風(fēng)冷9).絕緣等級(jí)：F10).電源防護(hù)等極：IP21S11).火焰溫度：2800度12).工作方式：連續(xù)工作13).體積：L*W*H   1500*800*145014).重量：396kg5.2.4) OH7500高效氫氧發(fā)生器應(yīng)用：切割、焊接、加熱、催化燃燒、除碳1). 電源輸入：380伏三相四線輸入2).額定容量：6KVA   實(shí)際工作功率：34.5KWH3).工作氣壓：<

11、;0.2Mpa4).相對(duì)濕度：<90%5).產(chǎn)氣量：10001500L/h6).耗水量：<1kg/h7).工作介質(zhì)：純凈水8).冷卻方式：風(fēng)冷9).絕緣等級(jí)：F10).電源防護(hù)等極：IP21S11).火焰溫度：2800度12).工作方式：連續(xù)工作13).體積：L*W*H  1650*800*1500 14).重量：552kg5、 沃克氫氧發(fā)生器產(chǎn)品的特點(diǎn)沃克能源公司氫氧發(fā)生器吸收了韓國(guó)Best公司、加拿大Eagle-Research研究所、澳大利亞Yull Browns,美國(guó)William Rhodes,Bob Boyce等公司氫氧發(fā)生器(Oxy-hydrogen Gen

12、erator)的實(shí)用高效的特點(diǎn)，并結(jié)合中國(guó)特點(diǎn)而研究開(kāi)發(fā)的新一代工業(yè)級(jí)高效節(jié)能型氫氧發(fā)生器。沃克能源氫氧發(fā)生器產(chǎn)品具有如下特點(diǎn)：1) 電源：采用進(jìn)口IGBT功率管制作的逆變直流諧振電源，電解效率高、電解電流穩(wěn)定可調(diào)，產(chǎn)氣量穩(wěn)定可調(diào)節(jié)；可連續(xù)二十四小時(shí)長(zhǎng)期不間斷工作。同類(lèi)廠家采用可控硅整流，電源效率低。2)電解槽：采用大型模具一體化成型，抗爆防泄漏性能非常高、使用壽命長(zhǎng)，適合各種復(fù)雜工況條件。3)散熱系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)合理的三維立體散熱風(fēng)道設(shè)計(jì)，確保散熱效果，不需要水循環(huán)冷卻。4)安全系統(tǒng)：采用多級(jí)回旋式水封設(shè)計(jì)、自動(dòng)檢測(cè)及控制安全水位，確保100%防回火可靠，免干式阻火器。5)控制系統(tǒng)：自動(dòng)水位控制、

13、自動(dòng)壓力控制、異常捕獲設(shè)置，壓力穩(wěn)定裝置。6)水氣分離系統(tǒng)：重力回旋水氣分離、水汽收集及回流設(shè)計(jì)，確保氣體輸出管路中不帶水分。7)其他：能源專業(yè)博士領(lǐng)隊(duì)的研究開(kāi)發(fā)隊(duì)伍、ISO9000質(zhì)量管理體系、CCC電器強(qiáng)制認(rèn)證、歐洲CE認(rèn)證。以下是沃克氫氧發(fā)生器與同行其他氫氧發(fā)生器廠家的對(duì)比表格序號(hào)項(xiàng)目廠家沃克能源其他廠家1電源采用IGBT 變頻技術(shù)，交流電源轉(zhuǎn)為直流電源的轉(zhuǎn)換效率差高。采用可控硅整流技術(shù)，交流電源轉(zhuǎn)為直流電源的轉(zhuǎn)換效率差。2電解槽采用一體化成型電解槽，沒(méi)有氣液泄漏的地方。采用串聯(lián)、拼裝方式，每塊極板之間都設(shè)有一個(gè)密封圈，通過(guò)密封圈防止氣液泄漏。每個(gè)電解槽有幾十個(gè)密封圈，只要有一個(gè)密封圈泄

14、漏，電解槽就不能正常使用，因此，電解槽的技術(shù)問(wèn)題。3防回火采用專利技術(shù)的濕式防回火裝置，并內(nèi)置了自動(dòng)泄壓、自動(dòng)恢復(fù)裝置，不需要手工復(fù)位。防回火百分之百可靠，永不失效。采用干式阻火器防止回火，每次回火都要手工復(fù)位才能使用。多次回火后，阻火器內(nèi)的橡膠密封墊損壞會(huì)導(dǎo)致防回火失效。4氣壓穩(wěn)定性內(nèi)置壓力穩(wěn)定裝置，有智能感應(yīng)裝置檢測(cè)用戶的氣量需求，而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)氣量的自動(dòng)調(diào)節(jié)，保證產(chǎn)氣量等于用戶的用氣量，從而保證氣體輸出壓力的穩(wěn)定性，保持火力的穩(wěn)定。這一特性對(duì)于自動(dòng)化流水線作業(yè)，尤其重要。當(dāng)用戶的用氣量少于機(jī)器的產(chǎn)氣量時(shí)，會(huì)引起機(jī)器內(nèi)部過(guò)壓保護(hù)自動(dòng)停機(jī)，當(dāng)機(jī)器內(nèi)部壓力下降時(shí)，又自動(dòng)開(kāi)機(jī)。在自動(dòng)停機(jī)然后又自動(dòng)開(kāi)機(jī)

15、的這段時(shí)間，氣壓的波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致火焰不穩(wěn)定從而可能引起產(chǎn)品加工的不一致性。5散熱效果獨(dú)特的風(fēng)道設(shè)計(jì)以及較大的散熱空間，滿足在夏天40度高溫時(shí)連續(xù)24小時(shí)作業(yè)的需求。機(jī)器內(nèi)部器件安裝緊密、散熱空間少，在夏天會(huì)出現(xiàn)散熱不良導(dǎo)致：1)熱保護(hù)自動(dòng)停機(jī) 2) 氣體帶水分，降低火焰溫度，影響產(chǎn)品質(zhì)量。6、 氫氧發(fā)生器產(chǎn)品的商業(yè)化應(yīng)用6.1 沃克能源氫氧發(fā)生器在碳鋼切割領(lǐng)域的應(yīng)用6.1.1 氫氧切割的優(yōu)點(diǎn)1) 與乙炔、丙烷等燃?xì)獗龋鹆小⑼饶芰織l件下預(yù)熱時(shí)間短。左圖為氫氧焰（直線形狀），右圖為氧乙炔焰（如燈籠狀）2) 與其他燃?xì)馇懈钕啾?，火焰?duì)工件的熱影響區(qū)小。左邊圖是氫氧切割的熱影響區(qū)（heat aff

16、ected zone）,右邊是乙炔切割的熱影響區(qū)。3) 與其他燃?xì)馇懈钕啾?，幾乎不掛渣、切割斷面垂直性好。左圖是氫氧切割效果圖，右圖是乙炔切割效果圖。4) 零污染、無(wú)黑煙發(fā)生。有利于環(huán)保和工人的身體健康。氫氧切割：2H2+O2à 2H2O , 在切割過(guò)程中只生成水蒸汽，無(wú)任何碳排放。乙炔切割：2C2H2+5O2à4CO2+2H2O 有二氧化碳排放氧-丙烷切割：C3H8+5O2à 3CO2+4H2O有二氧化碳排放其次：氫氣是無(wú)味無(wú)毒的，而乙炔、丙烷等工業(yè)燃?xì)夂辛蚧?、鉛化物等有害物質(zhì)，工人吸入常會(huì)引發(fā)呼吸道疾病。5) 節(jié)能效果顯著a) 采用氫氧切割機(jī)，利用水電解產(chǎn)

17、生氫氣和氧氣，不再需要燃?xì)馄?，可以省去燃?xì)馄康淖赓U、搬運(yùn)、貯存的費(fèi)用。b)氫氧切割由于自產(chǎn)部分低壓氧氣，可以節(jié)省預(yù)熱氧，只需要少量高壓氧即可。氫氧切割與氧乙炔切割相比，節(jié)省50%左右, 與氧丙烷切割相比，節(jié)省30%左右。6.1.2 沃克氫氧切割機(jī)選型指南1) 選型所需要的數(shù)據(jù)向我公司咨詢選型方案時(shí)，我公司需要貴公司提供如下數(shù)據(jù)：項(xiàng)目槍數(shù)切割最大厚度是否需要打孔每天工作時(shí)長(zhǎng)1手工切割2直線切割3仿形切割4數(shù)控切割2)沃克氫氧發(fā)生器切割技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目型號(hào)OH1500OH3000OH5500OH75001單機(jī)最大切割厚度/單機(jī)最佳切割厚度(注1)30/15100/50150/80250/1202單機(jī)打

18、孔最大厚度1050801003一機(jī)雙槍(注2)不支持不支持雙槍，切割30雙槍切割504一機(jī)多槍(注2)不支持不支持不支持三槍切割30mm最大支持4槍切割20mm注1:單機(jī)最大切割厚度是在不打孔情況下，能夠切割的最大厚度，但不保證切割品質(zhì)及速度。單機(jī)最佳切割厚度是指在不打孔的情況下，小于或等于這個(gè)厚度時(shí)，切割品質(zhì)有保證，切割速度也能接受。注2:一機(jī)雙槍或一機(jī)多槍時(shí)，只支持同時(shí)切割、同時(shí)停止的方式，不支持某些割槍剛開(kāi)始不用，然后在其他槍工作時(shí)，又突然開(kāi)火啟動(dòng)的方式。注3:本文所述切割厚度的單位均為mm. 注4:氫氧切割一般用于切割碳鋼，用于切割含鎳鉻較高的合金鋼或不銹鋼時(shí)，不能使用普通切割工具，只

19、能采用氧矛槍進(jìn)行切割。6.1.3 沃克氫氧切割的應(yīng)用范圍沃克能源氫氧切割機(jī)可廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)、造船廠、鋼結(jié)構(gòu)加工廠的碳鋼切割以及煉鋼廠的連鑄坯切割?？膳c手工切割槍、半自動(dòng)切割機(jī)、仿形切割機(jī)、數(shù)控切割機(jī)進(jìn)行配套取代傳統(tǒng)的燃?xì)狻Ｎ挚四茉礆溲醢l(fā)生器切割機(jī)切割現(xiàn)場(chǎng)圖6.2 沃克能源氫氧發(fā)生器在焊接領(lǐng)域中的應(yīng)用6.2.1氫氧焊接與其他燃?xì)夂附拥膶?duì)比氫氧焊接技術(shù)源于二十世紀(jì)五十年代，最早始于首飾加工行業(yè)，經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展完善，現(xiàn)巳慢慢普及到其他各個(gè)行業(yè)中。氫氧焊接機(jī)是以水為能源，通過(guò)電解產(chǎn)生氫氣和氧氣，以氫氣為燃料，以氧氣助燃，產(chǎn)生高溫高能的氫氧焰，代替乙炔、丙烷等工業(yè)燃?xì)膺M(jìn)行焊接作業(yè)。氫氧焊接與其他焊

20、接技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：ü 操作方便：設(shè)備自動(dòng)產(chǎn)氫氧燃?xì)?，不再需要瓶裝燃?xì)猓ㄈ缫胰病⒈?、液化汽）和氧氣瓶。開(kāi)機(jī)即可產(chǎn)氣，停機(jī)停止產(chǎn)氣。氣壓高時(shí)（如產(chǎn)氣量用不完）則設(shè)備自動(dòng)關(guān)機(jī)，氣壓不夠時(shí)，自動(dòng)開(kāi)機(jī)。設(shè)備可由用戶調(diào)節(jié)產(chǎn)氣量大小。ü 焊接快：由于氫氧火焰可達(dá)2800度，可以在1秒鐘左右迅速將焊點(diǎn)位置加熱至熔點(diǎn)完成焊接。ü 焊接精確度高：由于氫氧火焰集中，可以實(shí)現(xiàn)精密器件的焊接。ü 焊點(diǎn)光滑美觀：由于氫氧火焰燃燒時(shí)不產(chǎn)生碳化物，無(wú)黑斑污點(diǎn)產(chǎn)生，免除清洗、免拋光的二次處理。ü 環(huán)保：氫氧燃料來(lái)源于水，燃燒后生成看不見(jiàn)的水汽，不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生任何污染。&

21、#252; 安全：即產(chǎn)即用，按需低壓供氣，不用不產(chǎn)。(詳見(jiàn)5.3 使用氫氧發(fā)生器安全嗎？)ü 節(jié)能：與其他燃?xì)庀啾?，?jié)省成本30%以上，并且省去氧氣費(fèi)用，合計(jì)節(jié)省成本40%以上。以燈飾焊接為例，每支焊槍每小時(shí)用氣量為0.5立方、電價(jià)為0.8元/度計(jì)算，每支焊槍耗電量為0.5*4.5=2.25度電, 2.25*0.8=1.8元/小時(shí)。而每支焊槍每小時(shí)需要丙烷氣（碳三氣）費(fèi)用為2.5元/小時(shí)，氧氣費(fèi)用0.5元/小時(shí)，合計(jì)需3元/小時(shí)。節(jié)省率為(3-1.8)/3=40%.6.2.2 氫氧焊接的應(yīng)用序號(hào)項(xiàng)目圖例1金銀首飾焊接、熔鑄。2電機(jī)漆包線焊接或漆包線與引出線焊接3熱電偶及鉑電阻引線焊接

22、4樂(lè)器焊接5空調(diào)銅管焊接6其他汽車(chē)排氣管焊接魚(yú)鉤焊接蓄電池鉛板焊接燈飾五金焊接6.3、沃克能源氫氧發(fā)生器在加熱、熔封領(lǐng)域中的應(yīng)用沃克能源氫氧發(fā)生器在金屬與非金屬加熱、玻璃管熔封、安瓿瓶熔封、水針劑拉絲封口、有機(jī)玻璃火焰拋光、模具修補(bǔ)、義齒焊接、工件淬火、坩鍋加熱熔煉金屬、太陽(yáng)能晶片加工、IC封裝、實(shí)驗(yàn)室焊接教學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用也非常廣泛。序號(hào)項(xiàng)目圖例1有機(jī)玻璃火焰拋光2安瓿瓶熔封口3石英玻璃管封口4制藥廠水針劑拉絲封口5其他模具修補(bǔ)、義齒焊接、工件淬火、坩鍋加熱熔煉金屬、太陽(yáng)能晶片加工、IC封裝、實(shí)驗(yàn)室焊接教學(xué)6.4、沃克能源氫氧發(fā)生器在催化燃燒領(lǐng)域中的應(yīng)用6.4.1 沃克能源氫氧發(fā)生器在工業(yè)鍋爐

23、節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用眾所周知，鍋爐采用的燃料多為煤、重油、柴油等，這些燃料是大分子碳?xì)浠衔?，難于充分燃燒。為了充分燃燒，必須鼓入大量的空氣，但是過(guò)多的空氣加入，又會(huì)降低爐膛的溫度，因?yàn)榭諝庖患訜?，要從排風(fēng)口排出。另一方面，空氣中氧氣的含量?jī)H為21%, 氮?dú)獾暮繛?9%，大量空氣的加入，同時(shí)也會(huì)增加氮氧化物（也是廢氣）的排放。如此可見(jiàn)，空氣過(guò)少、燃料無(wú)法完全燃燒，熱值不能充分利用，空氣過(guò)多，排氣熱損失急劇增大，熱值也不能充分利用。所以，采用空氣助燃的鍋爐，是難以達(dá)到理想的燃燒狀態(tài)的，一般燃燒效率僅為60%左右。 水燃料氫氧發(fā)生器產(chǎn)生的氫氧混合氣（也稱布朗氣）能催化燃燒各種固體、液體、氣體，這已被

24、科學(xué)家所證明。其原理如下：1. 氫氧混合氣中含有充分的氧氣，1立方氧氣就可以取代5立方空氣，可以減少大量的排氣熱損失以及80%的氮化物的排放。2. 任何碳?xì)浠衔锏娜紵际紫绒D(zhuǎn)換成CO,然后再轉(zhuǎn)換二氧化碳。即 CnHm à CO + 熱 à CO2+熱。實(shí)驗(yàn)證明：CO轉(zhuǎn)換成CO2的過(guò)程，必須有O和OH原子團(tuán)的參與才能完全燃燒，如果沒(méi)有這兩種原子，純氧氣分子與CO的反應(yīng)過(guò)程將是緩慢進(jìn)行的。O+COàCO2, OH+COà H+CO23. CO向CO2轉(zhuǎn)化所需的OH 及O原子團(tuán)，正是氫氧混合氣產(chǎn)生的，2H2+O2à H2O+OH+H，H+

25、O2à O +OH。4. 綜上1,2,3所述，水燃料氫氧發(fā)生器產(chǎn)生的氫氧混合氣加入到煤或重油或柴油中，可以加速燃燒的反應(yīng)過(guò)程，促進(jìn)完全燃燒。5. 由于OH+COàH +CO2 ，H+O2àO+OH可知，氫氧混合氣一旦加入，就不斷會(huì)產(chǎn)生H原子，H原子繼續(xù)與O2反應(yīng)，生成CO向CO2轉(zhuǎn)化所需的O和OH原子團(tuán)， 這說(shuō)明只要在初始狀態(tài)通入氫氧混合氣，即使停止一段時(shí)間供應(yīng)氫氧混合氣，也能起動(dòng)催化燃燒的作用。6. 通入少量氫氧混合氣，即可達(dá)到20的節(jié)能效果。測(cè)試數(shù)據(jù)：將布朗氣（氫氧混合氣）通過(guò)特定的方式引入傳統(tǒng)的燃燒器中，即構(gòu)成布朗燃燒器。在下列的測(cè)試中，我們采用OH5500

26、氫氧發(fā)生器（內(nèi)置回火保護(hù)系統(tǒng)）一臺(tái)、DeltaPLC DVP20EX構(gòu)成的燃燒器自動(dòng)控制系統(tǒng)一套。其主要技術(shù)指標(biāo)為：熱輸出功率/kW ：500電源 三相：380V電源功率/kW：16布朗氣輸出/m ·h：5布朗氣工作壓力/Mpa： 0.1主要由 PLC 構(gòu)成的控制系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)火焰及煙氣，經(jīng)過(guò)處理反饋到控制端，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)點(diǎn)火、自動(dòng)調(diào)整補(bǔ)風(fēng)和布朗氣供給、熄火保護(hù)等功能。測(cè)試結(jié)果如下：1） CO排放CO 含量常用來(lái)評(píng)價(jià)燃燒性能，排煙中其含量高則燃燒不完全，反之亦然。CO 的氧化反應(yīng)（燃燒）一般認(rèn)為是所謂“復(fù)雜鏈鎖反應(yīng)”，成立的條件是必須有O、H和OH 等原子或原子團(tuán)組成的活化中心參與反應(yīng)，它

27、們對(duì)CO的氧化反應(yīng)起了觸媒作用圖2、圖3 是燃燒器檢測(cè)平臺(tái)尾氣中CO 排放和二燃室溫度的在線檢測(cè)結(jié)果。T1 、T2 是二燃室內(nèi)不同位置的，兩個(gè)熱電偶測(cè)試溫度值。分別是CO排放開(kāi)A,A,B,B 分別是CO排放開(kāi)始降低點(diǎn)、降為零點(diǎn)、開(kāi)始回升點(diǎn)、升至平穩(wěn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的二燃室的溫度值。 表1 中T值是尾氣中CO排放發(fā)生變化時(shí)二燃室平均溫度值。尾氣中 CO 排放與二燃室的平均溫度具有明顯的相關(guān)性，當(dāng)布朗氣打開(kāi)時(shí)，二燃室的平均溫度下降了123。布朗氣使 CO 氧化反應(yīng)速度加快，表現(xiàn)出顯著的催化燃燒效果, 驗(yàn)證了布朗氣及其燃燒中間產(chǎn)物的觸媒作用。2） NOx 排放氮氧化物是指 NO 和 NO2 等的統(tǒng)稱，通常用

28、NOx來(lái)表示，按生成機(jī)理可分為溫度型、燃料型和快速溫度型三種類(lèi)型。由表2知，當(dāng)布朗氣打開(kāi)時(shí)，尾氣中的NOx 濃度均有一定程度的提高，其原因在于布朗氣使燃燒器的火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌?，火焰高溫區(qū)面積增大，屬于溫度型氮氧化物增加。3) 空氣過(guò)剩系數(shù)燃燒器為保證燃燒充分，必須有充足的補(bǔ)風(fēng)量，即采用較大的過(guò)?？諝庀禂?shù)；但增大過(guò)剩空氣系數(shù)，將使燃燒后煙氣量及排煙熱損失增加，影響燃燒效率。實(shí)際工程應(yīng)用中，在保證燃燒完全的條件下，盡可能采用較低的過(guò)?？諝庀禂?shù)，一般控制在1.21.3。不同工況下，在燃燒排放相近并達(dá)標(biāo)的條件下，布朗氣復(fù)合燃料燃燒器的過(guò)?？諝庀禂?shù)1.01（表2），已經(jīng)優(yōu)于氣體燃料燃燒器的理想水平，十分

29、接近過(guò)?？諝庀禂?shù)的理想值1。極小的空氣過(guò)剩系數(shù)大大減少了爐內(nèi)過(guò)?？諝獾募訜釤釗p失，且大幅度減少了煙氣的排放量。臨界工況開(kāi)布朗氣，待燃燒穩(wěn)定、排放達(dá)標(biāo)，氧氣含量由35降低為0.2 0.4，從側(cè)面反映了極低的過(guò)?？諝庀禂?shù)下的穩(wěn)定燃燒。4） 燃料經(jīng)濟(jì)性在當(dāng)前國(guó)際油價(jià)居于階段性高位、燃油價(jià)格居高不下情況下，利用布朗氣燃燒技術(shù)提高燃燒器、焚燒爐的能源利用效率，是一種非常有效的節(jié)能模式。在 MT-15-2 型控氣式熱裂解焚燒爐上的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了布朗燃燒器的節(jié)能效果。正常工況下，二燃室采用Olympia 50kg 燃燒器助燃，只有A或B單爐燃燒才能保證尾氣排放達(dá)標(biāo)。采用相同油耗的布朗燃燒器，保證尾氣排放達(dá)標(biāo)

30、條件下，可以將 A、B 兩爐同時(shí)進(jìn)行燃燒處理（A、B爐的點(diǎn)火時(shí)間相差約1h）。焚燒爐二燃室油耗降低一半且工作效率提高一倍，經(jīng)濟(jì)效益顯著。5）結(jié) 論（1）布朗氣的加入量<5m3 /h，與燃燒器的補(bǔ)風(fēng)量相比微乎其微，但其催化燃燒效果顯著；（2）布朗氣對(duì)爐壁有吸附作用，其滯后效果明顯，因此可間歇式通入布朗氣，其效果和連續(xù)通入并無(wú)明顯差異；（3）CO排放量降低，但隨著燃燒溫度的增高和火焰高溫區(qū)面積的增大，溫度型氮氧化物含量有所增加；（4）在相同排放水平條件下，可以采用更低的過(guò)剩空氣系數(shù)以提高焚燒效率。6.4.2沃克能源氫氧發(fā)生器在垃圾焚燒領(lǐng)域的應(yīng)用沃克能源氫氧發(fā)生器產(chǎn)生的氫氧混合氣（又稱布朗氣）催化燃燒具有二惡英抑制作用。（1）常規(guī)含碳燃料不完全燃燒可能產(chǎn)生五氯酚，在爐膛尾部形成二惡英，引入布朗氣使碳黑和煙氣排放同步降低，減少了五氯酚生成帶來(lái)的二惡英排放和碳黑顆粒吸附的二惡英。（2）由電解水產(chǎn)生的布朗氣帶有一定的堿性水溶液，堿的氧化性氣氛已有前人驗(yàn)證對(duì)二惡英有抑制作用。（3）二惡英的加氫熱解效果優(yōu)于化學(xué)熱解，在350加熱1小時(shí)有99的脫氯效果。固相二惡英的濃度是生成反應(yīng)、解析反應(yīng)和分解反應(yīng)共同作用的結(jié)果，而加氫環(huán)境使得垃圾焚燒過(guò)程中二惡英的解析反應(yīng)和分解反應(yīng)占主導(dǎo)，具抑制二惡英生成效果。二惡英的光解實(shí)驗(yàn)也得出同