水电解气与催化剂混合的燃料以及涡轮原动机发电系统

技术领域

本发明涉及水电解发电的技术领域，尤其是涉及一种水电解气与催化剂混合的燃料以及涡轮原动机发电系统。

背景技术

一般来说，水电解气(water gas)是指在气体发生器中自动生产的无公害燃料，是一种按照水(H2O)的构成比，即氢和氧以2:1的比例混合的气体。

由高科电解技术可知，水的解离作用产生的水电解气体是通过自身氧气完全燃烧的理想气体，依内爆现象(implosion phenomenon)，表现出水电解气体的独特燃烧特性，所以与以前的氢气不同。

近年来，由于环境法规的加强，化石燃料燃烧产生的温室气体和氮氧化物(NOx)的减少已成为一个重要问题，即清洁柴油燃烧方式成为内燃机的新话题，清洁燃料水电解气正在重新受到关注。

相关技术中，公开了公告号为KR101246901B1的韩国专利，公开了如下技术：将氧气和氢气预先液化并储存，必要时将它们分别加热转换成蒸汽，再混合后，重新生产成水煤气。上述专利通过将再生产的水煤气供应给发动机的燃烧室，在使用小容量的水煤气发生器的同时，还可以稳定地向发动机的燃烧室供应水煤气。在储存水煤气时，通过分离储存液化氧和液化氢气，可以防止爆炸的危险性。

但是，上述专利技术以化石燃料为主要原料，通过添加水电解气体混烧来驱动发动机，实现了比现有的燃料消耗率更大的超稀薄燃烧，可以节省燃料并减少尾气污染物。因此，上述专利技术中的水电解气体虽然是无公害燃料，但具有只能作为火焰稳定剂来使用的局限，需要开发一种以水电解气体作为主要原料的清洁能源利用技术。

另一方面，上述背景技术是由发明人为了引导出本发明而保留或在引导出本发明的过程中获得的技术信息，不一定是在本发明的申请之前向一般公众公开的公告技术。

发明内容

为了改善水电解气体只能作为火焰稳定剂来使用的局限，本申请提供一种水电解气与催化剂混合的燃料以及涡轮原动机发电系统。

第一方面，本申请提供一种水电解气与催化剂混合的燃料，采用如下的技术方案：一种水电解气与催化剂混合的燃料，包括水电解气和催化剂，所述催化剂包括有机添加剂和无机催化剂；按所述有机添加剂的总重量计，所述有机添加剂包括如下重量百分比的组分：醇剂82-88％、庚烷7-12％、乙烯1-2.5％和丙酮2-3.5％；按所述无机催化剂的总重量计，所述无机催化剂包括如下重量百分比的组分：氨水65-75％、沸石4-8％、二氧化钛7-12％、碱金属氢氧化物8.6-11％和酸性氧化物4-6％。

通过采用上述技术方案，水电解气是通过将水电解而产生的混合气体，每1Nm

在一个具体的可实施方案中，所述醇剂包括重量比为(6.8-7.3):1:(0.2-0.7)的甲醇、乙醇和辛醇。

通过采用上述技术方案，甲醇、乙醇和辛醇均可以在燃烧时产生大量的热量，而且，甲醇、乙醇和辛醇燃烧后仅生成水和二氧化碳，因此，甲醇、乙醇和辛醇不仅可以提高燃料的热量，还可以维持燃料的清洁性能，减少环境污染。本申请通过实验发现，当采用上述配比的甲醇、乙醇和辛醇形成醇剂时，可以进一步提高燃料的热量。

在一个具体的可实施方案中，所述碱金属氢氧化物包括重量比为(1.8-2.2):2:(4.8-5.2)的氢氧化镁、氢氧化铝和消石灰。

通过采用上述技术方案，氢氧化镁、氢氧化铝和消石灰不仅可以催化水电解气和有机添加剂的反应，还具有阻燃的效果，有助于防止氢气逆火爆炸，从而提高本申请的安全性。本申请通过实验发现，采用上述重量比的氢氧化镁、氢氧化铝和消石灰时，可以进一步提高燃料的热量。

在一个具体的可实施方案中，所述酸性氧化物为五氧化二钠。

第二方面，本申请提供一种应用上述水电解气与催化剂混合的燃料的涡轮原动机发电系统，采用如下的技术方案：

一种涡轮原动机发电系统，包括洁净室、发电装置、用于生成水电解气的水电解气体发生器和用于放置催化剂的逆火防止装置，所述洁净室为密闭空间，所述水电解气体发生器、逆火防止装置和发电装置均设置在洁净室内，所述水电解气体发生器与逆火防止装置连接，所述逆火防止装置与发电装置连接。

通过采用上述技术方案，洁净室可以减少外界环境对其他装置的影响。水电解气体发生器将水电解成氢气和氧气混合而成的水电解气，水电解气进入逆火防止装置中。氢气不能随意使用是因为它的爆发性,水电解气体中氢和氧的比例为2:1左右,使用过程中灭火时氢气有逆化(逆化至每秒19m)爆炸的危险。催化剂与水电解气发生反应，有助于防止氢气逆火爆炸，同时，催化剂与水电解气反应后，可以得到一种燃料，相比于水电解气，该燃料具有更高的热量，逆火防止装置将该燃料输送至发电装置中，发电装置以该燃料作为能源进行发电。由于燃料热量高，因此，本申请的发电装置具有较高的发电率，而且，水是一种含量丰富的资源，因此，本申请的装置具有大量的能量源，可以应对化石能源枯竭的问题。与太阳能发电相比，本装置不会受气候的影响，受空间限制较少，还可以降低对氢气利用和储存的风险。

在一个具体的可实施方案中，所述发电装置包括发电机、内燃机和用于喷射水电解气和催化剂混合的燃料的水电解气体喷射装置，所述逆火防止装置与水电解气体喷射装置相连，所述水电解气体喷射装置与内燃机相连，所述内燃机与发电机相连。

通过采用上述技术方案，水电解气体喷射装置将水电解气和催化剂混合的燃料喷入内燃机中，燃料在内燃机中产生大量的热量，内燃机和发电机配合利用热量发电。

在一个具体的可实施方案中，所述洁净室内设有灭火装置，所述灭火装置包括延长框架和若干个喷射模块，所述延长框架上设有灭火液输送通道，若干个所述喷射模块均安装在延长框架上，所述喷射模块均与灭火液输送通道相连通。

通过采用上述技术方案，当燃料泄漏至洁净室内时，可能会在洁净室内发生火灾，本申请的上述灭火装置，可以通过灭火液输送通道和喷射模块，将灭火液喷入洁净室中，及时进行灭火，提高了本装置的安全性。

在一个具体的可实施方案中，所述喷射模块包括旋转球体、开闭式喷嘴和球形旋转电机，所述延长框架背离洁净室内壁的一侧设有球体安装槽，所述球体安装槽的槽壁上设有灭火液腔室，所述灭火液腔室与灭火液输送通道相连通，所述球形旋转电机安装于灭火液腔室的内壁上，所述旋转球体转动设置在球体安装槽内，所述旋转球体与球体安装槽的槽壁抵接，所述旋转球体通过转轴与球形旋转电机的驱动轴相连接，所述开闭式喷嘴与旋转球体相连，所述旋转球体内设有连通开闭式喷嘴和灭火液腔室的第一传递通道。

通过采用上述技术方案，球形旋转电机驱动旋转球体转动，即可驱动开闭式喷嘴转动，从而便于对洁净室内的火焰进行扫射，便于快速扑灭火灾。

在一个具体的可实施方案中，所述开闭式喷嘴包括喷头块、喷头、支撑翼和支撑弹簧，所述旋转球体上设有用于安装喷头块的砌块安放槽，所述喷头块的侧壁与砌块安放槽的侧壁抵接，所述支撑翼沿喷头块的缘周方向凸出设置，所述砌块安放槽的侧壁沿缘周方向设有支撑翼安置槽S，所述支撑翼安置槽S沿砌块安放槽轴向延伸，所述支撑翼滑动设置于支撑翼安置槽S内，所述支撑弹簧设置在支撑翼背离灭火液腔室一侧的支撑翼安置槽S内，所述支撑弹簧的一端抵接于支撑翼上，所述支撑弹簧的另一端抵接于支撑翼安置槽S的侧壁上，所述喷头块靠近砌块安放槽开口的一端设有斜面，所述喷头安装于斜面上，所述第一传递通道在灭火液腔室与砌块安放槽之间，所述第一传递通道连通灭火液腔室与砌块安放槽，所述喷头块上设有第二传递通道，所述第二传递通道一端开口位于斜面上并与喷头连通，所述第二传递通道另一端开口位于喷头块朝向第一传递通道的一端。

通过采用上述技术方案，当洁净室内发生火灾时，灭火液通过灭火液输送通道进入灭火液腔室内，使得灭火液腔室内的压力增加，接着灭火液通过第一传递通道流入到砌块安放槽内，此时，灭火液进入砌块安放槽内，使得砌块安放槽内的压力增加，从而推动喷头块前进移动，使得喷头块前端的斜面伸出砌块安放槽。同时，灭火液通过第二传递通道从喷头喷出，以实现灭火的目的。并且在球形旋转电机的驱动下，旋转球体不停转动，以使灭火液在洁净室内均匀喷洒，达到了快速扑灭火灾的效果。

在一个具体的可实施方案中，所述喷射模块还包括球体支撑部，若干组所述球体支撑部沿旋转球体的缘周方向设置，所述球体支撑部包括支撑块、支撑球和块支撑弹簧，所述球体安装槽的侧壁上设有支撑块安置槽，所述支撑块滑动设置在支撑块安置槽中，所述支撑球转动设置在支撑块朝向球体的一端，所述支撑球抵触于旋转球体的外表面，所述块支撑弹簧设置在支撑块远离支撑球的一端，所述块支撑弹簧的一端抵触于支撑块上，所述块支撑弹簧另一端抵触于支撑块安置槽朝向支撑块的端面上。

通过采用上述技术方案，可以对旋转球体进行支撑，可以防止旋转球体从球体安装槽中脱落，提高本装置的安全性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请将有机添加剂、无机催化剂和水电解气混合使用，可以形成一种热量更高的燃料，该燃料可以转化成大量的电能，从而显著减少发电所需的燃料量，提高经济效益；

2.本申请的涡轮原动机发电系统以该燃料作为能源进行发电，具有较高的发电率，而且，可以应对化石能源枯竭的问题，不会受气候的影响，受空间限制较少，还可以降低对氢气利用和储存的风险；

3.本申请的灭火装置可以对洁净室内的火灾及时进行灭火，提高了本装置的安全性。

附图说明

图1是本申请实施例1中涡轮原动机发电系统的整体结构示意图。

图2是本申请实施例1中涡轮原动机发电系统的内部结构示意图。

图3是本申请实施例1中灭火装置的剖视图。

图4是图3中A处的放大图。

图5是本申请实施例1中开闭式喷嘴的结构示意图。

图6是本申请实施例1中球体支撑部的爆炸图。

附图标记说明：1、洁净室；2、发电装置；3、水电解气体发生器；4、逆火防止装置；5、灭火装置；51、延长框架；511、球体安装槽；5111、支撑块安置槽；512、灭火液腔室；513、灭火液输送通道；52、喷射模块；521、旋转球体；5211、第一传递通道；5212、砌块安放槽；5213、支撑翼安置槽S；522、开闭式喷嘴；5221、喷头块；5222、喷头；5223、支撑翼；5224、支撑弹簧；5225、第二传递通道；523、球形旋转电机；524、球体支撑部；5241、支撑块；5242、支撑球；5243、块支撑弹簧。

具体实施方式

以下结合附图、实施例和对比例对本申请作进一步详细说明。

实施例

实施例1

本实施例提供一种有机添加剂，采用如下重量的组分：甲醇70kg、乙醇10Kg、辛醇5kg、庚烷10kg、乙烯2kg和丙酮3kg。将上述组分混合均匀，即得到有机添加剂。

本实施例提供一种无机催化剂，采用如下重量的组分：氨水(分析纯)70kg、沸石6kg、二氧化钛10kg、氢氧化镁2kg、氢氧化铝2kg、消石灰5kg、五氧化二钠5kg。将上述组分混合均匀，即得到无机催化剂。

本实施例提供一种水电解气与催化剂混合的燃料，包括水电解气和催化剂，催化剂包括有机添加剂和无机催化剂。还提供一种应用该水电解气与催化剂混合的燃料的涡轮原动机发电系统。

参见图1和图2，涡轮原动机发电系统包括洁净室1、发电装置2、水电解气体发生器3和逆火防止装置4，洁净室1是一个密闭空间，水电解气体发生器3、逆火防止装置4和发电装置2均设置在洁净室1内，水电解气体发生器3的出气端与逆火防止装置4的进气端相连接，逆火防止装置4的出气端与发电装置2相连接。水电解气体发生器3将水电解为氢气和氧气体积比为2:1的混合气体，该混合气体即为水电解气，催化剂设置在逆火防止装置4内。水电解气通过逆火防止装置4后形成燃料，逆火防止装置4防止氢气逆火爆炸，燃料在发电装置2中燃烧并释放热能，发电装置2利用热能发电。

发电装置2包括内燃机、发电机和水电解气体喷射装置，逆火防止装置4的出气端与水电解气体喷射装置的进气端相连，水电解气体喷射装置的出气端与内燃机相连，内燃机与发电机相连。水电解气体喷射装置将燃料喷入内燃机内，燃料在内燃机内燃烧并释放热量，内燃机将热量转化为动能，并打动发电机工作，发电机进行发电，实现电能的生产。

参见图2和图3，洁净室1内设置有灭火装置5，且灭火装置5至少设置有一组，当洁净室1内检测到火灾发生时，灭火装置5向洁净室1内喷洒灭火液进行灭火，实现迅速扑灭火灾的效果。

在本实施例中，灭火液为任何一种发生火灾时能够扑灭火灾的物质。

参见图3和图4，灭火装置5包括延长框架51和若干个喷射模块52，延长框架51沿洁净室1内壁的长度方向设置，延长框架51上设有灭火液输送通道513，灭火液输送通道513沿延长框架51的长度方向开设，若干个喷射模块52沿延长框架51长度方向间隔分布，且与灭火液输送通道513连通，以便于在检测到洁净室1内发生火灾时，灭火液供应罐(图中未示出)依次通过灭火液输送通道513和喷射模块52向洁净室1内喷射灭火液进行灭火。

参见图4和图5，喷射模块52包括旋转球体521、开闭式喷嘴522和球形旋转电机523，延长框架51背离洁净室1内壁的一侧开设有球体安装槽511，球体安装槽511远离开口的侧壁上开设有灭火液腔室512，灭火液腔室512与灭火液输送通道513连通。球形旋转电机523安装于灭火液腔室512内，旋转球体521转动设置在球体安装槽511内，球体安装槽511与旋转球体521形状相适配。旋转球体521通过转轴与球形旋转电机523的驱动轴连接，以便于球形旋转电机523驱动旋转球体521在球体安装槽511内多角度转动。

参见图4和图6，开闭式喷嘴522包括喷头块5221、喷头5222、支撑翼5223、支撑弹簧5224和球体支撑部524，旋转球体521远离灭火液腔室512的侧壁上开设有用于安装喷头块5221的砌块安放槽5212，喷头块5221的侧壁与砌块安放槽5212的侧壁紧密贴合。支撑翼5223沿喷头块5221的缘周方向凸出设置，砌块安放槽5212的侧壁沿缘周方向开设有支撑翼安置槽S5213，支撑翼安置槽S5213沿砌块安放槽5212轴向延伸设置，支撑翼5223滑动设置于支撑翼安置槽S5213内，支撑弹簧5224设置在支撑翼5223背离灭火液腔室512一侧的支撑翼安置槽S5213内，支撑弹簧5224的一端抵接于支撑翼5223上，另一端抵接于支撑翼安置槽S5213的侧壁上。

喷头块5221靠近砌块安放槽5212开口的一端设有斜面，喷头5222安装于斜面上。旋转球体521在灭火液腔室512与砌块安放槽5212之间开设有用于连通灭火液腔室512与砌块安放槽5212的第一传递通道5211。喷头块5221上开设有第二传递通道5225，第二传递通道5225一端开口位于斜面上，并与喷头5222连通，另一端开口位于喷头块5221朝向第一传递通道5211的一端。

球体支撑部524沿旋转球体521的缘周方向设置有若干组，球体支撑部524包括支撑块5241、支撑球5242和块支撑弹簧5243，延长框架51在球体安装槽511的侧壁上开设有支撑块安置槽5111，支撑块5241滑动设置在支撑块安置槽5111中，支撑球5242转动设置在支撑块5241朝向球体的一端，并抵触于旋转球体521的外表面。块支撑弹簧5243设置在支撑块5241远离支撑球5242的一端，且块支撑弹簧5243的一端抵触于支撑块5241上，另一端抵触于支撑块安置槽5111朝向支撑块5241的端面上。

当洁净室1内发生火灾时，灭火液通过灭火液输送通道进入灭火液腔室512内，使得灭火液腔室512内的压力增加，接着灭火液通过第一传递通道5211流入到砌块安放槽5212内，此时，灭火液进入砌块安放槽5212内，使得砌块安放槽5212内的压力增加，从而推动喷头块5221前进移动，使得喷头块5221前端的斜面伸出砌块安放槽5212。同时，灭火液通过第二传递通道5225从喷头5222喷出，以实现灭火的目的。并且在球形旋转电机523的驱动下，旋转球体521不停转动，以使灭火液在洁净室1内均匀喷洒，达到了快速扑灭火灾的效果。

另外，喷头块5221在前进移动时，喷头块5221带动支撑翼5223对支撑弹簧5224进行挤压，支撑弹簧5224受挤压后具有弹性恢复力，当灭火完成后，支撑弹簧5224推动支撑翼5223在支撑翼安置槽S5213内滑动，从而带动喷头块5221快速复位，以使喷头5222退回到砌块安放槽5212内。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，有机添加剂采用如下重量的组分：甲醇70kg、乙醇10Kg、辛醇2kg、庚烷12kg、乙烯2.5kg和丙酮3.5kg。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，有机添加剂采用如下重量的组分：甲醇73kg、乙醇10Kg、辛醇5kg、庚烷9kg、乙烯1kg和丙酮2kg。

实施例4

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，有机添加剂采用如下重量的组分：甲醇73kg、乙醇10Kg、辛醇5kg、庚烷7kg、乙烯2kg和丙酮3kg。

实施例5

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，有机添加剂采用如下重量的组分：甲醇68kg、乙醇10Kg、辛醇7kg、庚烷10kg、乙烯2kg和丙酮3kg。

实施例6

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，有机添加剂采用如下重量的组分：甲醇67kg、乙醇10Kg、辛醇8kg、庚烷10kg、乙烯2kg和丙酮3kg。

实施例7

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，有机添加剂采用如下重量的组分：甲醇74kg、乙醇10Kg、辛醇1kg、庚烷10kg、乙烯2kg和丙酮3kg。

实施例8

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，无机催化剂采用如下重量的组分：氨水(分析纯)65kg、沸石8kg、二氧化钛11.6kg、氢氧化镁2.2kg、氢氧化铝2kg、消石灰5.2kg、五氧化二钠6kg。

实施例9

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，无机催化剂采用如下重量的组分：氨水(分析纯)75kg、沸石4kg、二氧化钛8.4kg、氢氧化镁1.8kg、氢氧化铝2kg、消石灰4.8kg、五氧化二钠4kg。

实施例10

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，无机催化剂采用如下重量的组分：氨水(分析纯)73kg、沸石6kg、二氧化钛7kg、氢氧化镁2kg、氢氧化铝2kg、消石灰5kg、五氧化二钠5kg。

实施例11

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，无机催化剂采用如下重量的组分：氨水(分析纯)68kg、沸石6kg、二氧化钛12kg、氢氧化镁2kg、氢氧化铝2kg、消石灰5kg、五氧化二钠5kg。

实施例12

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，无机催化剂采用如下重量的组分：氨水(分析纯)70kg、沸石6kg、二氧化钛10kg、氢氧化镁1.7kg、氢氧化铝2kg、消石灰5.3kg、五氧化二钠5kg。

实施例13

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，无机催化剂采用如下重量的组分：氨水(分析纯)70kg、沸石6kg、二氧化钛10kg、氢氧化镁2.3kg、氢氧化铝2kg、消石灰4.7kg、五氧化二钠5kg。

对比例

对比例1

本对比例与实施例1的不同之处仅在于，有机添加剂采用如下重量的组分：甲醇70kg、乙醇10Kg、辛醇5kg、乙烯12kg和丙酮3kg。

对比例2

本对比例与实施例1的不同之处仅在于，有机添加剂采用如下重量的组分：甲醇70kg、乙醇10Kg、辛醇5kg、庚烷12kg和丙酮3kg。

对比例3

本对比例与实施例1的不同之处仅在于，有机添加剂采用如下重量的组分：甲醇70kg、乙醇10Kg、辛醇5kg、庚烷13kg和乙烯2kg。

对比例4

本对比例与实施例1的不同之处仅在于，无机催化剂采用如下重量的组分：氨水(分析纯)70kg、沸石6kg、二氧化钛15kg、氢氧化镁2kg、氢氧化铝2kg、消石灰5kg。

对比例5

本对比例与实施例1的不同之处仅在于，无机催化剂采用如下重量的组分：氨水(分析纯)70kg、沸石6kg、氢氧化镁2kg、氢氧化铝2kg、消石灰5kg、五氧化二钠15kg。

对比例6

本对比例与实施例1的不同之处仅在于，无机催化剂采用如下重量的组分：氨水(分析纯)70kg、沸石6kg、二氧化钛12kg、氢氧化铝2kg、消石灰5kg、五氧化二钠5kg。

对比例7

本对比例与实施例1的不同之处仅在于，无机催化剂采用如下重量的组分：催化剂仅包括有机添加剂。

对比例8

本对比例与实施例1的不同之处仅在于，无机催化剂采用如下重量的组分：催化剂仅包括无机催化剂。

性能检测试验

针对实施例1-13和对比例1-8，检测每1Nm

表1

结合实施例1和对比例1-8并结合表1可以看出，相比于实施例1，对比例1-8的水电解气与催化剂混合的燃料产生的热量均明显降低，尤其是对比例7和对比例8，产生的热量极低，这说明，在同时使用有机添加剂和无机催化剂，并且将各组分的配比控制在实施例1的情况下，有助于显著提高水电解气与催化剂混合的燃料产生的热量，从而可以将水电解气与催化剂混合的燃料用于发电，提高经济效益。

结合实施例1-13并结合表1可以看出，每1Nm

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。