一种煤气发生炉智能化节煤减排增效集成系统的制作方法

本发明属于燃料处理设备领域，尤其涉及一种基于传感技术采集数据，采用中央服务器连接互联网使用大数据分析，智能控制调节煤气炉增效减排的煤气发生炉智能化节煤减排增效集成系统。

背景技术：

污染减排是我国确定的一项硬任务。“十一五”期间，我国严抓硫排放量，二氧化硫排放量有所下降，而氮氧化物的排放量增加，加剧了区域复合型酸雨的恶化趋势。随着氮氧化物排放污染的日趋严重，我国已经加大对氮氧化物排放的控制力度。“十二五”期间，除了节能、二氧化硫减排指标，氮氧化物的排放也列为强制减排指标。根据“十二五”规划纲要，今后5年，氮氧化物排放量要削减10％。

氮氧化物除了作为一次污染物伤害人体健康外，还是臭氧和酸沉降等二次污染的重要前体物，也是形成区域细粒子污染和灰霾的重要原因，使我国珠江三角洲等经济发达地区大气能见度日趋下降，灰霾天数不断增加。氮氧化物排放量的增加使得我国酸雨污染已经由硫酸型主导，向硫酸和硝酸复合型转变，氮氧化物排放已经成为我国酸雨控制的又一重要污染物。

二氧化硫对人体健康的危害：二氧化硫是一种无色具有强烈刺激性气味的气体，易溶于人体的体液和其他黏性液中，长期的影响会导致多种疾病，如：上呼吸道感染、慢性支气管炎、肺气肿等，危害人类健康。二氧化硫在氧化剂、光的作用下，会生成使人致病、甚至增加病人死亡率的硫酸盐气溶胶，据有关研究表明，当硫酸盐年浓度在10μg/m3 左右时，每减少10%的浓度能使死亡率降低0.5%；二氧化硫对植物的危害：研究表明，在高浓度的二氧化硫的影响下，植物产生急性危害，叶片表面产生坏死斑，或直接使植物叶片枯萎脱落；在低浓度二氧化硫的影响下，植物的生长机能受到影响，造成产量下降，品质变坏。据1983年对我国13个省市25个工厂企业的统计，因二氧化硫造成的受害面积达2.33 万公顷，粮食减少1.85万吨，蔬菜减少500 吨，危害相当严重。

二氧化硫对金属的腐蚀：大气中的二氧化硫对金属的腐蚀主要是对钢结构的腐蚀。据统计，发达国家每年因金属腐蚀而带来的直接经济损失占国民经济总产值的2%～4%。由于金属腐蚀造成的直接损失远大于水灾、风灾、火灾、地震造成损失的总和。且金属腐蚀直接威胁到工业设施、生活设施和交通设施的安全。

对生态环境的影响：二氧化硫形成的酸雨和酸雾危害也是相当的大，主要表现为对湖泊、地下水、建筑物、森林、古文物以及人的衣物构成腐蚀。同时，长期的酸雨作用还将对土壤和水质产生不可估量的损失。

一氧化碳是一种毒性极大的气体，其危害主要表现为：当人体吸入一氧化碳气体后，由于一氧化碳与人体血液中的血红蛋白结合能力比氧大250-300倍，因此就阻碍了氧和血红素的正常结合，会造成人体部分组织和细胞缺氧，导致死亡。

二氧化碳主要是温室效应：大气温室效应是指大气物质对近地气层的增温作用，即随着大气中二氧化碳等增温物质的增多，使得能够更多地阻挡地面和近地气层向宇宙空间的长波辐射能量支出，从而使地球气候变暖.其可能的积极作用是使部分干旱区雨量增多，高纬度农业区热量状况改差，但更主要的是负面影晌,就是便热带和温带的旱、涝灾害发生频繁，以及冰山熔化，海平面上升，沿海三角洲被淹没。因此，减少大气增温物质的排放量是人类刻不容缓的义务。

大气氮氧化物会影响大气的氧化性，造成光化学污染、二次颗粒物大大增加、灰霾问题等，已经到非解决不可的地步了。全面推行电厂脱硫脱硝，开展机动车二氧化硫、氮氧化物减排，是减排的主要举措。汽车、锅炉、窑炉等燃气用户改用石油气、天然气等气态燃料，虽然可以减少碳氢化合物、一氧化碳的排放量，但氮氧化物的排放量增大了。

另外随着对环保的要求逐步提高，煤气燃烧辅助设备也越来越复杂，对技术的需求也越来越大，由此造成过渡依赖专业技术员的问题。缺乏专业技术员对辅助设备进行监控、调整维护也阻碍了煤气燃烧辅助设备的推广。

技术实现要素：

基于上述问题，本发明提供一种煤气发生炉智能化节煤减排增效集成系统，其包括中央控制系统、监测系统、载体导入系统、汽气混合系统、激活系统、放效系统、温度补偿系统、冷凝水回收系统、全自动调配系统、微量子活水改性系统、尾端处理系统和燃烧炉，通过对水进行EQT微量子活水改性处理，再对气化剂蒸气的处理，达到燃料的节能与减排的目的；通过同极共振，减少炉渣的残碳量以及降低热煤气冷凝水内的挥发酚含量；通过甲烷化反应、水煤气反应充分燃烧燃料，达到节能的目的；通过传感技术采集系统运行数据，继而对系统数据进行大数据分析，根据分析结果智能调节控制系统的运行，本发明提供的处理系统具有高效、节能、减排效果明显以及智能化的优点。

为方便撰写、阅读和理解本专利文件，对下列名词作出重新定义：

EQT陶瓷球：EQT纳米微孔空心陶瓷球的简称，由纳米麦饭石、纳米火山岩、沸石、黑硅石、环石、海泡石、电气石、纳米硒粉和木质纤维等多种材料经特殊烧制工艺制作而成的大比表面积空心陶瓷球。

DCR陶瓷（蜂窝陶瓷）：DCR纳米微量子生态蜂窝陶瓷的简称，其组成成分包括电气石、麦饭石、佛石、二氧化钛、纳米银，表面上具有穿透孔的陶瓷板。

一种煤气发生炉智能化节煤减排增效集成系统，其包括中央控制系统、监测系统、载体导入系统、汽气混合系统、激活系统、放效系统、温度补偿系统、冷凝水回收系统、全自动调配系统、微量子活水改性系统、尾端处理系统和燃烧炉；

微量子活水改性系统与冷凝水回收系统连接，使回收的冷凝水回归到微量子活水改性系统，微量子活水改性系统再连接到全自动调配系统、载体导入系统和汽气混合系统；全自动调配系统再连接到载体导入系统，使其调配的载体能够进入载体导入系统；载体导入系统的另一端与激活系统、放效系统、温度补偿系统、汽气混合系统依次首尾连接；汽气混合系统再连接到燃烧炉和冷凝水回收系统连接；冷凝水回收系统再连接到微量子活水改性系统和尾端处理系统；监测系统包括位于其他各系统中的传感器和信息传输模块，采集其他各系统的运行参数，并将数据传输到中央控制系统；中央控制系统分别与监测系统、载体导入系统、汽气混合系统、激活系统、放效系统、温度补偿系统和全自动调配系统连接，处理监测系统以及其他各系统反馈的运行数据，中央控制系统再通过互联网与云端服务器连接，使用云端服务器对系统运行数据进行大数据分析，根据分析结果生成控制指令并通过PLC联动控制调节与其连接的各系统的运行；

各系统之间形成半循环体系，外来水进入到微量子活水改性系统，经微量子活水改性系统净化、活化后参与到载体配置，同时经过激活系统和放效系统产生参与到燃烧中，通过同极共振效应、甲烷化反应和水煤气反应增加燃料效能，最后冷凝水回收系统回收冷凝水并将冷凝水泵回微量子活水改性系统再利用。

所述的监测系统通过无线通讯方式连接到中央控制系统，其无线通讯方式可以为wifi、蓝牙、自定义无线通讯协议中的一种或者多种混合连接。

所述的中央控制系统调节其他系统所分析的系统运行数据包括蒸汽温度、气化剂饱和温度、空气温度及湿度、上行和下行燃料温度、玻璃窑炉温、蒸汽压力、进水压力、鼓风机风压、上行和下行燃料压力、载体压力、软化水流量、冷凝水回收流量、载体流量、蒸汽流量、空气流量、燃料用量。

一种煤气发生炉智能化节煤减排增效集成系统，其在燃烧的过程中可以调低空气过剩系数、改变燃料的结构和燃烧速率、对燃料极度雾化进行稀薄燃烧，再加上选择性尾端还原反应使多种污染物协同减排。

一种煤气发生炉智能化节煤减排增效集成系统，其通过同极共振场效应传递到燃烧系统表面形成的场能互斥层进行离析积碳和阻止新积碳的产生，同时在处理器及炉壁上形成一个场能反射面，阻止热能扩散的功效，进一步提高燃烧系统工作效率。

一种微量子活水改性系统，其包括EQT处理罐、DCR处理罐、过滤器和监测传感器，EQT处理罐中填满EQT陶瓷球，与外水管连接，另一端与DCR处理罐连接；DCR处理罐中填满DCR陶瓷球，DCR处理罐另一端与过滤器连接，过滤器再连接到其他系统，监测传感器安装于系统中，采集系统运行数据并将数据对外发送；

EQT陶瓷球的组成成分中包含有纳米麦饭石、纳米火山岩、沸石、黑硅石、环石、海泡石、电气石、纳米硒粉和木质纤维，其在磁场、阳光和水温的作用下，通过物理、化学和生物三种手段互作，对水进行活化、净化、益化和能量化；

DCR陶瓷球组成成分包括电气石、麦饭石、佛石、二氧化钛、纳米银，通过麦饭石、电气石、佛石可以释放出远红外和负离子，通过缓释功能，缓释出钼等微量催化剂参与到甲烷化反应生成诱导及水煤气反应催燃中。

所述的EQT陶瓷球为空心陶瓷球，其比表面积为400-800m²/g，巨大的比表面积可以使水分子与EQT陶瓷球充分接触，同时造成EQT陶瓷球表面具有很多微小的通道，可以吸附水中的污染物质；DCR陶瓷球为实心陶瓷球。

一种激活系统，其包括陶瓷外管、蜂窝陶瓷块、磁力架和监测传感器，蜂窝陶瓷块和磁力架交替排列，陶瓷外管套于蜂窝陶瓷和磁力架外，监测传感器安装于系统中，采集系统运行数据并将数据对外发送；蜂窝陶瓷和陶瓷管的组成成分包括纳米级的石墨烯、壳聚糖、电气石和铷铁硼磁粉，具有100-300nm的微孔，蜂窝陶瓷具有极大的比表面积，通过石墨烯和壳聚糖可以将燃料分散成小分子团，使燃料与蜂窝陶瓷更充分接触，同时壳聚糖和石墨烯具有丰富的官能团，电气石辐射的远红外射线与燃料分子产生共振，使燃料分子的C—C，C—H键的震动增强，降低燃料的活化能，从而节省燃料，减少CO和NO的排放；磁力架是六柱磁力架。

一种放效系统，其包括陶瓷外管、蜂窝陶瓷块、磁环、弹簧、导流片和监测传感器，按照导流片、蜂窝陶瓷块、导流片、磁环和弹簧的顺序依次排列，其通过高能共振加载使放效系统中所有元素的分子处在同相或同频振动的共振状态，然后传递给燃料，使燃料具有电荷云碰撞和同极共振效应，在设定的高温高压或高温场下，燃料中的碳氢化合物分子的碳链和碳、氢原子电荷云电键裂解、重整，使燃料的长碳链结构裂解为短碳链，监测传感器安装于系统中，采集系统运行数据并将数据对外发送。

所述的导流片是具有聚磁作用的边缘凹凸的圆轮状导流片，对燃料进行径向导流；同极共振单元中的镀络永磁磁环是铷铁硼镀络永磁磁环，钕铁硼作为稀土永磁材料的一种，具有极高的磁能积和矫顽力，可以形成稳定的磁场。

所述的蜂窝陶瓷和陶瓷管的组成成分包括纳米级的石墨烯、壳聚糖、电气石和铷铁硼磁粉，具有100-300nm的微孔，通过缓释功能，缓释出钼等微量催化剂参与到甲烷化反应生成诱导及水煤气反应催燃中，蜂窝陶瓷具有极大的比表面积，通过石墨烯和壳聚糖可以将燃料分散成小分子团，使燃料与蜂窝陶瓷更充分接触，同时壳聚糖和石墨烯具有丰富的官能团，电气石辐射的远红外射线与燃料分子产生共振，使燃料分子的C—C，C—H键的震动增强，降低燃料的活化能，从而节省燃料，减少CO和NO的排放。

本发明的有益效果是：通过对煤气发生炉的气化剂蒸汽的处理，从而提高煤的产气率、提高煤气品质，通过各种传感设备，对煤气发生炉的用水、用汽、耗煤、进风、产气量、煤气成分、排渣量及残碳进行实时监测，通过大数据分析检测数据，实现中央处理系统智能化调节和控制，对煤气发生炉的产生状况进行实时调整，使其处于最佳产气氛围，同时对后段的燃烧炉具进行工艺数据及排放实时监测，并实现远程监控和报警。

微量子活水改性系统中的EQT陶瓷球和DCR陶瓷球的组成材料中各种矿石物质以及其独特的生态层架构下，在磁场和压力变化的作用下激活，产生七种生态物理效能：负离子效应、远红外效应、热电效应、压电效应、产生基能量效应、核磁共振效应和宏观量子效应，对外来水进行净化活化处理。

激活系统中的导流片和镀络永磁磁环，通过高能共振加载等高科技物理手段使处理系统中所有元素的分子处在同相或同频振动状态，即共振状态，然后将震动传递给燃料，使燃料具有电荷云碰撞和同极共振效应，在燃烧炉中设定的高温高压或高温场下，燃料中的碳氢化合物分子的碳链和碳、氢原子电荷云电键裂解、重整，使燃料的长碳链结构裂解为短碳链，裂解放出大量的热量同时释放出氢原子，另外裂解成短链后可以减少活化能的消耗，提高分子间的有效碰撞率，使燃烧反应更完全。

同极共振场效应传递到燃烧系统表面还可以形成5微米左右的场能互斥层，离析积碳，并阻止新积碳的产生；同时在系统及炉壁上形成一个场能反射面，阻止热能扩散的功效，进一步改善并提高燃烧系统工作效率。

蜂窝陶瓷通过其极大的比表面积与燃料小分子团充分接触，将其中的石墨烯、壳聚糖和电气石等材料中的钼等微量催化剂通过缓释作用融入燃料中，对燃烧产物起到催化作用，使裂解释放出来的氢原子与燃烧室中的燃烧产物一氧化碳、二氧化碳发生甲烷化反应和水煤气反应。

甲烷化反应是强放热反应，它反应的产物是甲烷和水蒸汽，其中一个摩尔就放出约900卡热量：CO+3H₂= CH₄+H₂O+Q，CO+H₂O =CO₂+H₂+Q，CO₂ +4H₂= CH₄+2H₂O+Q，还有甲烷化副反应：C+2H₂= CH₄+Q，2CO = CO₂+C+ Q。

甲烷化反应产生的水蒸汽又与燃料未燃尽的碳粒子在一定的温度和压力下通过微爆产生水煤气反应：C+H₂O =CO+H₂（水煤气），以上一系列的燃烧反应形成链式增燃反应，使单位燃料在发动机内的发热量得到很大提高，从而减少燃料使用量。

由于高效的燃烧减少了燃料的使用量，从而减少了污染物的产生量，同时减少了助燃送风量，因而形成稀薄燃烧，可减少NOx、SO₂、CO₂等有害氧化物的生成。

同极共振单元形成的互斥电荷能量场辅以烧成物具有的选择性尾端还原特性，使NOx排放降低，成为一种低氮燃烧技术。

燃料的碳得到充分燃烧，加上助燃送风量减少以及在尾端发生的电荷聚降反应，使PM2.5产生及排出量减少。

燃料处理器通过上述一系列的反应，对多种污染物一起减排，可以起到更好的环保效果。

通过各种计量及传感设备，对煤气发生炉运行的各种参数（水、汽、煤、风、产气、煤气成分、排渣及残碳）进行实时监测，通过智能化中央处理系统，对煤气发生炉的产生状况进行实时调整各控制，使其处于最佳产气氛围，另外对后段的燃烧炉具进行工艺数据及排放实时监控，并实现远程监测、报警从而达到大数据的收集，供企业领导决策、供政府决策、供设计制造单位优化产品。

附图说明

图1，一种煤气发生炉智能化节煤减排增效集成系统的连接示意图。

图2，一种微量子活水改性系统的连接示意图。

图3，一种激活系统的结构示意图。

图4，一种放效系统的结构示意图。

其中1-中央控制系统，2-载体导入系统，3-汽气混合系统，4-激活系统，5-放效系统，6-温度补偿系统，7-冷凝水回收系统，8-全自动调配系统，9-微量子活水改性系统，10-尾端处理系统，11-燃烧炉，12-监控系统，41-蜂窝陶瓷，42-陶瓷外管，43-磁力架，51-蜂窝陶瓷块，52-导流片，53-磁环，54-弹簧，91-EQT处理罐，92-DCR处理罐，93-过滤器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的描述。

一种煤气发生炉智能化节煤减排增效集成系统，其包括中央控制系统（1）、监测系统（12）、载体导入系统（2）、汽气混合系统（3）、激活系统（4）、放效系统（5）、温度补偿系统（6）、冷凝水回收系统（7）、全自动调配系统（8）、微量子活水改性系统（9）、尾端处理系统（10）和燃烧炉（11）；

微量子活水改性系统（9）与冷凝水回收系统（7），使回收的冷凝水回归到微量子活水改性系统（9），微量子活水改性系统（9）再连接到全自动调配系统（8）、载体导入系统（2）和汽气混合系统（3）；全自动调配系统（8）再连接到载体导入系统（2），使其调配的载体能够进入载体导入系统（2）；载体导入系统（2）的另一端与激活系统（4）、放效系统（5）、温度补偿系统（6）、汽气混合系统（3）依次相互连接；汽气混合系统（3）再连接到燃烧炉（11）和冷凝水回收系统（7）连接；冷凝水回收系统（7）再连接到微量子活水改性系统（9）和尾端处理系统（10）；监测系统（12）包括位于其他各系统中的传感器和信息传输模块，采集其他各系统的运行参数，并将数据传输到中央控制系统（1），中央控制系统（1）分别与监测系统（12）、载体导入系统（2）、汽气混合系统（3）、激活系统（4）、放效系统（5）、温度补偿系统（6）和全自动调配系统（8）连接，处理监测系统（12）以及其他各系统反馈的运行数据，中央控制系统（1）再通过互联网与云端服务器连接，使用云端服务器对系统运行数据进行大数据分析，根据分析结果生成控制指令并通过PLC联动控制调节与其连接的各系统的运行；

各系统之间形成半循环体系，外来水进入到微量子活水改性系统（9），经微量子活水改性系统（9）净化、活化后参与到载体配置，同时经过激活系统（4）和放效系统（5）产生参与到燃烧中，通过同极共振效应、甲烷化反应和水煤气反应增加燃料效能，最后冷凝水回收系统（7）回收冷凝水并将冷凝水泵回微量子活水改性系统（9）再利用。

作为优选实施例，监测系统通过wifi连接到中央控制系统。

作为优选实施例，中央控制系统（1）调节其他系统所分析的系统运行数据包括蒸汽温度、气化剂饱和温度、空气温度及湿度、上行和下行燃料温度、玻璃窑炉温、蒸汽压力、进水压力、鼓风机风压、上行和下行燃料压力、载体压力、软化水流量、冷凝水回收流量、载体流量、蒸汽流量、空气流量、燃料用量。

作为优选实施例，其在燃烧的过程中可以调低空气过剩系数、改变燃料的结构和燃烧速率、对燃料极度雾化进行稀薄燃烧，再加上选择性尾端还原反应使多种污染物协同减排。

作为优选实施例，其通过同极共振场效应传递到燃烧系统表面形成的场能互斥层进行离析积碳和阻止新积碳的产生，同时在处理器及炉壁上形成一个场能反射面，阻止热能扩散的功效，进一步提高燃烧系统工作效率。

一种微量子活水改性系统（9），其包括EQT处理罐（91）、DCR处理罐（92）、过滤器（93）和监测传感器，EQT处理罐（91）中填满EQT陶瓷球，与外水管连接，另一端与DCR处理罐（92）连接；DCR处理罐（92）中填满DCR陶瓷球，DCR处理罐（92）另一端与过滤器（93）连接，过滤器（93）再连接到其他系统，监测传感器安装于系统中，采集系统运行数据并将数据对外发送；

EQT陶瓷球的组成成分中包含有纳米麦饭石、纳米火山岩、沸石、黑硅石、环石、海泡石、电气石、纳米硒粉和木质纤维，其在磁场、阳光和水温的作用下，通过物理、化学和生物三种手段互作，对杯中的水进行活化、净化、益化和能量化；

DCR陶瓷球组成成分包括电气石、麦饭石、佛石、二氧化钛、纳米银，通过麦饭石、电气石、佛石可以释放出远红外和负离子，通过缓释功能，缓释出钼等微量催化剂参与到甲烷化反应生成诱导及水煤气反应催燃中。

作为优选实施例，所述的EQT陶瓷球为空心陶瓷球，其比表面积为700m²/g，DCR陶瓷球为实心陶瓷球。

一种激活系统（4），其包括陶瓷外管（42）、蜂窝陶瓷块（51）、磁力架（43）和监测传感器，蜂窝陶瓷块（51）和磁力架（43）交替排列，陶瓷外管（42）套于蜂窝陶瓷（41）和磁力架（43）外，监测传感器安装于系统中，采集系统运行数据并将数据对外发送；蜂窝陶瓷（41）和陶瓷管的组成成分包括纳米级的石墨烯、壳聚糖、电气石和铷铁硼磁粉，具有200nm的微孔；磁力架（43）是六柱磁力架（43）。

一种放效系统（5），其特征在于，其包括陶瓷外管（42）、蜂窝陶瓷块（51）、磁环（53）、弹簧（54）、导流片（52）和监测传感器，按照导流片（52）、蜂窝陶瓷块（51）、导流片（52）、磁环（53）和弹簧（54）的顺序依次排列，其通过高能共振加载使放效系统（5）中所有元素的分子处在同相或同频振动的共振状态，然后传递给燃料，使燃料具有电荷云碰撞和同极共振效应，在设定的高温高压或高温场下，燃料中的碳氢化合物分子的碳链和碳、氢原子电荷云电键裂解、重整，使燃料的长碳链结构裂解为短碳链，监测传感器安装于系统中，采集系统运行数据并将数据对外发送。

作为优选实施例，所述的导流片（52）是具有聚磁作用的边缘凹凸的圆轮状导流片（52），对燃料进行径向导流；同极共振单元中的镀络永磁磁环（53）是铷铁硼镀络永磁磁环（53）。

作为优选实施例，所述的蜂窝陶瓷（41）和陶瓷管的组成成分包括纳米级的石墨烯、壳聚糖、电气石和铷铁硼磁粉，具有200nm的微孔。

本实施例中的煤气发生炉智能化节煤减排增效集成系统的使用测试效果如下表：

表1：煤气发生炉智能化节煤减排增效集成系统节煤效果测试结果

注：对照组1是一个自然年不使用煤气发生炉智能化节煤减排增效集成系统；

对照组2是同一自然年中煤耗量最大的自然月不使用煤气发生炉智能化节煤减排增效集成系统；

实验组是一个自然年中煤耗量最大的自然月使用煤气发生炉智能化节煤减排增效集成系统。

表2：使用煤气发生炉智能化节煤减排增效集成系统后炉中煤渣部分成份监测结果

注：对照组1是不使用煤气发生炉智能化节煤减排增效集成系统；

实验组2和3是使用煤气发生炉智能化节煤减排增效集成系统。

表3：使用煤气发生炉智能化节煤减排增效集成系统后炉减排效果测试结果

住：实验组1是最弱节煤减排效果实验组；

实验组2是最佳节煤减排效果实验组。

由以上实验结果得出：运行系统后最低节能14.52%,最高节能15.91%；渣中热值降低了58.79%，渣中固硫增加了10.53%，渣中固碳减少了61.18%；年最高SO2减排92吨，年最低SO2减排82吨；年最高NOx减排87吨，年最低NOx减排78吨；年最高烟尘减排54吨，年最低烟尘减排47吨，年最高CO2减排3790吨，年最低CO2减排3393吨。

以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。