阅读说明：本技术 强化燃烧效率的方法及设备 (Method and apparatus for enhancing combustion efficiency ) 是由 赵富国 盖冠宇 于 2019-08-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种强化燃烧效率的方法及利用该方法的设备。该方法包含步骤：(a)提供一催化助燃剂；(b)雾化该催化助燃剂；(c)将雾化后的该催化助燃剂与空气混合以形成一混合雾气；及(d)引导该混合雾气进入一燃烧室维持在不低于摄氏300℃的燃烧温度下与一燃料进行燃烧。(The invention discloses a method for enhancing combustion efficiency and equipment using the method. The method comprises the following steps: (a) providing a catalytic combustion improver; (b) atomizing the catalytic combustion improver; (c) mixing the atomized catalytic combustion improver with air to form mixed mist; and (d) introducing the mixed mist into a combustion chamber to be maintained at a combustion temperature of not less than 300 ℃ to be combusted with a fuel.)

强化燃烧效率的方法及设备

技术领域

本发明关于一种强化燃烧效率的方法及应用该方法的设备，特别是一种可强化现有燃烧设备，如锅炉、引擎等的燃烧效率的方法及应用该方法的设备。

背景技术

燃烧释放能量，人类通过学习控制燃烧而获得动力，从工业革命至今不断地改进生活水准。然而，利益兴起，弊端也随之而来。生活环境中，大至燃煤发电机，小到汽机车的引擎，在提供便捷的电力或动力的同时，也增加了废热与废气的排放。理想上，燃烧的废气最好只有水蒸气与二氧化碳，这样对于环境与人体健康的破坏最小。但因机器老化、燃料成分、燃烧环境等因素，前述设备产生的废气常包含一些未完全燃烧物，如碳氢化合物（HC）与一氧化碳（CO），以及有毒废气，如氮氧化物（NOx）与硫氧化物（SOx）。更有甚者，这些排放废气还会夹带一些重金属或与空气中尘埃结合，形成对人体气管及肺部有害的细悬浮微粒（常听见的PM2.5）。如果该些设备燃烧效率较高，因完全燃烧这些伤害人体及环境的物质也会产生的较少。

除了环境与健康，设备燃烧效率也跟成本有关。举例来说，轧钢厂的一条产线一年所需要花费的重油，估算接近一亿八千多万。如果可以在这个部份降低8%~20%的成本，一年计算下来将为企业节省1千4百4拾多万到3千6百多万。在微利时代中，这对于提升企业营收有着倍数以上的成长。因此，如何强化燃烧效率一直是相关产业致力研究的重点。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种强化燃烧效率的方法，可应用于现有需要进行燃烧以运作的设备，外燃机（如锅炉、氧化炉、加热炉等…）、内燃机（如汽车引擎、船只引擎）上，在不改动该些设备的硬体架构下，让燃烧更完全，进而节省燃料成本与减少有害燃烧废气产生。为此，该强化燃烧效率的方法包含步骤：(a)提供一催化助燃剂；(b)雾化该催化助燃剂；(c)将雾化后的该催化助燃剂与空气混合以形成一混合雾气；及(d)引导该混合雾气进入一燃烧室与一燃料进行燃烧，并维持该燃烧室的燃烧温度不低于300摄氏度。其中，该催化助燃剂的剂量与该燃料的用量间的比例落于一特定比例区间内；该催化助燃剂包含：二氧化钛0.9至1.1重量份；乙二醇68至72重量份；水21至25重量份；表面活性剂1.8至2.2重量份；及沸石粉3.6至4.4重量份。

最好，该表面活性剂可为十二烷基硫酸钠。

依照本发明，若该燃料为重油，则该特定比例区间可为一公升催化助燃剂用于5,040公升至6,560公升重油。若该燃料为天然气，则该特定比例区间可为一公升催化助燃剂用于5,040度至6,560度天然气。若该燃料为煤，则该特定比例区间可为一公升催化助燃剂用于11.9公吨至13.1公吨煤。

本发明的另一目的在于依照前述的强化燃烧效率的方法，提供一种强化燃烧效率的设备。该设备包含：一催化助燃剂槽，用于装盛一催化助燃剂；一雾化模组，与该催化助燃剂槽直接或间接连接，用以将该催化助燃剂槽内的催化助燃剂雾化，便与空气混合以形成一混合雾气；一传输气管，传输该混合雾气；及一燃烧室，包括：一入气孔，与该传输气管开口连接，用以接收该混合雾气；一燃料入口，用以接收一燃料；一燃烧空间，该混合雾气与该燃料在此处进行燃烧；及一排气孔，用以将燃烧后废气排出燃烧室。其中，该燃烧室可维持燃烧温度不低于300摄氏度；该催化助燃剂的剂量与该燃料的用量间的比例落于一特定比例区间内；该催化助燃剂包含：二氧化钛0.9至1.1重量份；乙二醇68至72重量份；水21至25重量份；表面活性剂1.8至2.2重量份；及沸石粉3.6至4.4重量份。

最好，该表面活性剂可为十二烷基硫酸钠。

依照本发明，若该燃料为重油，则该特定比例区间可为一公升催化助燃剂用于5,040公升至6560公升重油。若该燃料为天然气，则该特定比例区间可为一公升催化助燃剂用于5,040度至6560度天然气。若该燃料为煤，则该特定比例区间可为一公升催化助燃剂用于11.9公吨至13.1公吨煤。

依照本发明，由于催化助燃剂的负氧作用、富氧作用、原子空轨域填补作用与远红外线分解作用，于300摄氏度以上、380nm可见光照的环境，以及控制催化助燃剂的剂量与燃料的用量间的比例，燃烧室内的燃烧就能较没有使用本发明前更有效率。

附图说明

下面结合附图和

具体实施方式

对本发明作进一步详细的说明。

图1为依照本发明实施例的一种强化燃烧效率的方法的流程图；

图2为依照本发明的另一实施例的一种强化燃烧效率的设备的示意图；

图3为依照本发明的又一实施例的一种强化燃烧效率的设备的示意图。

附图标记说明

10 催化助燃剂槽

12 催化助燃剂连通管

100 催化助燃剂

120 外部空气

140 混合雾气

160 废气

20 雾化模组

22 进量控制马达

24 雾化器

30 抽气模组

32 传输气管

32a 开口

40 燃烧室

42 入气孔

44 燃料入口

46 燃烧空间

48 排气孔

50 燃料槽

52 燃料连通管

500 燃料。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明将通过参照下列的实施方式而更具体地描述。

请见图1，该图为依照本发明实施例的一种强化燃烧效率的方法的流程图。这里，强化燃烧效率是要让燃料在不变动燃烧空气供应的方式下（比如空气压缩以增加单位体积含氧量）让燃料燃烧得更完全，更接近燃烧后元素为水与二氧化碳的目的。该方法首先提供一催化助燃剂（S01）。催化助燃剂是本方法的核心要素，以下将其成份与用途进行说明。

整体而言，经过无数次的试验及修改配比，催化助燃剂的成分可包含：二氧化钛（TiO2）0.9至1.1重量份；乙二醇（ethylene glycol）68至72重量份；水（Water）21至25重量份；表面活性剂1.8至2.2重量份；及沸石粉（Zeolite）3.6至4.4重量份。一个比较好的实施态样是二氧化钛1重量份、乙二醇70重量份、水23重量份、表面活性剂2重量份及沸石粉4重量份。其它比例的配方，只要落在前述的范围内，都可以达到强化燃烧效率的目的而为本发明所主张。较佳的，表面活性剂可以使用十二烷基硫酸钠（Sodium Dodecyl Sulfate）。

由于催化助燃剂具有上述的成分，因此可以在协助燃料（可以是固态的，比如煤、可以是液态的，比如重油或汽油，甚至是气态的，比如天然气）燃烧时，增加氧气含量，借以强化燃烧效率。催化助燃剂增加氧气含量以强化燃烧效率主要通过以下几种作用。

第一、负氧作用。二氧化钛为㇐种光触媒原子，在燃烧室内经380nm可见光照射后（一般燃烧都会产生380nm的可见光），电子电洞对原子中的电子（带负电）吸收能量而穿越3.2eV的能隙至导电带，因电子的光还原（Photo Reduction）作用，使氧变成带负电的活泼性很高的氧，即活性氧（Activated Oxygen），留在原地（价电带）的电洞（带正电），因为电洞的光氧化（Photo Oxidation）作用（汽态），电洞会和二氧化钛表面上的OH反应（氧化），生成氧化性很高的OH^-自由基。活泼的OH^-自由基和带负电的活泼性很高的氧，会把有机物（碳氢化合物）分解，重新降解成为二氧化碳和水。

第二、富氧作用。空气的组成主要是由78%的氮气、21%的氧气及1%的稀有气体和杂质组成的混合物。一般的自然燃烧状态下，氧气浓度为21%。如果用比自然状态下，含氧量高的空气作为助燃空气时，即为富氧燃烧。由负氧作用得知带负电的活泼性很高的氧会与碳氢化合物完全燃烧降解成二氧化碳和水，另电极板效应（水的电解电位为1.23V）又将水（汽态）还原为H⁺与OH^-，如此周而复始循环。依实验得知，可增加2%~5%的含氧量，此即所谓的富氧作用。此外，伴随着富氧作用，理论空气需要量减少，且可提升燃烧时的火焰温度。此也为强化燃烧效率的因子。

第三、原子空轨域填补作用。氮的电子序为7，以学理的角度进行说明。1S2S2P在第二层应该要有4个轨域、8个电子，而氮气含有7个电子（也及第一层有2个电子、第二层有5个电子）。但以第二层的轨域数来看，应该要达到8个电子才会稳定，但却少掉3个电子（即所称的空轨域）。本发明可利用所产生的电子，将原先空轨域进行填补，使氮达到稳定的状态，而不与氧气结合，进而减少NOx产生的机率。但因本发明还有富氧的效果，因此除了空轨域的机制之外，在氧气足够的前提之下，还可降低进风量，减少过多的氮气，以增进燃烧效率。

第四、远红外线分解作用。本发明的催化助燃剂，在电解出氧气的同时，也会产生远红外线，利用碳分子膨胀系数不同的特性产生磨擦，进而将燃烧室内的结焦与结渣，温和的进行分解并参与燃烧，以增进燃烧效率。

由以上的说明，可以很清楚知道催化助燃剂的功能。从而，为了最佳化催化助燃剂的使用，本发明提出的强化燃烧效率的方法的第二个步骤是雾化该催化助燃剂（S02）。雾化的方式很多元，比如以高周波对催化助燃剂液面进行震荡以产生雾化效果、采用传统雾化喷嘴进行雾化，或是利用加热的方式进行雾化，都是可行的方式。重点是要能让催化助燃剂雾化后有效散布于空气中。接着，将雾化后的该催化助燃剂与空气混合以形成一混合雾气（S03）。最终，引导该混合雾气进入一燃烧室与一燃料进行燃烧，并维持该燃烧室的燃烧温度不低于300摄氏度（S04），其维持燃烧温度不低于300摄氏度的目的是要让二氧化钛在奈米结构下，能顺利进行光触媒反应。

另外，催化助燃剂的剂量与该燃料的用量间的比例落于一特定比例区间内，也就是使用的催化助燃剂的剂量有一定的限制，过多或太少都不会强化燃烧效率。通过实验的结果可知，该特定比例区间因燃料的不同而异。举例来说，若燃料为重油，则该特定比例区间为一公升催化助燃剂用于5,040公升至6,560公升重油；燃料为天然气，则该特定比例区间为一公升催化助燃剂用于5,040度至6,560度天然气；若该燃料为煤，则该特定比例区间为一公升催化助燃剂用于11.9公吨至13.1公吨煤。

本发明另提出一种强化燃烧效率的设备。请见图2，该图为该设备的实施例的之示意图。该强化燃烧效率的设备包含了：一催化助燃剂槽10、一雾化模组20、一抽气模组30、一燃烧室40、一燃料槽50、连接催化助燃剂槽10与雾化模组20的一催化助燃剂连通管12、连接抽气模组30与燃烧室40的一传输气管32，及连接燃料槽50与燃烧室40的一燃料连通管52。

催化助燃剂槽10，顾名思义，用于装盛催化助燃剂100。催化助燃剂100的流动可以靠重力，也可以加压为之。雾化模组20与该催化助燃剂槽10靠催化助燃剂连通管12间接连接。实际上，两者也可以直接相连。雾化模组20可用以将催化助燃剂槽10内的催化助燃剂100雾化，并与空气混合以形成一混合雾气。雾化模组20可进一步包含两个元件：一进量控制马达22与一雾化器24。进量控制马达22可以控制单位时间被雾化的催化助燃剂100的量，也就是维持前一实施例中所说的催化助燃剂100的剂量与燃料的用量间的比例落于一特定比例区间内。雾化器24则执行雾化，并将雾化后的催化助燃剂100受传输气管32内的负压而向传输气管32的一开口32a移动，以便与传输气管32一方来的空气（细空心箭号）混合形成混合雾气（开口32a旁的云雾状）。

抽气模组30可以是任何一种有负压的设备（例如：抽风机、鼓风机、吸风口等），将设备的外部空气120（粗空心箭号）引入输气管32中，以传送到燃烧室40中与燃料500进行燃烧。传输气管32过了开口32a，用以传输该混合雾气140（细空心虚箭号）。

燃烧室40包括了一入气孔42、一燃料入口44、燃烧空间46及一排气孔48。入气孔42与传输气管32的开口连接，用以接收该混合雾气140。燃料入口44用以接收燃料500。在本例中，燃料500是靠燃料连通管52来接收的，燃料500的流动是靠重力或压力则不限定。燃烧空间46（虚线框所绘示）是燃烧发生的场所，燃料500与混合雾气140经初步混合后即在此处进行燃烧。当然，这里所谓的燃烧，其程度较剧烈者可能以***形式呈现。排气孔48可将燃烧后的废气160排出燃烧室40。实际上，燃烧室40的形式可能是个锅炉、引擎等需要燃烧燃料运作的装置。

如同前一实施例所介绍，燃烧室40可维持燃烧温度不低于300摄氏度。催化助燃剂100的剂量与燃料500的用量间的比例也落与前述的特定比例区间内。催化助燃剂100包含：二氧化钛0.9至1.1重量份；乙二醇68至72重量份；水21至25重量份；表面活性剂1.8至2.2重量份；及沸石粉3.6至4.4重量份。该表面活性剂最好是十二烷基硫酸钠。

以上的实施例中公开的强化燃烧效率的设备适用于内燃机，比如车子的引擎；若要应用于外燃机，比如锅炉上，强化燃烧效率的设备元件可以改为如图3所示一般。相较于图2，图 3中的传输气管32没有开口32a，雾化器24也不再连接开口32a。取而代之的是雾化器24开口直接对上抽气模组30，雾化的催化助燃剂利用抽气模组30与设备的外部空气120混合，之后再送入燃烧室40。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。