氢气发电机组案例
氢气发电机组案例
氢气发电机组案例

  一提到氢气,很容易让国人想起我们国家在上个世纪60年代震惊世界的关于氢弹的核试验。它的出现,直接改变了世界军事力量的格局。

         同样,作为大自然最为丰富的氢元素,一旦轻易被分离和使用,同样将改变世界一直被碳元素垄断的能源格局。

    氢气,百度上这样的描述的:危险特性:第2.1类易燃气体。与空气混合能形成爆炸性混合物,遇热或明火即爆炸。气体比空气轻,在室内使用和储存时,漏气上升滞留屋顶不易排出,遇火星会引起爆炸。氢气与氟、氯、溴等卤素会剧烈反应。爆炸极限:4.1~74.1%(V/V),说明氢气在空气中的含量在此范围时,遇到火源就有爆炸的可能。

      当项目立项之后,想了解氢气发动机在国内使用情况,经过一番查找后了解到,竟然没有一家公司生产过类似的发动机,有两家公司号称能生产,但是提出要求看样机时就态度180转变,想必仅仅是号称。后经朋友介绍,有两家可以合作开发,心中大喜,但是试验的过程并不顺利,努力了半年困难重重,最终避免不了失败的结局。此时,心头不仅冒冷汗,定金已收,客户的项目已经上马,如果现在关停项目,将对客户造成重大损失,开弓没有回头箭了,只能靠自己硬着头皮搞开发了。

          燃烧速度快,爆炸极限宽泛是氢气最大的特点,要想驾驭这个速度极快,脾气暴躁的家伙,我们在部件的选型上,方案的设计上,在测试过程中遇到极大的挑战。

首先在混合气体的采购上,就遇到很大的阻力。

           我们找到很多的气体供应商不愿意提供该燃气,因为两种混合气体配装到一个高压容器是非常危险的过程。在灌输的过程,其他气体很容易混入而可能导致爆炸的可能。同样,运输时候也要非常严格,装满氢气瓶的运输车就像一个流动威力强大的炸弹,一旦发生交通事故后果将不堪设想。

在动力的选择上,历经多次的方案改变。

           我们首先采用的是缸内直喷的发动机作为动力,但是,由于市场没有可以选择高性能的直喷发动机进行改造,故用普通型的发动机进行改造而成。缸内直喷对发动机的部分硬件要求强度很高,特别是缸内部分的喷嘴,此部位工作环境特别恶劣,温度较高,同时对于燃烧室的形状有不同工作要求。

      我们尝试此方案的初衷是缸内直喷的工作效率比其他进气方式效率可以提高10%-15%左右,同时是缩短易燃易爆的氢气在发动机内部所走的路程,尽力缩小其在发动机内部的活动范围。但是由于部分零部件的工艺和强度达不到要求,最后不得不放弃此方案。

     后来又尝试了简单的不带中冷和增压的发动机。这种发动机有一好处就是部件少,故障率和稳定性提高了,但是对于热值较低高氢混合气来说,机组的功率又很难提上去。在中国,按照发动机重量计算成本的现实中,采用笨重的发动机往往就意味着你的产品性价比不高,对于今后市场化产生很大的阻力,这是一个非常现实的矛盾。

     同样我们也采用国产性价比高、市场保有量高的带增压中冷型发动机的方案,主要的原因有几个。1,发动机的技术不算先进,但是技术相对成熟.2,发动机价格低,市场保有量大,零部件供应方便并且速度快,调整方案也十分方便。

在发动机燃气供应系统选型上,也经历多次的方案改变

     开始我们采用了增压前预混的燃气进气方式,氢气所通过的是包括增压器,中冷器,进气支管等很长的路径。预混后的混合气是在爆炸极限内的,所以发电机组在启动和关停时放炮最为频繁,在测试的过程中同时损坏多个混合器。可以想象,这个方案最终无法成功。

     经过多伦的验证和测试,最终我们选用了在离气缸最近地方的燃料供应与控制系统,采用针准和可调的燃气喷射系统。经过多伦的测试之后,这个方案非常成功,效果十分明显。

在安全保护系统上,我们一开始就高规格配置

     在测试过程中,经历不少惊险场面。刚开始由于防爆阀不工作,发电机组一启动就回火放炮,此过程中炸坏5个混合器和两次的进气管路被顶开,

     虽然在测试的过程中,放炮声多次出现,但是在安全上我们做足了功夫。我们主要是主要在三个方面进行防备:在发动机上,我们在进气支管安装多个泄压式防爆装置,在进气管路安装防爆型截止阀,安装氢气专用阻火器等,在关键时刻可以快速关停发动机和却断燃气供应。在输气方面:汇流排我们采用全铜的材质,并将氢气瓶移离到房子外面通风处进行放置。在测试的现场,我们采用两个20KW大风机进行抽排,确保测试机房氢气的浓度。

氢气一役,天下天平。

     关于高氢气发电机组的测试成功,公司付出极大的时间成本和大笔的研发费用,对于一个势单力薄的民营公司来说,亚历山大!但是我们不后悔,制造高性能的新能源发电产品,我们此志不渝,不轻言放弃。

         氢气发动机、氢气发电机组的测试成功,离不开公司的工程师和同事无畏付出和大胆的设想,同样离不开中科院和北京大学相关技术人员的大力支持。再次感恩!

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