專利名稱：可燃物質(zhì)脈沖爆轟發(fā)電方法及其發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種發(fā)電方法及發(fā)電系統(tǒng)。
現(xiàn)在電力生產(chǎn)最主要的熱動裝置是蒸氣動力裝置，主要由鍋爐、過熱器、汽輪機、冷凝器、給水泵等設(shè)備組成。燃料在鍋爐中燃燒使化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，水在鍋爐中定壓吸熱汽化成飽和蒸汽，飽和蒸汽在過熱器中吸熱后成為過熱蒸汽，蒸汽在汽輪機中做功，使軸轉(zhuǎn)動并帶動發(fā)電機發(fā)電，做功后的乏汽從汽輪機進(jìn)入冷凝器中向冷卻水放出熱量而凝結(jié)成水，給水泵將冷凝水又泵入鍋爐加熱完成朗肯循環(huán)，如此周而復(fù)始，由于設(shè)備強度問題，鍋爐熱損失、冷凝器等設(shè)備的熱損失，致使燃料能的利用率很低，系統(tǒng)輸出的有用功徘徊在31％左右，燃料能得不到盡可能的充分利用，使地球上儲備的一次性能源大量被浪費掉。
本發(fā)明的目的在于提供一種可燃物質(zhì)脈沖爆轟發(fā)電方法及其系統(tǒng)，利用可燃物質(zhì)在爆轟室內(nèi)的脈沖爆轟取代燃料的緩慢燃燒，使燃料能盡可能地得到充分利用。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用如下的技術(shù)方案可燃物質(zhì)脈沖爆轟發(fā)電方法，把預(yù)處理過的可燃物質(zhì)加入爆轟室，可燃物質(zhì)在爆轟室內(nèi)脈沖爆轟，爆轟所產(chǎn)生的大量高溫、高壓、高速氣態(tài)物質(zhì)由爆轟室噴出推動飛輪裝置做功進(jìn)而使發(fā)電裝置做功發(fā)電。
預(yù)處理過的可燃物質(zhì)為可燃物質(zhì)與壓縮空氣(氧氣)的比例混合物。
為實現(xiàn)以上的脈沖爆轟發(fā)電方法，本發(fā)明提供了一種可燃物質(zhì)脈沖爆轟發(fā)電系統(tǒng)，它由爆轟可燃物預(yù)處理加注裝置、爆轟室、飛輪裝置、發(fā)電裝置級聯(lián)以及它們的控制裝置組成。
系統(tǒng)還包括有抗沖擊、冷卻、隔聲、除塵等輔助裝置。
爆轟室由爆轟室主體和抗沖擊、隔聲裝置組成，爆轟室主體由爆轟燃料加注通道、爆轟室內(nèi)腔、點火引爆裝置、噴管、冷凝器組成。
飛輪裝置由飛輪主體、沖擊氣流腔及通道、換熱器、除塵收集設(shè)備、消聲裝置等組成，其中飛輪主體為飛輪與氣輪機的結(jié)合體。
爆轟室最好成對配置，以形成力偶作用于飛輪裝置。
爆轟室噴出的脈沖爆轟氣流以極大能量推動飛輪裝置轉(zhuǎn)動，由于飛輪的慣性和儲能釋能特性，使得脈沖爆轟停止時，飛輪仍能在一段時間內(nèi)轉(zhuǎn)動下去，直到飛輪裝置的轉(zhuǎn)速低于發(fā)電機裝置的額定轉(zhuǎn)速范圍，控制裝置將即時調(diào)整并引爆下一個脈沖爆轟，起到節(jié)約燃料的作用。其次，爆轟室噴管噴出的高能氣流直接推動飛輪裝置作功，省略了蒸汽動力發(fā)電系統(tǒng)中大能量消耗量的組成部分，從而使燃料能的利用率得到了進(jìn)一步提高，簡化了發(fā)電裝置，降低了成本。本發(fā)明所用的燃料可為金屬和非金屬燃料，甚至象垃圾、紙木屑、樹葉、廢塑料、干燥的草木等物質(zhì)也能作燃料，從而變廢為室。本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)不僅適合大型工業(yè)發(fā)電，而且適合城鄉(xiāng)、村鎮(zhèn)發(fā)電，還適用于家庭發(fā)電(利用家庭用煤氣或沼氣作燃料)、野外、山地發(fā)電等，具有廣闊的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明的原理框圖；圖2為爆轟室的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖3為飛輪裝置的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖4為爆轟室與飛輪裝置的配置示意圖；圖5為比例混合裝置及加注控制裝置的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖6為以煤作可燃物質(zhì)的發(fā)電系統(tǒng)框圖；圖7為以汞蒸汽作可燃物質(zhì)的發(fā)電系統(tǒng)框圖。
可燃物質(zhì)脈沖爆轟發(fā)電方法的原理為預(yù)處理過的可燃物質(zhì)在爆轟室內(nèi)脈沖爆轟發(fā)出具大的脈沖功率，燃料爆轟產(chǎn)生的大量高溫、高壓、高速氣態(tài)物質(zhì)通過爆轟室的噴管噴出推動飛輪裝置使軸轉(zhuǎn)動做功，利用飛輪裝置的儲能釋能作用，使可燃物質(zhì)爆轟(幾毫秒到幾十毫秒之間)產(chǎn)生的極高功率通過飛輪裝置相對緩慢地釋放出來，使發(fā)電機轉(zhuǎn)動發(fā)電，其原理框圖參見圖1。
以下結(jié)合以煤作可燃物質(zhì)的發(fā)電系統(tǒng)對本發(fā)明作詳細(xì)的描述。
參見圖6，煤在進(jìn)入爆轟室爆轟前，需經(jīng)過干燥、粉碎過篩并與壓縮空氣比例混合，然后經(jīng)過加注控制裝置的控制進(jìn)入爆轟室，如圖5所示，煤經(jīng)預(yù)處理后分別由P口進(jìn)入容器1，2并與由A口進(jìn)入的壓縮空氣比例混合。首先啟用容器1，混合可燃物質(zhì)進(jìn)入爆轟室爆轟作功，當(dāng)容器1內(nèi)的壓力值小于設(shè)定值時，其加注開關(guān)K1、K2自動關(guān)閉，系統(tǒng)的控制裝置控制容器2的加注開關(guān)K1′、K2′自動打開，使容器2中的混合可燃物質(zhì)進(jìn)入爆轟室爆轟作功，同時容器1將完成注煤、充氣達(dá)到設(shè)定的混合比例待用。容器1、2如此循環(huán)使用。爆轟室如圖2所示由爆轟室主體和抗沖擊、隔聲裝置3組成，爆轟室主體由爆轟燃料加注通道4、爆轟室內(nèi)腔5、點火引爆裝置6、噴管18、冷凝器7組成，加注通道4為厚板8上的微孔道，設(shè)計加注通道時需根據(jù)燃料種類求出微孔道的“臨界孔徑”與長度，以避免爆轟室火焰回火經(jīng)爆轟可燃物質(zhì)預(yù)處理加注裝置引爆大量燃料造成重大爆炸事故。冷凝器7的循環(huán)冷卻水由給水泵9泵入循環(huán)使用。點燃引爆裝置6將混合后的可燃物質(zhì)點燃爆轟后，所產(chǎn)生的大量高溫、高壓、高速氣態(tài)物質(zhì)將從噴管噴出推動飛輪裝置做功。如圖3所示，飛輪裝置由飛輪主體10、沖擊氣流腔及通道11、換熱器12、除塵收集設(shè)備13、消聲裝置14等組成，其中飛輪主體10是飛輪和汽輪機的結(jié)合體。沖擊氣流腔及通道11約束爆轟室噴出的氣流，使其通過飛輪葉片、換熱器、除塵收集裝置后排放。由于可燃物質(zhì)脈沖爆轟氣流能量極高，飛輪應(yīng)采用高強度材料如30GrMnSiNi2A、HP9Ni-4Co等合金剛、鈷基高溫合金、馬氏體不銹鋼等。如圖4所示，爆轟室最好成對配置，以便形成力偶作用于飛輪裝置。發(fā)電機裝置17的軸與飛輪的軸相連接，飛輪裝置帶動發(fā)電機裝置發(fā)電?？刂蒲b置控制整個系統(tǒng)的自動運行，利用現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行常規(guī)設(shè)計即可實現(xiàn)，不再詳述，這里只闡述一下對爆轟頻率的控制原理，即當(dāng)飛輪裝置的轉(zhuǎn)速低于發(fā)電機裝置的轉(zhuǎn)速時，及時引爆下一個脈沖爆轟，當(dāng)飛輪裝置的轉(zhuǎn)速高于發(fā)電機裝置的轉(zhuǎn)速時，及時調(diào)整燃料加注量。
為了適應(yīng)大容量發(fā)電機的需要并考慮到材料強度問題，可采用爆轟室組和裝在一個軸上的飛輪裝置組帶動大容量發(fā)電機發(fā)電。
如圖7所示，以汞蒸汽作可燃物質(zhì)時，由于汞和氧化汞具有毒性，需設(shè)置防汞(氧化汞)泄露密閉裝置和汞燃料爆轟后處理裝置，使爆轟后生成的氧化汞通過后處理裝置分解為汞和氧氣，汞再回到預(yù)處理加注裝置進(jìn)入爆轟室重新利用。這樣就使汞燃料成為可再生燃料，解決了地球上一次性能源的消耗、儲備、利用等問題。
權(quán)利要求
1.可燃物質(zhì)脈沖爆轟發(fā)電方法，其特征在于，把預(yù)處理過的可燃物質(zhì)加入爆轟室，可燃物質(zhì)在爆轟室內(nèi)脈沖爆轟，爆轟所產(chǎn)生的大量高溫、高壓、高速氣態(tài)物質(zhì)由爆轟室噴出推動飛輪裝置做功進(jìn)而使發(fā)電裝置做功發(fā)電。
2.如權(quán)利要求1所述的爆轟發(fā)電方法，其特征在于，預(yù)處理過的可燃物質(zhì)為可燃物質(zhì)與壓縮空氣(氧氣)的比例混合物。
3.可燃物質(zhì)脈沖爆轟發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)由爆轟可燃物預(yù)處理加注裝置、爆轟室、飛輪裝置、發(fā)電裝置級聯(lián)以及它們的控制裝置組成。
4.如權(quán)利要求3所述的脈沖爆轟發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)還包括有抗沖擊、冷卻、隔聲、除塵等輔助裝置。
5.如權(quán)利要求3所述的脈沖爆轟發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，爆轟室由爆轟室主體和抗沖擊、隔聲裝置組成，爆轟室主體由爆轟燃料加注通道、爆轟室內(nèi)腔、點火引爆裝置、噴管、冷凝器組成。
6.如權(quán)利要求3所述的脈沖爆轟發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，飛輪裝置由飛輪主體、沖擊氣流腔及通道、換熱器、除塵收集設(shè)備、消聲裝置等組成，其中飛輪主體為飛輪與氣輪機的結(jié)合體。
7.如權(quán)利要求3或5所述的脈沖爆轟發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，爆轟室最好成對配置，以形成力偶作用于飛輪裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新的發(fā)電方法及系統(tǒng),是把預(yù)處理過的可燃物質(zhì)送入爆轟室內(nèi)爆轟,爆轟所產(chǎn)生的高速、高壓、高溫氣體由爆轟室噴出推動飛輪裝置做功進(jìn)而使發(fā)電裝置做功發(fā)電。本發(fā)明燃料可為一切金屬或非金屬可燃物質(zhì),既可用于大型工業(yè)發(fā)電,也可用于中小型發(fā)電。
文檔編號F23K1/00GK1177704SQ9711449
公開日1998年4月1日 申請日期1997年9月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月3日
發(fā)明者趙繼強 申請人:趙繼強