器；4一 4主氣流；4一 5燃燒室；4一 6灰份斗；4一 7灰份斗外側(cè)隔離閥；4一 8再燃燒室及灰份沉降室；4一 9內(nèi)腔隔隔熱層；4一 10側(cè)氣流入口 ；4一11燃料斗外側(cè)隔離閥；4一 12加料口。
[0022]圖5:固體燃料內(nèi)燃機(jī)單爐機(jī)燃燒系統(tǒng)圖
5— I點(diǎn)火裝置；5— 2主燃?xì)饬鳎? — 3燃燒爐；5 — 4灰份斗；5 — 5灰份斗外側(cè)隔離閥；5 — 6再燃燒室及灰份沉降室；5— 7 ;內(nèi)壁隔熱材料5 — 8側(cè)氣流入口；5 — 9燃燒爐密封蓋。
[0023]單爐機(jī)不設(shè)燃料斗，爐內(nèi)燃料耗盡時(shí)，停機(jī)加料，允許燃燒后產(chǎn)生爐渣，加料前排除爐渣，因此可使用結(jié)焦燃料，如有煙煤；也可使用形煤(如蜂窩煤)。他適用于連續(xù)運(yùn)行時(shí)間不長(zhǎng)的田間動(dòng)力。
[0024]其它補(bǔ)充。
[0025]壓縮機(jī):其機(jī)型應(yīng)與發(fā)動(dòng)機(jī)功率設(shè)計(jì)相適應(yīng)。
[0026]固體燃料:采用不結(jié)焦的塊狀燃料，塊粒大小適應(yīng)于機(jī)型。
[0027]燃燒爐:燃燒爐上開口三分之二面積接燃料斗，燃燒爐大小適應(yīng)進(jìn)氣量，考慮的主要因素是氣流速度。
[0028]燃料斗:燃料斗大小決定于發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)功率及連續(xù)運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)，同時(shí)與常用燃料的密度和燃燒值有關(guān)，大而有余較好。燃料斗材料用優(yōu)質(zhì)厚鋼板，形狀采用圓形無縫較好，通過試壓。密封蓋用精加工的法蘭盤對(duì)接而成。燃料斗與固體燃燒室必須呈上下位置關(guān)系，固體燃燒室在下，固體燃燒室內(nèi)燃料消耗成灰份排除后，燃料斗燃料自動(dòng)下落補(bǔ)充。
[0029]灰份沉降室:灰份沉降室空間大，氣流緩慢，其作用是將硬質(zhì)微粒和大部份灰份沉降，使作功氣流不損害發(fā)動(dòng)機(jī)部件。但由于氣壓較高，輕質(zhì)微塵沉降困難，若發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣不符合排放標(biāo)準(zhǔn)，可在尾氣出口前再設(shè)沉降室，也可將尾氣經(jīng)水體排出，則微塵及強(qiáng)酸性氣體均不被排放，這需要設(shè)置尾氣凈化水箱，并經(jīng)常加水。
[0030]燃燒室至再燃燒室火焰輸出口:此段為高溫工作區(qū)，外壁采用承受高壓鋼板，內(nèi)壁固貼高溫絕熱材料。其一是降低外壁鋼材工作溫度，其二是減小熱能損耗。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種使用塊狀固體燃料的內(nèi)燃機(jī):它是一種將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，它基于燃?xì)廨啓C(jī)的工作原理； 其特征是:使用塊狀固體燃料作為能源，由壓縮空氣助燃，固體燃料在燃燒爐內(nèi)燃燒，燃料要求不結(jié)焦，灰份為松散粉狀，由通過燃燒爐的氣流帶出，燃燒爐之后接再燃燒室，再燃燒室橫切面較大，氣流緩慢，灰份在此沉降，同時(shí)再燃燒室再度混入壓縮的新鮮空氣，燃燒由燃燒爐排出的一氧化碳及蒸餾物，經(jīng)再燃燒室處理，輸出潔凈的高壓高熱氣體，經(jīng)氣輪機(jī)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，或?qū)⒏邏焊邿釟怏w通入密閉水體產(chǎn)生高壓蒸汽(以下敘述中稱:內(nèi)熱式蒸汽發(fā)生室)，用于驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)；通過控制燃燒爐空氣供應(yīng)量實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功率調(diào)控； 該種內(nèi)燃機(jī)由以下部件組成:空氣壓縮機(jī)、助燃?xì)饬鞣峙淦?、燃燒爐、燃料斗、再燃燒室、灰份沉降室、灰份斗、氣輪機(jī)(或內(nèi)熱式蒸汽發(fā)生室+蒸汽輪機(jī))組成； 壓縮機(jī):當(dāng)系統(tǒng)用于大型火電動(dòng)力時(shí)，壓縮機(jī)使用恒外動(dòng)力，功率穩(wěn)定，便于調(diào)控；通過控制壓縮機(jī)調(diào)整功率輸出或?qū)崿F(xiàn)停機(jī)；當(dāng)系統(tǒng)用于公路運(yùn)輸或農(nóng)村機(jī)械動(dòng)力時(shí)，則啟動(dòng)后壓縮機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)自身動(dòng)力驅(qū)動(dòng),壓縮機(jī)由一個(gè)獨(dú)立的氣輪機(jī)(氣輪機(jī)I)驅(qū)動(dòng)，動(dòng)力輸出由另一氣輪機(jī)(氣輪機(jī)2)完成，當(dāng)外負(fù)荷增大時(shí)，氣輪機(jī)2轉(zhuǎn)速降低,系統(tǒng)壓力增大,氣輪機(jī)I功率增大，壓縮機(jī)功率增大，系統(tǒng)功率增大，是一個(gè)正反饋，當(dāng)外負(fù)荷減少時(shí)，系統(tǒng)功率也會(huì)減小，其過程也是正反饋；壓縮機(jī)最大功率狀態(tài)下的進(jìn)氣量決了系統(tǒng)所能輸出的最大功率； 助燃?xì)饬鞣峙淦?它的作用是將高壓助燃?xì)饬鞣殖芍鳉饬骱蛡?cè)氣流，主氣流灌入燃燒爐，燃燒固體燃料，側(cè)氣流繞過燃燒爐進(jìn)入再燃燒室，燃燒從燃燒爐排出的蒸餾物和一氧化碳; 側(cè)氣流閥:側(cè)氣流閥的最小閥值，能保證再燃燒室完全燃燒蒸餾物和一氧化碳，在使用某種特定燃料時(shí)，或使用的燃料粒度變化較大時(shí)，側(cè)氣流閥最小閥值的檔卡位置必須通過試機(jī)修正；側(cè)氣流閥的最大閥值使壓縮空氣全部通過側(cè)氣流閥，燃燒爐無空氣供給而停機(jī)；當(dāng)壓縮機(jī)使用系統(tǒng)自身動(dòng)力(氣輪機(jī)I)驅(qū)動(dòng)時(shí)，側(cè)氣流閥用于此控制發(fā)動(dòng)機(jī)功率，或?qū)崿F(xiàn)停機(jī)； 水霧化器:當(dāng)大型發(fā)動(dòng)機(jī)以無煙煤作燃料時(shí)，燃燒爐內(nèi)中心溫度過高，會(huì)發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象，水霧化器將適量水霧化，隨主助燃?xì)饬鬟M(jìn)入燃燒爐，降低爐內(nèi)溫度，防止結(jié)焦，產(chǎn)生的一氧化碳和氫氣經(jīng)再燃燒室燃燒；若使用木材、木碳或結(jié)桿成形燃料時(shí)，則不使用水霧化器；水霧化器應(yīng)當(dāng)在系統(tǒng)正常工作時(shí)使用，在啟動(dòng)階段不能使用； 燃燒爐:燃燒爐盛裝塊狀燃料，主助燃?xì)饬鲝囊粋?cè)的下部進(jìn)入燃燒爐燃燒燃料，并帶走灰份從另一側(cè)上部排出，燃燒爐爐腔設(shè)計(jì)應(yīng)保證塊狀燃料不進(jìn)入氣流死角，且灰份能被氣流帶走；燃燒爐上方與進(jìn)氣口同側(cè)連通燃料斗下口，隨著燃燒的進(jìn)行，燃燒爐內(nèi)塊狀燃料體積減小最終化為灰份全部排出，在此過程中，燃料斗內(nèi)燃料因重力作用自動(dòng)下降補(bǔ)充到燃燒爐，直至燃料斗燃料用完；燃燒爐上口三分之二面積由燃料斗下口占據(jù)，另外三分之一面積為燃燒爐的火焰出口 ；火焰出口的氣流速度僅限于帶走爐內(nèi)灰份，而不應(yīng)將細(xì)小顆粒的燃料帶出； 燃料斗:燃料斗上部為柱形，下部呈斗形，斗口與下部燃燒爐相接，燃料斗與燃燒爐處于同一壓力系統(tǒng)，與外環(huán)境隔絕；向燃料斗填裝燃料時(shí)，系統(tǒng)必需處于停機(jī)狀態(tài)，系統(tǒng)壓力與外環(huán)境一致，并排除斗內(nèi)的有毒氣體(如一氧化碳等)；若系統(tǒng)需要連續(xù)運(yùn)行，則燃料斗分主燃料斗和副燃料斗，主燃料斗在副燃料斗的上方，副燃料斗在燃燒爐上方與燃燒爐相連，當(dāng)主燃料斗燃料耗盡時(shí)(注:用光電偵測(cè)儀偵測(cè)副燃料斗頂部是否停放燃料，以判定主燃料斗是否已空，并且可以順利關(guān)閉主燃料斗內(nèi)側(cè)閘閥)，先關(guān)閉主燃料斗內(nèi)側(cè)閘閥隔斷主燃料斗與副燃料斗的連接，然后將主燃料斗內(nèi)的高壓氣體通過噴嘴排出在火焰上，以免一氧化碳排放到空氣中，當(dāng)主燃料斗恢復(fù)常壓后，開啟主燃料斗外側(cè)閘閥，使與加料口連通，將特定數(shù)量(裝滿主燃燒斗，但不防礙閘閥的關(guān)閉)的燃料從加料口裝入主燃料斗，若人工操作，須帶防護(hù)面具，以免一氧化碳中毒；裝填燃料完畢，關(guān)閉主燃料斗外側(cè)閘閥，切斷主燃料斗與外環(huán)境連接，從排氣管向主燃燒斗壓氣，使壓力與系統(tǒng)平衡，關(guān)閉排氣管，開啟主燃料斗內(nèi)側(cè)閘閥與副燃料斗連接，塊狀燃料因重力作用自動(dòng)向下補(bǔ)充，在此過程中，副燃料斗內(nèi)的燃料必需滿足系統(tǒng)消耗； 再燃燒室:再燃燒室的作用是使高溫氣體短暫停留，以燃燒一氧化碳和蒸餾物，所需氧氣來自側(cè)氣流，同時(shí)使灰份沉降至再燃燒室下方的灰份斗，經(jīng)過完全燃燒和灰份沉降后的高溫高壓氣體用于驅(qū)動(dòng)氣輪機(jī)或通入內(nèi)熱式蒸汽發(fā)生室產(chǎn)生高壓蒸汽； 灰份斗:當(dāng)灰份斗填滿灰份時(shí)，要進(jìn)行清理，若需在系統(tǒng)運(yùn)行同時(shí)清理灰份，需先關(guān)閉灰份斗內(nèi)側(cè)隔離閥使灰份斗與再燃燒室隔斷，然后緩慢排出灰份斗內(nèi)的高壓氣體，再打開灰份斗外側(cè)隔離閥，排出灰份，清理完畢，關(guān)閉灰份斗外側(cè)隔離閥，從排氣管向灰份斗壓入空氣，使壓力與再燃燒室接近，關(guān)閉排氣管，再開啟灰份斗內(nèi)側(cè)隔離閥與再燃燒室連接，以免系統(tǒng)失壓； 燃料:固體燃料內(nèi)燃機(jī)使用塊狀固體燃料，其粒度大小要與燃料斗下口徑相適應(yīng)(注:燃燒斗的內(nèi)側(cè)閘閥、外側(cè)閘閥、燃料斗下口，三者口徑相同)，塊狀燃料的形狀應(yīng)近于粒形，最大直徑應(yīng)小于燃料斗下口徑的四分之一(注:若為矩形口，則以其短邊尺寸為參照)，以免卡住料口 ；相對(duì)于燃燒爐尺寸，燃料粒度不能太小，以免通氣狀況呈阻塞狀態(tài)； 發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火:在燃燒爐前設(shè)置點(diǎn)火裝置，給主助燃?xì)饬骰烊肷倭靠扇細(xì)怏w或霧化汽油，使用電火花點(diǎn)火，這樣，啟動(dòng)時(shí)進(jìn)入燃燒爐的氣體為含有一定量氧氣的火焰，當(dāng)固體燃料點(diǎn)燃后，停止供給燃?xì)饣蛉加停? 動(dòng)力輸出: 方式1:空氣壓縮機(jī)使用恒外動(dòng)力時(shí),高溫高壓氣體+氣輪機(jī)(動(dòng)力輸出)； 方式2:空氣壓縮機(jī)使用恒外動(dòng)力時(shí)，高溫高壓氣體+內(nèi)熱式蒸汽發(fā)生室+蒸汽輪機(jī)(動(dòng)力輸出)； 方式3:高溫高壓氣體+氣輪機(jī)I (驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī))+氣輪機(jī)2 (動(dòng)力輸出)； 內(nèi)熱式蒸汽發(fā)生室:由再燃燒室排出的高溫高壓氣體，通入密閉水體,產(chǎn)生高壓蒸汽，用于驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)，大型動(dòng)力系統(tǒng)選用，主要用于火電動(dòng)力； 蒸汽發(fā)生室可在不停機(jī)狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)補(bǔ)水(詳見另一申請(qǐng)《一種內(nèi)燃式蒸汽發(fā)生器》)。
【專利摘要】一種使用塊狀固體燃料的內(nèi)燃機(jī)，使用塊狀固體燃料作為能源，由壓縮空氣助燃，固體燃料在燃燒爐內(nèi)燃燒，燃料要求不結(jié)焦，灰份為松散粉狀，由通過燃燒爐的氣流帶出，燃燒爐之后接再燃燒室，再燃燒室橫切面較大，氣流緩慢，灰份在此沉降，同時(shí)再燃燒室再度混入壓縮的新鮮空氣，燃燒由燃燒爐排出的一氧化碳及蒸餾物，經(jīng)再燃燒室處理，輸出潔凈的高壓高熱氣體，經(jīng)氣輪機(jī)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，或?qū)⒏邏焊邿釟怏w通入密閉水體產(chǎn)生高壓蒸汽，用于驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)；通過控制燃燒爐空氣供應(yīng)量實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功率調(diào)控。
【IPC分類】F02C3-26
【公開號(hào)】CN104712430
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310679727
【發(fā)明人】謝長(zhǎng)清
【申請(qǐng)人】謝長(zhǎng)清
【公開日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2013年12月15日