本发明涉及能源领域，尤其是发电设备领域，具体为一种水反应金属燃料旋流冲压发电系统。
背景技术
目前，我国现阶段拥有的发电方式主要包括：光伏发电、风力发电、水力发电、核能发电、火力发电等。然而，现有的发电方式均存在一定的缺陷。
光伏发电厂地面应用时有间歇性，一般在晚上或者阴雨天气很少发电。另外，光伏发电目前价格较高，为常规电价的5-15倍。进一步，光伏发电的能量密度低，绝大多数地区和大多数日照时间内都低于1kw/m2。
而风力发电则存在如下缺点：1）在生态系统上，会干扰鸟类的生活，发电不稳定，不可控；2）风力发电需要占用大量的土地，且发电成本高；3）风力发电会产生巨大的噪音，且技术还不够成熟。
水力发电单机容量有限制，建厂投资高，容量增加难，会破坏生态环境。
核能发电厂热效率较低，因而会比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境里，故核能电厂的热污染较严重。同时，核电厂的反应器内有大量的放射性物质，如果在事故中释放到外界环境，会对生态及民众造成伤害。
在发电过程中，火力发电厂所排出的粉尘会对电站附近造成粉煤灰污染，对人们的生活以及植物的生长造成不良影响。同时，火力发电厂以化石燃料作为能源，其发电过程会排出大量的so2、nox等酸性气体，使酸雨量增大，并导致煤炭的大量消耗。
因此，迫切需要一种新型发电系统，以解决上述问题。
技术实现要素：
本发明的发明目的在于：针对现有的发电方式普遍存在效率低、污染环境、燃料消耗大等缺陷的问题，提供一种水反应金属燃料旋流冲压发电系统。本发明采用人工通气空化和旋流冲压，有效提高了涡轮机组前的温度和速度，使效率增加。同时，本发明实现了常温、常压条件下水和金属颗粒可控持续反应，成本低廉，效率高，采用其作为发电系统的动力源，实现了发电系统的连续、稳定发电。进一步，本发明采用水与金属反应，降低了燃料成本，且对生态环境无污染，且具有较高的发电效率和适应性，具有极高的应用价值。本发明构思巧妙，设计合理，并能适应各种工况，具有较好的应用前景，值得大规模推广和应用。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种水反应金属燃料旋流冲压发电系统，包括储水容器、高压泵、高压动力系统、水压稳定单元、机匣、旋流发生器、供气系统、冲压锥体、燃烧室、涡轮机组、发电机组、废气处理装置、金属颗粒供给系统，所述旋流发生器、冲压锥体、燃烧室依次设置在机匣内，所述金属颗粒供给系统与燃烧室相连且金属颗粒供给系统能向燃烧室内提供金属颗粒以满足金属颗粒与水在燃烧室内反应的需要；
所述储水容器、高压泵、水压稳定单元、设置在机匣内的旋流发生器依次相连且储水容器内的水依次经高压泵加压、水压稳定单元稳压后能流入机匣的旋流发生器并产生高速水流，所述高压动力系统与高压泵相连且高压动力系统能够向高压泵输出动力进而带动高压泵高速旋转；
所述旋流发生器、冲压锥体、燃烧室沿机匣轴向依次设置且经旋流发生器流出的流体与空气的混合物依次经冲压锥体作用、燃烧室反应后产生高温高速蒸汽，所述供气系统与机匣相连且供气系统提供的气体与高速水流混合后再流经冲压锥体；
所述涡轮机组与燃烧室相连且燃烧室内产生的高温高速蒸汽能带动涡轮机组转动，所述涡轮机组与发电机组同轴相连且涡轮机组能带动发电机组转动进而发电，所述废气处理装置与机匣相连且废气处理装置能用于废气的处理。
所述废气处理装置为废气收集装置。
所述高压动力系统为柴油机或汽油机或电机中的一种或多种。
所述供气系统为若干个且供气系统均布于机匣上。
所述金属颗粒供给系统为铝粉颗粒供给系统，或镁粉颗粒供给系统，或镁铝混合颗粒供给系统。
所述水压稳定单元包括蓄能器、截止阀，所述储水容器、高压泵、蓄能器、旋流发生器依次相连，所述截止阀设置在蓄能器与旋流发生器之间的管道上且通过截止阀能调节单位时间内进入燃烧室的水流量。
所述高压泵、水压稳定单元、旋流发生器所在直线与机匣的轴向不在同一直线上。
所述高压泵、水压稳定单元、旋流发生器所在直线与机匣的轴向相垂直。
针对前述问题，本发明提供一种水反应金属燃料旋流冲压发电系统。该发电系统包括储水容器、高压泵、高压动力系统、水压稳定单元、机匣、旋流发生器、供气系统、冲压锥体、燃烧室、涡轮机组、发电机组、废气处理装置、金属颗粒供给系统，旋流发生器、冲压锥体、燃烧室依次设置在机匣内。本发明中，储水容器可以为水池。
其中，储水容器、高压泵、水压稳定单元、设置在机匣内的旋流发生器依次相连，储水容器内的水先经高压泵加压，经高压泵输出的高压水流入水压稳定单元，再流入旋流发生器；高压动力系统与高压泵相连，其用于为高压泵输出动力，进而带动高压泵高速旋转；旋流发生器、冲压锥体、燃烧室沿机匣轴向依次设置在机匣内，旋流发生器、冲压锥体、燃烧室、涡轮机组依次相连；旋流发生器流出的流体，依次流经冲压锥体、燃烧室。高压水流入旋流发生器后，会产生高速的流体；高压水流入旋流发生器，流出后的部分高速水流与管壁接触产生汽化，根据空化理论，在通入空气作用下，在管壁内高速流动；供气系统与机匣相连，供气系统会提供空气，在高速水流和机匣之间形成空泡，使高速水流与管壁隔离，使得流体在空化条件下在管壁内高速流动。之后，液态水、水蒸气、空气混合后的高速流体通过冲压锥体后温度、压力上升，进入燃烧室内，部分高温、高压、高速水蒸气与燃烧室内的金属颗粒进行反应，放出大量的热，使燃烧室内金属颗粒和水充分反应，部分液态水吸收金属颗粒与水反应放出的热量，转化为水蒸气。燃烧室产生大量的高温高速蒸汽进入涡轮机组中，并带动涡轮机组转动；同时，涡轮机组与发电机组同轴相连，涡轮机组转动时带动发电机组同步运行进而发电；废气处理装置与机匣相连，通过废气处理装置对产生的废气进行处理。本发明中，废气处理装置可以为废气收集装置，废气收集装置设置在机匣的末端。
进一步，本发明中高压动力系统可以为柴油机或汽油机或电机中的一种或多种。
作为优选，供气系统为若干个，并均匀分布在机匣上。作为优选，金属颗粒供给系统中的金属颗粒为铝粉或镁粉。
本发明还包括水压稳定单元。进一步，水压稳定单元包括蓄能器、截止阀，储水容器、高压泵、蓄能器、旋流发生器依次相连，截止阀设置在蓄能器与旋流发生器之间的管道上。
本申请中，高压泵、蓄能器与机匣里的旋流发生器相连，经高压泵输出的水流入蓄能器，再流入旋流发生器，截止阀在蓄能器与旋流发生器之间的管道上。旋流发生器、冲压锥体、燃烧室依次设置在机匣内，供气系统与机匣相连，供气系统为若干个，并均匀分布在机匣上。旋流发生器、冲压锥体、燃烧室、喷管依次设置在机匣的轴线上。金属颗粒供给系统与燃烧室相连，金属颗粒供给系统会供给燃烧室铝粉或镁粉。供气系统会提供空气，形成空泡，使高速水流与管壁隔离，使得流体在空化条件下在管壁内高速流动，进而通过冲压锥体后能够与金属颗粒发生反应。进一步，高压泵、水压稳定单元、旋流发生器所在直线与机匣的轴向不在同一直线上；高压泵、水压稳定单元、旋流发生器所在直线与机匣的轴向相垂直。
水反应金属燃料旋流冲压发电系统工作时，用高压动力系统带动高压水泵，经高压泵输出的水流入蓄能器，通过调节截止阀调节单位时间内进入燃烧室的水流量。高压水流入旋流发生器，流出后的部分高速水流与管壁接触产生汽化；根据空化理论，在通入空气作用下，流体出现空化，使得流体在空化条件下在管壁内高速流动。高速水流和部分气体的混合流体流经冲压锥体后，压力和温度迅速上升，部分液态水产生汽化。高温的液态水和水蒸气流经冲压体后，进入燃烧室，与金属颗粒进行反应，放出大量的热；此时，水是氧化剂，金属颗粒是燃料。部分液态水吸收金属颗粒与水反应放出的热量，转化为水蒸气，促使燃烧室产生大量的高温高速蒸汽。燃烧室产生大量的高温高速蒸汽，推动涡轮机组，涡轮机组与发电机组同轴相连，涡轮机组依靠蒸汽的膨胀力带动发电机进行发电。
综上所述，本发明提供一种水反应金属燃料旋流冲压发电系统，其利用人工通气空化和旋流冲压，提高了发电效率，克服了现有发电技术所存在的缺陷。本发明中，水反应金属燃料旋流冲压发电系统工作时，用动力机械带动高压水泵，高压水经过旋流发生器，将在管壁内高速流动，根据空化理论，高速运动水流与管壁固体接触表面会产生汽化，同时，将压缩空气采用一定的方式注入管壁内，以保证产生超空化的条件，这样管壁内的流体能够维持高速流动；高速水流和部分汽体的混合流体流经冲压锥体后，压力和温度迅速上升，部分液态水产生汽化；液态水和水蒸气流经冲压体后，进入燃烧室，与固体金属颗粒进行反应，此时水是氧化剂，固体金属颗粒是燃料，燃烧室产生大量的高温高速蒸汽。蒸汽推动涡轮机组，涡轮机组依靠蒸汽的膨胀力带动发电机进行发电。本发明设计合理，具有很好的应用前景。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1）本发明采用水反应，生成电能，与其它发电模式相比，发电功率稳定，环境污染小，对于海岛大功率发电是最佳的解决方案；
2）本发明中，所采用的燃料价格低廉、易得，化学稳定性好，易于存储和运输，具有较好的安全性，能够满足长时间、连续、稳定发电的需要；
3）本发明构思巧妙，设计合理，结构简单，发电效率高，具有很好的应用前景。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为本发明中水反应金属燃料旋流冲压发电系统的整体结构示意图。
图2为本发明中水反应金属燃料旋流冲压发电系统的工作过程示意图。
图中标记：1、储水容器，2、高压泵，3、高压动力系统，4、蓄能器，5、截止阀，6、机匣，7、旋流发生器，8、供气系统，9、冲压锥体，10、燃烧室，11、涡轮机组，12、发电机组，13、废气收集装置，14、金属颗粒供给系统。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例1
如图所示，本实施例的发电系统包括储水容器、高压泵、高压动力系统、水压稳定单元、机匣、旋流发生器、供气系统、冲压锥体、燃烧室、涡轮机组、发电机组、废气处理装置、金属颗粒供给系统，旋流发生器、冲压锥体、燃烧室依次设置在机匣内。本实施例中，储水容器采用水池，高压动力系统采用柴油机，废气处理装置采用废气收集装置。本实施例中，废气收集装置设置在机匣的末端。
储水容器、高压泵、水压稳定单元、旋流发生器依次相连，储水容器内的水经高压泵加压、水压稳定单元后能流入机匣的旋流发生器，并产生高速水流。本实施例中，水压稳定单元包括蓄能器、截止阀，储水容器、高压泵、蓄能器、旋流发生器依次相连，截止阀设置在蓄能器与旋流发生器之间的管道上，通过截止阀能调节单位时间内进入燃烧室的水流量。高压动力系统与高压泵相连，高压动力系统能够向高压泵输出动力进而带动高压泵高速旋转。旋流发生器、冲压锥体、燃烧室依次设置在机匣的轴线上，经旋流发生器流出的流体与空气的混合物依次经冲压锥体作用、燃烧室反应后产生高温高速蒸汽。供气系统与机匣相连，供气系统提供的气体与高速水流混合后再流经冲压锥体。
同时，涡轮机组与燃烧室相连，燃烧室内产生的高温高速蒸汽带动涡轮机组转动；涡轮机组与发电机组同轴相连且相匹配，涡轮机组带动发电机组转动，进而发电。另外，废气收集装置与机匣相连，从而对产生的废气进行收集处理。
进一步，本实施例中，供气系统为若干个且供气系统均布于机匣上。进一步，本实施例中，金属颗粒供给系统与燃烧室相连，金属颗粒供给系统主要用于向燃烧室内提供金属颗粒，以满足金属颗粒与水在燃烧室内反应的需要。本实施例中，金属颗粒供给系统可以为铝粉颗粒供给系统，或镁粉颗粒供给系统，或镁铝混合颗粒供给系统。
本实施例的发电系统工作时，用动力机械带动高压泵，高压水经过旋流发生器，将在管壁内高速流动，高速运动水流与管壁固体接触表面会产生汽化；同时，根据空化理论，将压缩空气采用一定的方式注入管壁内，以保证产生超空化的条件，这样管壁内的流体能够维持高速流动；高速水流和部分汽体的混合流体流经冲压锥体后，压力和温度迅速上升，部分液态水产生汽化；液态水和水蒸气流经冲压锥体后，进入燃烧室，并与固体金属颗粒进行反应，此时，水是氧化剂，固体金属颗粒是燃料，燃烧室产生大量的高温高速蒸汽。高温高速蒸汽推动涡轮机组，涡轮机组依靠蒸汽的膨胀力带动发电机组进行发电，多余的蒸汽用废气收集装置进行收集利用。
经试验验证，本发明的发电装置能够长时间稳定运行，且发电效率高，适应性好，对于海岛大功率发电是最佳的解决方案。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。