专利名称：发电系统中的α衰变放射能的利用方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用天然放射性元素的oc衰变放射能谋求使用化石燃 料的发电系统中的燃烧效率提高和废气净化的方法和装置'背景技术在使用煤炭或石油类燃料的发电系统中，通过采用超临界压力的 锅炉和使单机容量大型化等谋求提高发电效率的同时，通过设置电集 尘装置、排烟脱硫-脱硝装置等进行排放气体的净化。另外，使用液化天然气(LNG)的高效大型燃气轮机与回收燃气 轮机高温排热的蒸汽轮机的复合循环发电系统，由于燃烧的是清洁的 天然气，因此综合发电效率达到50%左右，并且其排放的气体也是清 洁的，但是它所排出的C02和N0x的量是巨大的。在常规方式的发电系统中，作为废气净化方法或改善燃烧的对策， 一般是通过将多种方法组合在一起并使其大型化来达到目的，但是， 在LNG的使用上，由于受到LNG可利用地域或LNG消费量等的限制， 因此不适用于中小容量的发电系统，并且NOx和C02的排出量也多。 最近，随着微型燃气轮机的技术进步，已经开发出一种以LNG作为燃 料发电的同时，利用废气回收锅炉对小区住宅进行温控的发电系统， 但是还不足以作为防止废气污染坏境的对策。发明内容本发明的目的是要解决上述现有技术存在的问题，提供一种不必 进行超大型化的发电系统，这种发电系统不但可以达到低成本和废气 净化的目的，而且通过化石燃料的完全燃烧达到了提高燃烧效率的目 的，因此对环境保护也很有利。为了达到上述目的，在燃料供给系统和给气系统中分别设置燃料 活化装置5和给气活化装置2,以便利用那些放出0.6贝克勒耳/g以上 a射线的天然放射性元素的ct衰变来对使用化石燃料的发电系统中燃 烧装置的燃烧所必须的供给燃料和吸八空气进行放射线辐射和中子辐 射，同时使吸入空气中所含的氣转变成活性氧，并使吸入空气与供给 燃料完全燃烧。另外，对于供往蒸汽发生器的给水，在其给水系统中设置给水活化装置9，而对于废气排放系统设置废气净化装置7。进而，在给气活 化装置2的出口侧设置中子能量辐射装置3,并把被中子辐射过的吸入 空气回流到给气活化装置2中。附图的简单说明
图1是表示本发明发电系统构成的方框图；图2是表示给气活化装置结构的概略图；图3是表示燃料活化装置结构的概略图；图4是表示排气净化装置结构的概略图；图5是表示给水活化装置结构的概略图；图6是表示中子能量辐射装置结构的概略图。实施发明的最佳方案下面，结合附图来说明本发明的几个优选实施例。其中，图1是 表示本发明发电系统构成的方框图。通过燃料泵4向构成燃烧装置的 锅炉燃烧室10中供入燃料，同时通过给气风扇1供入燃烧用空气。在 锅炉燃烧室10中由于燃烧而产生的废气通过排气扇6排出。另外，通 过给水泵8向构成燃烧装置的蒸汽室11中供入水，并利用锅炉燃烧室 10中的燃烧生成的蒸汽12来旋转驱动蒸汽轮机13,进而驱动与主轴15 相连结的发电机14并产生电能。在燃烧装置的给气系统中的A点设置有图2所示的给气活化装置 2,在燃料供给系统中的B点设置有图3所示的燃料活化装置5。另外， 在向蒸汽室11供水的给水系统中的C点设置有图5所示的给水活化装 置9,在废气排放系统的D点设置有图4所示的废气净化装置7。此外， 在给气系统中的分流点E设置有图6所示的中子能量辐射装置3。本发明中，由含有天然放射性元素的物质制成的陶瓷球是一种用 凝固剂把粒状或粉末状的矿石固化加工成形的直径约100 mm的球状陶 瓷。构成该陶瓷的矿石的组成中，含有100 ppm/g~l g/g(100%)的 a衰变性的天然放射性元素，其放射线剂量范围在0.6贝克勒耳/g以 上。燃料活化裝置5的大致结构如图3所示，燃料被燃料泵4从上述 装置5的入口供入，然后一边与分散配置于网状架板21上的陶乾球20 接触， 一边向下流动，在通过与配置于多层架板21上的陶资球20接触之后，便从上述装置5的出口供入锅炉燃料室10中。由于上迷装置 5内的燃料一边与大量的陶瓷球20反复接触， 一边向下流动，因此在 此期间受到了 a衰变放射能量的辐射和中子辐射而被活化。给气活化装置2、废气净化装置7和给水活化装置9的内部结构都 是相同的，因此在这里只以给气活化装置2作为例子进行说明。在给 气活化装置2的内部设置了多层分散配置有陶瓷球20的网状架板，在 各层架板的下面安装有具有曝气孔的曝气管22。流入到由装有陶瓷球 20的箱子25和曝气用给气扇24构成的曝气装置中的曝气用空气，由 于在被曝气用给气扇24吸引的途中与陶瓷球20接触而接受了 a衰变 的放射能。被曝气用给气扇24吸入到给气活化装置2的曝气用空气， 分流入由曝气用主管23分歧的曝气管22,然后从多个曝气孔喷出。从 上迷装置2的入口流入的给气一边与分散配置于网状架板上的陶瓷球 20接触， 一边向下方流动，并在这时与从曝气管22喷出的曝气用空气 混合。因此，由上述装置2供给到锅炉燃烧室10的给气与流入到装置2 中并接受了贮藏于装置2内的陶瓷球20的放射能量辐射和中子辐射的 给气以及由曝气管供给并接受了贮藏于啄气装置内的陶瓷球20的放射 能量辐射和中子辐射的曝气用空气成为混合气。应予说明，如果把从 给气活化装置2的出口流出的给气中一部分分流并作为曝气用的空气 再循环，则可以使给气显著地活化。在废气净化装置7中也设置有曝 气装置，因此通过使废气再循环，也能期待获得与给气活化装置2同 样的效果。设置在给气活化装置2出口侧分流点E处的中子能量辐射装置3 的概略构成示于图6中。由给气活化装置2的出口流入的活化给气一 边与分散地配置于网状架板21上的陶瓷球20'接触， 一边向下方流动。 陶资球20，是将含有100 ppm/g以上的天然放射性元素的矿石与含铍的 矿石形成的混合物加工成形为直径约100mm的i^形陶瓷，铍在受到天 然放射性元素的cc衰变放射能量辐射时会放射出中子能量。因此，与 陶瓷球20，接触的流入给气由于接受了中子能量的辐射而被活化。中子 能量辐射装置3的出口与给气活化装置2的入口相连接，通过使给气 回流，可以更好地促进活化。下面，说明天然放射性元素的a衰变放射能量对空气的反应机理。天然放射性元素一边放出具有放射能量的ct射线、p射线和Y射线， 一边逐渐地蜕变成其他元素，最后蜕变成铅，成为一种稳定的元素。 当用a衰变的放射线辐射空气时，空气中的二原于氧就接受一个电于 而被还原，成为一种氧化力强的活性氧。<化学式1〉02 + e- ~> . 02一另外，虽然在空气中含有约21%的氧和约78%的氮，但是，原子 量为14的氮原子受到cc射线的辐射后可裂变成富于反应性的原子量为 17的氧原子和原子量为1的氢原子。<化学式2>i;N + 24He ~~> 0 + ;H这时，也放出微量的中子，原子量为14的氮原子由于受到中子的 辐射而裂变成原子量为14的碳原子和原子量为1的氢原子。 <化学式3> ，+ > —':C + (H 由于氮的原子核转变而生成的一原子氧 <化学式4>(':o)与一氧化碳(CO)反应而生成二氧化碳。CO + o ~~^ co2 也就是说，达到了完全燃烧。 另外，活性的一原子氢<化学式5> (;H)容易与碳结合，因此能与烃(HC)反应HC + 3H ~~> CH4 生成甲烷。这时，甲烷又与空气中的活性氧<化学式6〉 ('02陽)反应，达到完全燃烧。也就是说，不完全燃烧时生成的烃(HC)由于 一原子氬的参与而转变成烃(CnHm)，作为燃料再度燃烧。在设置于给气活化装置2出口侧的中子能量辐射装置3中分散地配置的陶覺球20，是一种由天然放射性元素和铍混合而成的物质，它能 释放出中子能量。其核反应式如下 <化学式7〉:Be + 24He ~~> + >进而，空气中的原子量为14的氮原子在接受了上迷放出的中子能 量的辐射后就裂变成原子量为14的碳原子和原子量为1的氢原子。<化学式8>7N + 0n ~~^C + ,H在空气取入口之后的烃的燃烧反应为CnHm+ (n + m/4) 02 + 3.76 (n + m/4) N2~~>nC02 + ( m/2 ) H20 + 3.76 ( n + m/4 ) N2 空气中的各元素处于兴奋状态，呈强力的氧化反应，另外，由于利用 显示强力氧化反应的活性氧，因此可以防止不完全燃烧，从而可以提 高燃烧装置的燃烧效率。在上述的各种活化装置中，装有大量的含有100ppm/g~ 1 g/g ( 100 %) ct衰变性天然放射性元素的陶瓷球20，它们放射出的放射剂量在 0.6贝克勒耳/g以上。因此，为了防护人体免受oc衰变产生的放射能量辐射和中子能量 辐射，很重要的一点是要将该装置完全装放在一个厚度为lOOmm左右 的铅制箱子内。另外，对于放出中子能量的中子能量辐射装置3也釆 取上述的防护对策。此外，通过把上述各种活化装置设置成许多级并 设定再循环回路，可以进一步地提高其活化效果。工业实用性如上所述，由于天然放射性元素的oc衰变，使得空气中的二原子 氧转变成氧化力强的活性氧，同时使得空气中的氮裂变成一原子氧和 一原子氢，进而导致了空气中的氧浓度增加，而且由于中子的辐射， 使得空气中的氮的一部分裂变成一原子碳和一原子氢。另外，通过向 燃料中的烃辐射oc、 p、 y射线，可以促进分解反应和交联反应。由 于上迷活性氧可以使燃料完全燃烧，因此可以减少排放气体中的有害 物质，从而可以低成本地进行废气净化。也就是说，本发明的发电系 统，设施的占地面积小，可以使化石燃料完全燃烧，因此可以提高燃 烧效率，从而可以实现一种有利于环保的系统。
权利要求
1.一种α衰变放射能的利用方法，其特征在于，在使用化石燃料的发电系统中，对于燃烧装置的燃料所必要的供给燃料和吸入空气，进行放出0.6贝克勒耳/g以上α射线的天然放射性元素α衰变的放射能量辐射和同时生成的中子辐射，使上述吸入空气中所含的氧转变成活性氧，并使上述供给燃料和吸入空气活性化后再进行燃烧。
2. —种cc衰变放射能的利用方法，其特征在于，对构成发电系统的 燃烧装置排放出的废气，进行放出0. 6贝克勒耳/g以上ct射线的天然放 射性元素oc衰变的放射能量辐射和同时生成的中子辐射，借此使上述废 气净化。
3. —种oc衰变放射能的利用装置，其特征在于，在燃烧装置的给气 系统中设置有给气活化装置，在该给气活化装置中，在形成吸入空气流 通路的多层网状架板上分散地配置由放出0. 6贝克勒耳/g以上ot射线的 含天然放射性元素的物质制成的陶瓷球，使一边与该陶瓷球接触一边通 过的吸入空气，与由分叉地设置于上述网状架板下面的多个膝气管中喷 出的、且来自填充有由放出0. 6贝克勒耳/g以上ct射线的含天然放射性 元素的物质制成的陶瓷球的曝气装置的曝气用空气混合，使上述吸入空 气活化。
4. 权利要求3的ot衰变放射能的利用装置，其特征在于，把在给气 活化装置出口处的给气和在废气净化装置出口处的废气分流，使其作为 送往爆气装置的膝气用空气进行再循环。
5. —种oc衰变放射能的利用装置，其特征在于，在燃烧装置的废气 排放系统中设置废气净化装置，在该废气净化装置中，在形成废气排放 流通路的多层网状架板上分散地配置由放出0.6贝克勒耳/g以上ct射线 的含天然放射性元素的物质制成的陶瓷球，使一边与该陶瓷球接触一边 通过的废气，与由分叉地设置于上述网状架板下面的多个膝气管中喷出 的、且来自填充有由放出0. 6贝克勒耳/g以上a射线的含天然放射性元 素的物质制成的陶瓷球的曝气装置的曝气用空气混合，借此使上述废气 净化。
6.权利要求5的oc衰变放射能的利用装置，其特征在于，把在给气活 化装置出口处的给气和在废气净化装置出口处的废气分流，使其作为送 往啄气装置的啄气空气进行再循环。
全文摘要
本发明可用于建造一种利用天然放射性元素的放射能实现燃烧效率提高和废气净化的发电系统。特别是根据本发明，设置燃料活化装置、给气活化装置和中子能量辐射装置，以便利用那些放出0.6贝克勒耳/g以上α射线的天然放射性元素的α衰变对使用化石燃料的发电系统中燃烧装置的燃烧所必需的供给燃料和吸入空气进行放射线辐射和同时生成的中子辐射，借此使吸入空气中所含的氧转变成活性氧，并使吸入空气与供给燃料完全燃烧。另外，对于供往蒸汽发生器的给水，设置具有曝气装置的给水活化装置，对于燃烧装置排放的废气，设置具有曝气装置的废气净化装置。
文档编号F23J15/00GK101240761SQ200810006869
公开日2008年8月13日 申请日期2001年10月3日 优先权日2000年10月4日
发明者武部正幸 申请人:武部正幸