专利名称：可燃物质脉冲爆轰发电方法及其发电系统的制作方法
技术领域：
本发明属于一种发电方法及发电系统。
现在电力生产最主要的热动装置是蒸气动力装置，主要由锅炉、过热器、汽轮机、冷凝器、给水泵等设备组成。燃料在锅炉中燃烧使化学能转变为热能，水在锅炉中定压吸热汽化成饱和蒸汽，饱和蒸汽在过热器中吸热后成为过热蒸汽，蒸汽在汽轮机中做功，使轴转动并带动发电机发电，做功后的乏汽从汽轮机进入冷凝器中向冷却水放出热量而凝结成水，给水泵将冷凝水又泵入锅炉加热完成朗肯循环，如此周而复始，由于设备强度问题，锅炉热损失、冷凝器等设备的热损失，致使燃料能的利用率很低，系统输出的有用功徘徊在31％左右，燃料能得不到尽可能的充分利用，使地球上储备的一次性能源大量被浪费掉。
本发明的目的在于提供一种可燃物质脉冲爆轰发电方法及其系统，利用可燃物质在爆轰室内的脉冲爆轰取代燃料的缓慢燃烧，使燃料能尽可能地得到充分利用。
为实现本发明的目的，采用如下的技术方案可燃物质脉冲爆轰发电方法，把预处理过的可燃物质加入爆轰室，可燃物质在爆轰室内脉冲爆轰，爆轰所产生的大量高温、高压、高速气态物质由爆轰室喷出推动飞轮装置做功进而使发电装置做功发电。
预处理过的可燃物质为可燃物质与压缩空气(氧气)的比例混合物。
为实现以上的脉冲爆轰发电方法，本发明提供了一种可燃物质脉冲爆轰发电系统，它由爆轰可燃物预处理加注装置、爆轰室、飞轮装置、发电装置级联以及它们的控制装置组成。
系统还包括有抗冲击、冷却、隔声、除尘等辅助装置。
爆轰室由爆轰室主体和抗冲击、隔声装置组成，爆轰室主体由爆轰燃料加注通道、爆轰室内腔、点火引爆装置、喷管、冷凝器组成。
飞轮装置由飞轮主体、冲击气流腔及通道、换热器、除尘收集设备、消声装置等组成，其中飞轮主体为飞轮与气轮机的结合体。
爆轰室最好成对配置，以形成力偶作用于飞轮装置。
爆轰室喷出的脉冲爆轰气流以极大能量推动飞轮装置转动，由于飞轮的惯性和储能释能特性，使得脉冲爆轰停止时，飞轮仍能在一段时间内转动下去，直到飞轮装置的转速低于发电机装置的额定转速范围，控制装置将即时调整并引爆下一个脉冲爆轰，起到节约燃料的作用。其次，爆轰室喷管喷出的高能气流直接推动飞轮装置作功，省略了蒸汽动力发电系统中大能量消耗量的组成部分，从而使燃料能的利用率得到了进一步提高，简化了发电装置，降低了成本。本发明所用的燃料可为金属和非金属燃料，甚至象垃圾、纸木屑、树叶、废塑料、干燥的草木等物质也能作燃料，从而变废为室。本发明的发电系统不仅适合大型工业发电，而且适合城乡、村镇发电，还适用于家庭发电(利用家庭用煤气或沼气作燃料)、野外、山地发电等，具有广阔的应用前景。
图1为本发明的原理框图；图2为爆轰室的结构原理示意图；图3为飞轮装置的结构原理示意图；图4为爆轰室与飞轮装置的配置示意图；图5为比例混合装置及加注控制装置的结构原理示意图；图6为以煤作可燃物质的发电系统框图；图7为以汞蒸汽作可燃物质的发电系统框图。
可燃物质脉冲爆轰发电方法的原理为预处理过的可燃物质在爆轰室内脉冲爆轰发出具大的脉冲功率，燃料爆轰产生的大量高温、高压、高速气态物质通过爆轰室的喷管喷出推动飞轮装置使轴转动做功，利用飞轮装置的储能释能作用，使可燃物质爆轰(几毫秒到几十毫秒之间)产生的极高功率通过飞轮装置相对缓慢地释放出来，使发电机转动发电，其原理框图参见图1。
以下结合以煤作可燃物质的发电系统对本发明作详细的描述。
参见图6，煤在进入爆轰室爆轰前，需经过干燥、粉碎过筛并与压缩空气比例混合，然后经过加注控制装置的控制进入爆轰室，如图5所示，煤经预处理后分别由P口进入容器1，2并与由A口进入的压缩空气比例混合。首先启用容器1，混合可燃物质进入爆轰室爆轰作功，当容器1内的压力值小于设定值时，其加注开关K1、K2自动关闭，系统的控制装置控制容器2的加注开关K1′、K2′自动打开，使容器2中的混合可燃物质进入爆轰室爆轰作功，同时容器1将完成注煤、充气达到设定的混合比例待用。容器1、2如此循环使用。爆轰室如图2所示由爆轰室主体和抗冲击、隔声装置3组成，爆轰室主体由爆轰燃料加注通道4、爆轰室内腔5、点火引爆装置6、喷管18、冷凝器7组成，加注通道4为厚板8上的微孔道，设计加注通道时需根据燃料种类求出微孔道的“临界孔径”与长度，以避免爆轰室火焰回火经爆轰可燃物质预处理加注装置引爆大量燃料造成重大爆炸事故。冷凝器7的循环冷却水由给水泵9泵入循环使用。点燃引爆装置6将混合后的可燃物质点燃爆轰后，所产生的大量高温、高压、高速气态物质将从喷管喷出推动飞轮装置做功。如图3所示，飞轮装置由飞轮主体10、冲击气流腔及通道11、换热器12、除尘收集设备13、消声装置14等组成，其中飞轮主体10是飞轮和汽轮机的结合体。冲击气流腔及通道11约束爆轰室喷出的气流，使其通过飞轮叶片、换热器、除尘收集装置后排放。由于可燃物质脉冲爆轰气流能量极高，飞轮应采用高强度材料如30GrMnSiNi2A、HP9Ni-4Co等合金刚、钴基高温合金、马氏体不锈钢等。如图4所示，爆轰室最好成对配置，以便形成力偶作用于飞轮装置。发电机装置17的轴与飞轮的轴相连接，飞轮装置带动发电机装置发电。控制装置控制整个系统的自动运行，利用现有技术进行常规设计即可实现，不再详述，这里只阐述一下对爆轰频率的控制原理，即当飞轮装置的转速低于发电机装置的转速时，及时引爆下一个脉冲爆轰，当飞轮装置的转速高于发电机装置的转速时，及时调整燃料加注量。
为了适应大容量发电机的需要并考虑到材料强度问题，可采用爆轰室组和装在一个轴上的飞轮装置组带动大容量发电机发电。
如图7所示，以汞蒸汽作可燃物质时，由于汞和氧化汞具有毒性，需设置防汞(氧化汞)泄露密闭装置和汞燃料爆轰后处理装置，使爆轰后生成的氧化汞通过后处理装置分解为汞和氧气，汞再回到预处理加注装置进入爆轰室重新利用。这样就使汞燃料成为可再生燃料，解决了地球上一次性能源的消耗、储备、利用等问题。
权利要求
1.可燃物质脉冲爆轰发电方法，其特征在于，把预处理过的可燃物质加入爆轰室，可燃物质在爆轰室内脉冲爆轰，爆轰所产生的大量高温、高压、高速气态物质由爆轰室喷出推动飞轮装置做功进而使发电装置做功发电。
2.如权利要求1所述的爆轰发电方法，其特征在于，预处理过的可燃物质为可燃物质与压缩空气(氧气)的比例混合物。
3.可燃物质脉冲爆轰发电系统，其特征在于，系统由爆轰可燃物预处理加注装置、爆轰室、飞轮装置、发电装置级联以及它们的控制装置组成。
4.如权利要求3所述的脉冲爆轰发电系统，其特征在于，系统还包括有抗冲击、冷却、隔声、除尘等辅助装置。
5.如权利要求3所述的脉冲爆轰发电系统，其特征在于，爆轰室由爆轰室主体和抗冲击、隔声装置组成，爆轰室主体由爆轰燃料加注通道、爆轰室内腔、点火引爆装置、喷管、冷凝器组成。
6.如权利要求3所述的脉冲爆轰发电系统，其特征在于，飞轮装置由飞轮主体、冲击气流腔及通道、换热器、除尘收集设备、消声装置等组成，其中飞轮主体为飞轮与气轮机的结合体。
7.如权利要求3或5所述的脉冲爆轰发电系统，其特征在于，爆轰室最好成对配置，以形成力偶作用于飞轮装置。
全文摘要
本发明涉及一种新的发电方法及系统,是把预处理过的可燃物质送入爆轰室内爆轰,爆轰所产生的高速、高压、高温气体由爆轰室喷出推动飞轮装置做功进而使发电装置做功发电。本发明燃料可为一切金属或非金属可燃物质,既可用于大型工业发电,也可用于中小型发电。
文档编号F23K1/00GK1177704SQ9711449
公开日1998年4月1日 申请日期1997年9月3日 优先权日1997年9月3日
发明者赵继强 申请人:赵继强