[发明专利]基于粉尘爆炸动力的发电站设施

说明书

技术领域

本发明涉及一种能源电力设施，特别的一种依靠粉尘爆炸为动力的能源电力设施。

背景技术

粉尘爆炸是指细小可燃物质颗粒漂浮在空气中，在一定点火能量作用下发生爆炸的现象。粉尘爆炸多数发生在作业、运输的空间内，对人类是一种破坏作用，对粉尘爆炸的正面利用也早已开展起来。

一种与本发明接近的技术方案是应用于电厂涡轮机。美国专利US2011048294A1提出的粉尘爆炸动力包括两种，一种是通过双汽缸(尽管已经声明不限于两个汽缸)活塞内燃机形式供给汽车作为动力，存在粉尘和汽油相比具有能量密度低，工质气体复杂，不适合汽缸内爆炸。

该技术方案的粉尘爆炸的利用只是辅助增强作用，而非直接利用。尽管提及可单独作用，按图中所示，也将是利用爆炸的热能加热水蒸气，带动汽轮机，最后排放到大气，不是直接驱动汽轮机，这样的技术方案完全丢失了粉尘爆炸的气体膨胀冲击能量。该技术方案使用压缩空气(93-99％)，和1-7％的颗粒燃料，之前要进行空气干燥以保证不至于因为湿气阻碍爆炸发生，显然没有考虑21％以上的富氧和纯氧对爆炸的促进作用，以及适应稍大颗粒粉尘的便利性。该技术方案没有考虑粉尘爆炸产生的高压和对设备的爆炸侵彻问题。该技术方案没有考虑爆炸的脉冲均衡问题。

美国专利US778443581给出一种双活塞式粉尘爆炸内燃机，利用汽缸原理。

授权公告号为CN2688901Y和CN1262747C使用粉尘为燃料的往复式内燃机，利用粉尘爆燃提出一种活塞式内燃机技术方案。

授权公告号为CN202325829U动力装置。技术方案的权利要求之一是输出动力设备是汽车，显然不适合，该技术方案所指粉尘权利要求包括煤炭、粮食、饲料、林产品(木屑)等，而秸秆、杂草和树叶更适合废物利用的原则。该技术方案使用的是空气，而不是富氧或全氧。该技术方案驱动输出部采用汽缸形式：该技术方案未考虑单机爆燃工质的脉冲问题，作为的动力设备，连续工作是必须的。而且没有考虑爆炸(所述燃烧室应为爆炸室)冲击的高温、高压、爆炸高速侵彻问题。

公开号为CN1341805A的名为：新热机及其使用的粉尘燃料和公开号CN1514121A名：粮棉粉尘燃爆发动机以及公开号CN102719261A名为：一种新能源技术。上述3个专利申报给出粉尘爆炸动力的原理，未见具体技术方案。

大多数技术方案是利用汽缸原理产生动力。粉尘爆炸产物复杂，主要是二氧化碳，根据粉尘来源的不同，植物型粉尘还可能包括Ca、K、Na，Fe和其他金属的固体盐，除了积炭问题，这些金属盐的固体物对汽缸内壁的损害很大，另外还有SO2、SO3、HS甚至HCl等酸性气体产生，爆炸同时产生的水汽作用下对汽缸壁的腐蚀非常大，加之高温高压爆轰侵彻的作用，将加倍损害汽缸。作为精密配合部件的汽缸显然不适合粉尘爆炸这样严酷的条件。技术方案的实用性大打折扣。

粉尘爆炸单位体积的能量密度低，利用内燃机方式做功需要大量空间，物料膨松，输送粉状物料比输送液体复杂很多，需要气泵动力，整个系统庞杂，不适合输出动力给独立机械设备，比如车辆、精密加工机器或其他设备。

粉尘爆炸会产生巨大噪音，控制噪音需要空间，对于独立动力机械，如车辆、发动机，会加大体积，显得庞大，在机动性和运输问题和运营维护上不具备经济性。

本发明即是针对上述利用粉尘爆炸作为动力之可靠性不足的问题，提出一种通过规模化、集群化利用粉尘爆炸作为动力进行发电方法。

本发明提出一种可燃物质热效应利用之外的燃烧爆炸的爆轰动力效应直接利用的方法。

本发明提供一种方法，使得低廉废弃物如秸秆、果壳、杂草、树叶等低含能物质，借助富氧空气特别是全氧气体辅助产生高功率的电能。

本发明可以提供一种最佳的太阳能循环利用方式，即：阳光和空气中二氧化碳通过土壤水分制造植物秸秆、果壳、杂草、树叶等，这些秸秆、果壳、杂草、树叶再通过本发明和大气中的氧气作用产生能量和二氧化碳，解决人类面临日益严峻的碳循环问题并减轻对化石燃料的依赖。

发明内容

本发明将粉尘爆炸作为发电厂设施的气体制造组成部分。

本发明包括两个系统：爆炸炉系统和气-汽轮机系统。

爆炸气炉系统产生两种气体动力源。粉尘爆炸气炉内部爆炸产生的工质气体是爆炸气，主要成分是二氧化碳。爆炸气炉的热量被侧壁和管路内冷却系统吸收产生水蒸气。爆炸气经过过滤处理以及水蒸气分别(也可以混合)供给二氧化碳气轮机和蒸汽汽轮机做功，输出到发电机设备产生电力。