[发明专利]一种水反应金属燃料旋流冲压蒸汽发生器

说明书

本发明公开了一种水反应金属燃料旋流冲压蒸汽发生器，目的在于解决蒸汽发生器存在蒸汽质量低，使用受限，成本高等问题。其包括储水容器、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、汽水分离器、金属颗粒供给系统、氢气收集装置。本发明利用人工通气超空化，保持流体速度不会下降过多；利用旋流冲压，产生了高温高速的水和蒸汽两相流，使金属颗粒能够与水充分反应，进而产生大量高温高速蒸汽。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，设计合理，能适应各种工况，在新型船用推进系统、工业蒸汽发生、污水处理处置、氢气制备、海水淡化等领域具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及新能源、高效节能领域，尤其是新型燃烧设备领域，具体为一种水反应金属燃料旋流冲压蒸汽发生器。

背景技术

火力发电厂的工作流程如下：燃料在燃烧时加热水，生成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，将热能转换成机械能，再经汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。在发电过程中，燃烧煤加热水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，发电厂排出大量SO₂、NO_x等酸性气体，使酸雨量增大。另外，火力发电厂采用煤作为原料，使得煤的消耗量巨大，而煤是一种不可再生能源。

而燃油蒸汽发生器在使用过程中，由于油价高，导致使用成本高。并且，燃油的运输、储存的危险性高，易出现事故，且对环境也有污染。

燃气蒸汽发生器的使用受环境因素的限制较大，只有存在燃气管道的地方才可以使用，而在一些较落后的、不通燃气的地方，则无法使用。

为此，迫切需要一种新的蒸汽发生装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对现有的蒸汽发生器存在蒸汽质量低，使用有条件受限，成本高，污染环境等不足，提供一种水反应金属燃料旋流冲压蒸汽发生器。本发明利用旋流冲压，有效解决了现有蒸发器所存在的问题。本发明构思巧妙，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，设计合理，能适应各种工况，在新型船用推进系统、工业蒸汽发生、污水处理处置、氢气制备、海水淡化等领域具有较好的应用前景。

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蒸汽发生器，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、汽水分离器、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、汽水分离器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并经汽水分离器分离得到蒸汽，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。