[发明专利]基于粉尘爆炸动力的水力发电设施

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US7784435B1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。 

申请号为201310314729.1的名为《基于粉尘爆炸动力的发电站设施》的专利申请是本发明人先期提出的发明专利申报，该申报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。该发明申请利用粉尘爆炸气炉收集爆炸的二氧化碳气体产物，带动二氧化碳汽轮机，驱动发电机装置发电；同时利用爆炸产生热能加热水。制造水蒸气，带动业已成熟的蒸汽轮机，驱动发电机装置发电。 

上述发明申请面临的一个问题是二氧化碳气体产物复杂，里面包含SO2气体，NOx气体,根据爆炸原料不同甚至还有HCL气体，上述酸性气体在包含水蒸气的混合产物中，易于发生低温凝露腐蚀，这样对于汽轮机设计制造带来新问题，包括工艺复杂，增加装置造价。 

本发明提出改进方法是利用高压的二氧化碳气体和水蒸气，在密闭管路内压送低位置的水到高位置，根据位差原理，利用水轮机驱动发电机发电，这样替换掉了汽轮机，简化了生产工艺，相比降低了装置造价，操控成本也要降低。 

发明内容

本发明包括爆炸炉系统和水力发电站水头压力制造方法。