[发明专利]氢能——龙卷风火力发电方法及其专用风塔

说明书

本发明是一种运用冷、热空气对流与龙卷风原理，使用氢、氧燃料或其它气体、或液体燃料的火力发电方法及其专用风塔。

目前主要的进行大规模发电的方法有：水力、火力(以煤、石油、天然气作燃料)、核电。

规模小的有：潮汐、地热、风力、太阳能、波浪能等。

以上所述的发电方法都有其缺点：投资大、效率低、成本高，用煤、石油、天然气作燃料的火力发电不仅燃料损耗大，热利用低，则造成严重的空气污染，很不理想。

早在80年代初，北京市《知识就是力量》编辑部出版的《知识就是力量》1980年第8期第24-25页(江南据西德《斯卡拉》杂志1980年4月号译写，焕然绘图)，报道了一位西德工程师尤尔格.施莱希教授提出的一种全新的太阳能——风力发电站设想。其电站的发电原理相当简单，铺设一个面积直径达9.6公里的塑料大棚，其中心是一个筒状塔，高900米，直径400米，有七个100米直径的风动叶轮，带动七台发电机，总发电容量为100万千瓦。

当阳光充足时，塑料大棚和地面的空气被加热到35℃-70℃时，空气在塔内的上升速度为20-60米/秒。(相当于飓风速度)

这种发电站虽有优点，但也有缺点，其装机容量为100万千瓦，需占地面积就这72平方公里之大，更重要的是其棚内的太阳热力低，在其棚内增温不易，限制了其热气流的上升速度，而且太阳光照又时强时弱，时有时无，很不稳定，发电效率受其严重影响。

又据北京市《太阳能》编辑部出版的《太阳能》1994年第二期第24-25页(谢冬青.摘译.李宗杰.校)报道了一位以色列农业工程师丹.扎斯拉斯基设计的发电风塔。

其风塔高1000米，塔内径约450米。其工作原理是：将海水抽到塔顶，喷淋到塔中心，塔内海水被干燥热空气快速地蒸发并变冷，从而密度变大，并开始在塔内越来越快地下沉，冷空气冲到塔底时速度达到每小时80公里。(约22米/秒)

如果连续喷淋海水，其结果是产生一股强大的下降气流，可以把它送到管道中驱动风轮发电机。

据计算，这样一个建在内格夫沙漠中并从红海抽取海水的风塔，每年可以发电400亿-800亿千瓦时(相当于500万-1000万千瓦发电装机容量)，其投资仅3亿美元，建设期在2年内建成。

这种发电风塔的不足之处是：冷气流的下降速度仅22米/秒(相当于9级风)，其风力还是很小的，如果能将冷气流的下降速度增快，其塔体规模可大大缩小，其投资也可减少。(其风塔面积：166106平方米)

其次，海水蒸发后的大量盐的清除问题也不小。

本发明的目的是为克服上述各种现有技术中的缺点，提供一种结构简单、操作简单、损耗少、投资少、建设期短、装机容量大、热损耗少、燃料利用率极高、使用温度低且风速极快、风力极其强大、成本极低廉的龙卷风火力发电方法及其专用风塔。

为解决上述任务，本发明采用的解决方案简述如下：

1、龙卷风火力发电方法采用下列步骤：

(1)用燃料注入高塔底部内的燃烧室燃烧将冷空气加热，在高塔强大的抽气力作用下快速上升，同时冷空气从高塔外的进气口流入经过通风道快速流进燃烧室补充，被加热上升，又补充形成冷、热空气对流，高塔越高，温度越高，冷、热空气对流越快，相反则慢，燃烧室停止燃烧，即停止对流。

(2)利用从进气口流进的冷气流，推动与进气口连成一体的通风道的风轮发电机后流入燃烧室。

(3)被加热的热气流快速上升至燃烧室上方的扩散管道，使热气流扩散，同时上升速度减慢。

(4)热气流上升至扩散管道上方的漏斗状管道时，在管内壁侧的镙旋槽沟状和上小、下大的漏斗状管道共同的作用下，由下至上变速旋转上升形成漏斗状涡旋热气流即龙卷风，同时产生强大的旋转力、离心力、惯性、卷吸引力、风眼(即真空眼)，龙卷风上升至管道上部安装的涡轮机叶轮周围通风空间时，因气流量较少，风眼大于叶轮，龙卷风仅能从叶轮周围空间通过，使叶轮处在风眼中。

(5)龙卷风上升至叶轮上方直通管道壁侧设置的风洞时，迎着与缧旋槽沟旋转的反方向洞口，在强大的离心力与惯性作用下，高速流进与直通管道壁侧的风洞速成一体的管道室壁侧上部的风洞，流入管道室。

(6)热气流从与直通管道壁侧内风洞口相反方向的风洞口快速流进管道室上部内后，与其它直通管道快速流进管道室上部的热气流一起，朝着共同的方向推动管道室上部内的风洞口的涡轮机叶轮转动，作功后变为废气，同时温度降低，体积缩小，密度变大。