CN107514293B - 一种利用煤粉爆轰发电的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用煤粉爆轰发电的方法。为提高煤的利用率和转化率，降低环境污染，本方法利用可燃易爆气体点火爆轰诱导煤粉爆轰，爆轰波带动涡轮做功，产生机械能，涡轮机与发电机由曲轴连杆连接，从而带动发电机运转，机械能转换为电能。本技术包括配气系统、数控调节系统、爆轰系统、数据采集系统、煤粉供给系统和发电系统。本发明可以充分利用煤粉、提高能量转换效率并降低环境污染，是一种新的节能减排的发电方法。
Description
技术领域
本发明涉及能源技术及节能减排领域。特别涉及一种利用煤粉爆轰发电的方。
背景技术
2015年，世界煤炭探明储量足以满足114年的全球生产需要，为目前化石燃料中最高储产比。我国矿产资源丰富，煤炭是我国的基础能源，国家《能源中长期发展规划纲要(2004～2020年)》中明确提出“坚持以煤炭为主体、电力为中心、油气和新能源全面发展的能源战略”目标。然而，随着地球上煤炭资源的储备越来越少，煤炭的价格越来越高，国家及相关部门对煤炭燃烧排烟的要求越来越严格，如何提高煤炭的利用率，减少其带来的污染就成了一项重要的世界课题。
目前煤粉发电的工作原理一般是磨碎的煤粉在锅炉的炉膛内燃烧形成热烟气，流经汽包内的水经由水冷壁循环，吸收煤在燃烧过程中放出的热量，部分水在水冷壁中被加热沸腾后汽化成水蒸汽，这些饱和蒸汽流出进入过热器中，在过热器中继续吸热，成为过热蒸汽，过热蒸汽有很高的压力和温度，因此具有很大的热势能，这些过热蒸汽经管道引入汽轮机后，将热势能转变成动能，高速流动的蒸汽推动汽轮机转子转动，形成机械能，当汽轮机转子转动时通过连轴器带动发电机转子转动，将机械能转变为电能。
火力发电厂在为社会提供电力清洁能源的同时，带来一系列严重的环境问题，比如硫氧化物、氮氧化物等的大气污染、固体废物、水污染和热污染等。据报载，煤炭直接燃烧排放的SO2、NOx等酸性气体不断增长，使中国很多地区酸雨量增加。全国每年产生140万吨SO2。当前中国每年火力发电的煤炭耗量超过8亿吨，电厂的烟尘排放量约为350万吨，占全国烟尘排放量的35％。其中微细粒子(小于10微米)排放量超过250万吨，是影响大城市大气质量和能见度的主要因素，并严重危害人体健康。发电的汽轮机通常选用水作为冷却介质，一座1000MW火力发电厂每日的耗水量约为十万吨。全国每年消耗5000万吨标准煤。因此，对能源动力生产过程中的这些环境问题必须进行妥善处理和控制，实现其环境友好化，才能保证人类的生存和社会经济的可持续发展。
“十二五”以来，国家将火电脱硫脱硝作为应对大气污染防治的重大举措，出台了一系列政策推动燃煤机组加装脱硫脱硝装置；与此同时，国家将火电行业环保政策重心移向燃煤电厂超低排放。根据2015年12月的《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》，到2020年，全国所有具备改造条件的燃煤电厂力争实现超低排放，全国有条件的新建燃煤发电机组达到超低排放水平。
发明内容
本发明的目的是提出一种利用煤粉爆轰发电的方法，改变传统的利用水蒸汽为工质的发电方式，高效、低排。
本发明所采用的技术方案是：
本发明为一种利用煤粉爆轰发电的方法，包括配气系统、数控调节系统、爆轰系统、数据采集系统、煤粉供给系统和发电系统；配气系统包括压缩空气供给(1)与可燃混合气供给(2)；可燃混合气供给(2)经电磁阀一(13-1)、孔板流量计(12)和阻火器(11)连接至预爆管(6)，压缩空气供给(1)经电磁阀二(13-2)连接至煤粉仓(7)，吹喷煤粉仓(7)中煤粉实现煤粉供给；煤粉供给系统由煤粉仓(7)，螺旋输送机(17)，电磁阀三(13-3)和步进电机(16)组成；步进电机(16)与可编程控制器(3)相连，螺旋输送机(17)通过电磁阀三(13-3)与爆轰管(8)相连，螺旋输送机(17)和步进电机(16)通过数控调节系统微量定量调节控制煤粉的供给，可燃混合气点火爆轰经预爆管(6)传至爆轰管(8)，诱导爆轰管(8)中的煤粉发生爆轰，产生的爆轰波推动涡轮机(20)转动，产生机械能，涡轮机与发电机通过曲轴连杆(21)连接在一起，涡轮机(20)叶片转动带动发电机(18)运转，将机械能转变为电能，完成煤粉爆轰做功发电的整个过程。
所述的数控调节系统包括计算机一(9-1)，PLC控制器(15)，可编程控制器(3)，电磁阀一(13-1),电磁阀二(13-2)、电磁阀三(13-3)，孔板流量计(12)。
所述的数控调节系统可以控制电磁阀二(13-2)和电磁阀三(13-3)的开启，使配气系统和煤粉的供给按照一定的顺序动作，同时根据孔板流量计(12)的显示，反馈到数控调节系统，控制电磁阀一(13-1)的开闭调节流量。
所述的爆轰系统包括点火器(4)，阻火器(11)，预爆管(6)和爆轰管(8)；预爆管(6)与可燃混合气供给(2)连接的端口设有阻火器(11)，保障系统安全。
所述的数据采集系统包括计算机二(9-2)、高速数据采集器(14)和传感器(19)，传感器(19)安装在预爆管(6)和爆轰管(8)管道上，将爆轰过程的实时数据经高速数据采集器(14)传送至计算机二(9-2)，实时监控爆轰过程各参数，保证系统安全正常运行。
本发明利用煤粉爆轰产生的爆轰波能量发电，直接排除了传统方法在水循环和相变中消耗的能量，极大的提升了发电效率。同时，我国是世界最大产煤国，生产原料煤粉可大量获得并且价格较低，符合经济效益。
附图说明
图1是本发明公开的一种利用煤粉爆轰发电的装置示意图。
图中符号说明如下：1压缩空气供给；2可燃混合气供给；3可编程控制器；4点火器；5点火头；6预爆管；7煤粉仓；8爆轰管；9-1计算机一；9-2计算机二；10法兰；11阻火器；12孔板流量计；13-1电磁阀一；13-2电磁阀二；13-3电磁阀三；14高速数据采集器；15PLC控制器；16步进电机；17螺旋输送机；18发电系统；19传感器；20涡轮机；21曲杆连轴。
具体实施方式
下面就附图对本发明进行进一步解释，此处所描述的仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
根据上述的一种利用煤粉爆轰发电的方法，包括配气系统、数控调节系统、爆轰系统、数据采集系统、煤粉供给系统和发电系统。可燃混合气经电磁阀放出后经孔板流量计测定流量送入预爆管中，煤粉从煤粉仓由螺旋输送机和步进电机控制尘量经电磁阀由压缩空气吹喷进入爆轰管中。可燃混合气点火在预爆管中引爆后诱导爆轰管内煤粉爆轰，产生的爆轰波推动涡轮机涡轮转动做功转化为机械能，通过曲轴连杆带动发电系统发电。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种利用煤粉爆轰发电的方法，包括配气系统、数控调节系统、爆轰系统、数据采集系统、煤粉供给系统和发电系统；配气系统包括压缩空气供给(1)与可燃混合气供给(2)；可燃混合气供给(2)经电磁阀一(13-1)、孔板流量计(12)和阻火器(11)连接至预爆管(6)，压缩空气供给(1)经电磁阀二(13-2)连接至煤粉仓(7)，吹喷煤粉仓(7)中煤粉实现煤粉供给；煤粉供给系统由煤粉仓(7)，螺旋输送机(17)，电磁阀三(13-3)和步进电机(16)组成；步进电机(16)与可编程控制器(3)相连，螺旋输送机(17)通过电磁阀三(13-3)与爆轰管(8)相连，螺旋输送机(17)和步进电机(16)通过数控调节系统微量定量调节控制煤粉的供给，可燃混合气点火爆轰经预爆管(6)传至爆轰管(8)，诱导爆轰管(8)中的煤粉发生爆轰，产生的爆轰波推动涡轮机(20)转动，产生机械能，涡轮机与发电机通过曲轴连杆(21)连接在一起，涡轮机(20)叶片转动带动发电机(18)运转，将机械能转变为电能，完成煤粉爆轰做功发电的整个过程。
2.根据权利要求1所述的一种利用煤粉爆轰发电的方法，其特征在于，数控调节系统包括计算机一(9-1)，PLC控制器(15)，可编程控制器(3)，电磁阀一(13-1),电磁阀二(13-2)和电磁阀三(13-3)，孔板流量计(12)。
3.根据权利要求1所述的一种利用煤粉爆轰发电的方法，其特征在于，爆轰系统包括点火器(4)，阻火器(11)，预爆管(6)和爆轰管(8)；预爆管(6)与可燃混合气供给(2)连接的端口设有阻火器(11)，保障系统安全。
4.根据权利要求1所述的一种利用煤粉爆轰发电的方法，其特征在于，数据采集系统包括计算机二(9-2)、高速数据采集器(14)和传感器(19)，传感器(19)安装在预爆管(6)和爆轰管(8)管道上，将爆轰过程的实时数据经高速数据采集器(14)传送至计算机二(9-2)，实时监控爆轰过程各参数，保证系统安全正常运行。
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