一種基于偏心式渦輪的生物質(zhì)熱能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種基于偏心式渦輪的生物質(zhì)熱能動(dòng)力系統(tǒng)，包括氣化裝置、渦輪機(jī)、冷凝裝置和單向液壓泵依次通過(guò)循環(huán)管道實(shí)現(xiàn)循環(huán)聯(lián)通，循環(huán)管道內(nèi)含有循環(huán)工質(zhì)，氣化裝置外部安裝有集熱裝置，集熱裝置聯(lián)通生物質(zhì)爐，偏心式渦輪機(jī)包括渦輪機(jī)殼、旋轉(zhuǎn)渦輪結(jié)構(gòu)、進(jìn)氣口和排氣口，旋轉(zhuǎn)渦輪結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)軸偏心安裝在渦輪機(jī)殼內(nèi)，進(jìn)氣口和排氣口分布在渦輪機(jī)殼徑向兩側(cè)；本發(fā)明專利技術(shù)所述基于偏心式渦輪的生物質(zhì)熱能動(dòng)力系統(tǒng)具有熱能轉(zhuǎn)化效率高，渦輪力矩大，功率可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于能源利用設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種基于偏心式渦輪的生物質(zhì)熱能動(dòng)力系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
能源是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。縱觀人類社會(huì)發(fā)展的歷史，人類文明的每一次重大進(jìn)步都伴隨著能源的改進(jìn)和更替。能源的開(kāi)發(fā)利用極大地推進(jìn)了世界經(jīng)濟(jì)和人類社會(huì)的發(fā)展。但隨著能源的不斷被開(kāi)發(fā)消耗，石油、煤礦、天然氣等不可再生能源逐步縮緊，能源的節(jié)約和循環(huán)利用逐步被重視。當(dāng)前我國(guó)的能源戰(zhàn)略的基本內(nèi)容是：堅(jiān)持節(jié)約優(yōu)先、立足國(guó)內(nèi)、多元發(fā)展、依靠科技、保護(hù)環(huán)境、加強(qiáng)國(guó)際互利合作，努力構(gòu)筑穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、清潔、安全的能源供應(yīng)體系，以能源的可持續(xù)發(fā)展支持經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。我國(guó)全面落實(shí)能源節(jié)約的措施是：推進(jìn)結(jié)構(gòu)調(diào)整，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)，大力發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和服務(wù)業(yè)，嚴(yán)格限制高耗能、高耗材、高耗水產(chǎn)業(yè)發(fā)展，淘汰落后產(chǎn)能，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的根本轉(zhuǎn)變，加快構(gòu)建節(jié)能型產(chǎn)業(yè)體系。加強(qiáng)工業(yè)節(jié)能，加快技術(shù)改造，提高管理水平，降低能源消耗。實(shí)施節(jié)能工程，鼓勵(lì)高效節(jié)能產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，大力發(fā)展節(jié)能省地型建筑，提高能源利用效率，加快節(jié)能監(jiān)測(cè)和技術(shù)服務(wù)體系建設(shè)，強(qiáng)化節(jié)能監(jiān)測(cè)，創(chuàng)新服務(wù)平臺(tái)。加強(qiáng)管理節(jié)能，積極推進(jìn)優(yōu)先采購(gòu)節(jié)能（包括節(jié)水）產(chǎn)品，研究制定鼓勵(lì)節(jié)能的財(cái)稅政策。倡導(dǎo)社會(huì)節(jié)能，大力宣傳節(jié)約能源的重要意義，不斷增強(qiáng)全民資源憂患意識(shí)和節(jié)約意識(shí)。為響應(yīng)國(guó)家節(jié)能戰(zhàn)略，越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始研發(fā)、使用節(jié)能設(shè)備，并加強(qiáng)對(duì)廢棄產(chǎn)能物、余熱能的利用。其中，在余熱的利用方面，主要通過(guò)熱能發(fā)電設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)余能利用。現(xiàn)有的熱能發(fā)電設(shè)備包括多種類別，但主要可分為兩類，一類是利用渦輪機(jī)將熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能，該種原理類別的發(fā)電設(shè)備較為成熟，種類多；另一類是利用熱電效應(yīng)原理，通過(guò)熱電轉(zhuǎn)化元件將熱能直接轉(zhuǎn)化成電勢(shì)能，但由于用于發(fā)電技術(shù)方面不成熟，電功率小，制造成本高，熱電轉(zhuǎn)化效率低，主要應(yīng)用于微電子領(lǐng)域。現(xiàn)階段，大多數(shù)企業(yè)由于余能排除量大，在余熱的利用上，主要還需依靠上述第一類熱能發(fā)電設(shè)備，通過(guò)渦輪機(jī)將熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能。現(xiàn)有的該類熱能發(fā)電設(shè)備主要包括循環(huán)工質(zhì)、集熱裝置、氣化裝置、渦輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和冷凝裝置；工作時(shí)，循環(huán)工質(zhì)在循環(huán)管道中首先通過(guò)氣化裝置，將工質(zhì)氣化并推動(dòng)渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，渦輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，氣化后的工質(zhì)在通過(guò)渦輪機(jī)時(shí)，對(duì)外做功，溫度及氣壓會(huì)降低，并通過(guò)冷凝裝置冷卻成液態(tài)工質(zhì)。然而，現(xiàn)有的熱能發(fā)電設(shè)備普遍存在的問(wèn)題是：a.對(duì)高溫?zé)嵩吹臏囟纫蟾撸话阍?00℃以上，且熱能轉(zhuǎn)化效率偏低，熱能轉(zhuǎn)化效率普遍在15%至35%，在200℃的熱源下,熱能轉(zhuǎn)化效率平均為18%；b.工質(zhì)氣化溫度不穩(wěn)定，工質(zhì)冷凝效果不佳，工質(zhì)容易變質(zhì)或出現(xiàn)雜質(zhì)；c.渦輪機(jī)的帶動(dòng)力小，將氣化工質(zhì)對(duì)外做功轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的效率較小；d.渦輪轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，且容易出現(xiàn)卡死問(wèn)題；e.集熱裝置的集熱效果不佳，外界余熱吸收率小，f.冷凝裝置的熱排量較大，熱能浪費(fèi)大，通過(guò)自然冷凝方式的冷凝速度慢，而采用主動(dòng)冷凝方式（風(fēng)機(jī)風(fēng)冷或液泵水冷）需額外功耗；g.現(xiàn)有設(shè)備體積較大；f.渦輪機(jī)容易出現(xiàn)泄漏工質(zhì)的問(wèn)題。另一方面，隨著生活水平的提高，家用電器、煤氣使用日益廣泛，農(nóng)民朋友對(duì)柴草的需求下降，為了便捷化處理秸稈、柴草，大量的秸稈、柴草被就地焚燒；秸稈被直接焚燒，不僅污染環(huán)境，產(chǎn)生大量的有毒有害氣體，同時(shí)也造成了較大的能源浪費(fèi)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要實(shí)現(xiàn)的目的是：針對(duì)現(xiàn)有熱能設(shè)備，提高熱能轉(zhuǎn)化效率，增大渦輪機(jī)的帶動(dòng)力，提高渦輪機(jī)效率，穩(wěn)定工質(zhì)氣化溫度和工質(zhì)流速，改善工質(zhì)品質(zhì)，防止工質(zhì)變質(zhì)，改善渦輪結(jié)構(gòu)，避免渦輪泄露以及轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，改進(jìn)冷凝裝置，加快冷凝速率；同時(shí)，綜合利用秸稈、柴草；以解決上述
技術(shù)介紹
中現(xiàn)有熱能設(shè)備所存在的：熱能轉(zhuǎn)化效率低，工質(zhì)氣化溫度不穩(wěn)定，工質(zhì)冷凝效果不佳，工質(zhì)容易變質(zhì)或出現(xiàn)雜質(zhì)，渦輪機(jī)容易出現(xiàn)工質(zhì)泄漏，渦輪轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定、以及容易出現(xiàn)卡死，冷凝裝置的熱能浪費(fèi)大、冷凝速率慢或需額外功耗等問(wèn)題；并解決秸稈被直接焚燒所存在的污染問(wèn)題和能源浪費(fèi)問(wèn)題。為解決其技術(shù)問(wèn)題本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案為：一種基于偏心式渦輪的生物質(zhì)熱能動(dòng)力系統(tǒng)，包括集熱裝置、氣化裝置、偏心式渦輪機(jī)、生物質(zhì)爐、冷凝裝置、循環(huán)管道、循環(huán)工質(zhì)和單向液壓泵，氣化裝置、偏心式渦輪機(jī)、冷凝裝置和單向液壓泵依次通過(guò)循環(huán)管道實(shí)現(xiàn)循環(huán)聯(lián)通，循環(huán)管道內(nèi)含有循環(huán)工質(zhì)，集熱裝置安裝在氣化裝置外部；其特征是：生物質(zhì)爐包括燃燒爐膛、螺旋送料器、螺旋排灰器、鼓風(fēng)機(jī)和排熱口，燃燒爐膛內(nèi)中下部設(shè)置有漏灰網(wǎng)，燃燒爐膛的中部側(cè)邊為螺旋送料器，燃燒爐膛的下部側(cè)邊分別設(shè)置有螺旋排灰器和鼓風(fēng)機(jī)，燃燒爐膛上部為排熱口，排熱口聯(lián)通集熱裝置，所述偏心式渦輪機(jī)包括渦輪機(jī)殼、旋轉(zhuǎn)渦輪結(jié)構(gòu)、進(jìn)氣口、排氣口和密封軸承，旋轉(zhuǎn)渦輪結(jié)構(gòu)通過(guò)密封軸承安裝在渦輪機(jī)殼內(nèi)，進(jìn)氣口和排氣口分布在渦輪機(jī)殼徑向兩側(cè)，所述旋轉(zhuǎn)渦輪結(jié)構(gòu)包括活動(dòng)葉片和槽型轉(zhuǎn)軸，槽型轉(zhuǎn)軸的軸面上分布有凹槽，活動(dòng)葉片通過(guò)彈簧活動(dòng)安裝在槽型轉(zhuǎn)軸的凹槽內(nèi)，槽型轉(zhuǎn)軸通過(guò)密封軸承偏心安裝在渦輪機(jī)殼內(nèi)，進(jìn)氣口距偏心軸較近，排氣口距偏心軸較遠(yuǎn)，相鄰活動(dòng)葉片間構(gòu)成腔室，與進(jìn)氣口相通的為膨脹腔，與排氣口相通的為排氣腔；由于膨脹腔的兩側(cè)葉片面積不同，膨脹腔趨向于體積變大方向轉(zhuǎn)動(dòng)，該種結(jié)構(gòu)的渦輪機(jī)具有較大的推力，能較充分地利用氣化工質(zhì)的動(dòng)能和勢(shì)能，具有較好的熱能轉(zhuǎn)化效率。作為進(jìn)一步優(yōu)化說(shuō)明，所述旋轉(zhuǎn)渦輪結(jié)構(gòu)的活動(dòng)葉片包含至少三片。作為進(jìn)一步優(yōu)化說(shuō)明，所述生物質(zhì)爐使用的燃?xì)鉃樘烊粴狻⑷斯と細(xì)狻⒁夯蜌夂驼託庵械娜我庖环N。作為進(jìn)一步具體優(yōu)化，所述偏心式渦輪機(jī)的排氣口處設(shè)置有預(yù)冷凝器；采取該結(jié)構(gòu)可增大進(jìn)氣口與排氣口的壓差，提高渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)化效率。作為進(jìn)一步具體優(yōu)化，所述預(yù)冷凝器包括工質(zhì)導(dǎo)通管和冷凝吸熱管，工質(zhì)導(dǎo)通管用于連通排氣口和循環(huán)管道，冷凝吸熱管用于吸收工質(zhì)導(dǎo)通管內(nèi)工質(zhì)的熱量，工質(zhì)導(dǎo)通管與冷凝吸熱管螺旋并列接觸，冷凝吸熱管內(nèi)為吸熱流體，為增大冷凝效率，吸熱流體的流動(dòng)方向與工質(zhì)導(dǎo)通管內(nèi)工質(zhì)的流動(dòng)方向相反。作為進(jìn)一步具體優(yōu)化，所述冷凝吸熱管可以采用聯(lián)通單向液壓泵與氣化裝置之間的循環(huán)管道；由于單向液壓泵與氣化裝置之間的循環(huán)管道需要吸熱，而工質(zhì)導(dǎo)通管內(nèi)工質(zhì)需要排熱，該結(jié)構(gòu)較大程度的循環(huán)利用循環(huán)管道內(nèi)工質(zhì)熱量，增大熱轉(zhuǎn)化效率。作為進(jìn)一步優(yōu)化說(shuō)明，所述集熱裝置包括上罩和下罩，下罩中部開(kāi)設(shè)加熱口，上罩和下罩分別位于上、下方，上罩與下罩間為集熱腔，集熱裝置的上罩下部分布有多層上罩突環(huán)，集熱裝置的下罩上部分布有多層下罩突環(huán)，上罩突環(huán)與下罩突環(huán)錯(cuò)開(kāi)；氣化裝置位于集熱腔內(nèi)；作為上述方案的進(jìn)一步優(yōu)化，氣化裝置包括氣化腔，氣化腔為氣化裝置內(nèi)工質(zhì)實(shí)現(xiàn)氣化的空腔，氣化裝置位于集熱腔內(nèi)，氣化腔呈錐型空腔。作為上述方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述氣化裝置還包括預(yù)熱腔，預(yù)熱腔與氣化腔相聯(lián)通，預(yù)熱腔位于氣化腔前端，預(yù)熱腔用于工質(zhì)的預(yù)熱。作為上述方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述預(yù)熱腔為螺旋管型空腔，氣化腔為球型空腔。作為上述方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述預(yù)熱腔與氣化腔之間還設(shè)置有霧化嘴，霧化嘴用于將預(yù)熱腔中的液態(tài)工質(zhì)進(jìn)行霧化，噴入氣化腔內(nèi)。作為上述方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述氣化腔為橢圓型空腔。作為上述方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述氣化腔成錐型，氣化腔的水平截面呈藕孔狀。作為上述方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述氣化腔成多邊本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于偏心式渦輪的生物質(zhì)熱能動(dòng)力系統(tǒng)，包括集熱裝置（1）、氣化裝置（2）、偏心式渦輪機(jī)（3）、生物質(zhì)爐（4）、冷凝裝置（5）、循環(huán)管道（6）、循環(huán)工質(zhì)（7）和單向液壓泵（9），氣化裝置（2）、偏心式渦輪機(jī)（3）、冷凝裝置（5）和單向液壓泵（9）依次通過(guò)循環(huán)管道（6）實(shí)現(xiàn)循環(huán)聯(lián)通，循環(huán)管道（6）內(nèi)含有循環(huán)工質(zhì)（7），集熱裝置（1）安裝在氣化裝置（2）外部，其特征是：生物質(zhì)爐（4）包括燃燒爐膛（41）、螺旋送料器（42）、螺旋排灰器（43）、鼓風(fēng)機(jī)（44）和排熱口（45），燃燒爐膛（41）內(nèi)中下部設(shè)置有漏灰網(wǎng)（46），燃燒爐膛（41）的中部側(cè)邊為螺旋送料器（42），燃燒爐膛（41）的下部側(cè)邊分別設(shè)置有螺旋排灰器（43）和鼓風(fēng)機(jī)（44），燃燒爐膛（41）上部為排熱口（45），排熱口（45）聯(lián)通集熱裝置（1），所述偏心式渦輪機(jī)（3）包括渦輪機(jī)殼（31）、旋轉(zhuǎn)渦輪結(jié)構(gòu)（32）、進(jìn)氣口（33）、排氣口（34）和密封軸承（35），旋轉(zhuǎn)渦輪結(jié)構(gòu)（32）通過(guò)密封軸承（35）安裝在渦輪機(jī)殼（31）內(nèi)，進(jìn)氣口（33）和排氣口（34）分布在渦輪機(jī)殼（31）徑向兩側(cè)，所述旋轉(zhuǎn)渦輪結(jié)構(gòu)（32）包括活動(dòng)葉片（321）和槽型轉(zhuǎn)軸（322），槽型轉(zhuǎn)軸（322）的軸面上分布有凹槽（323），活動(dòng)葉片（321）通過(guò)彈簧（324）活動(dòng)安裝在槽型轉(zhuǎn)軸（322）的凹槽（323）內(nèi)，槽型轉(zhuǎn)軸（322）通過(guò)密封軸承（35）偏心安裝在渦輪機(jī)殼（31）內(nèi)，進(jìn)氣口（33）距偏心軸較近，排氣口（34）距偏心軸較遠(yuǎn)，相鄰活動(dòng)葉片（321）間構(gòu)成腔室，與進(jìn)氣口（33）相通的為膨脹腔331，與排氣口（34）相通的為排氣腔（341）。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于偏心式渦輪的生物質(zhì)熱能動(dòng)力系統(tǒng)，包括集熱裝置（1）、氣化裝置（2）、偏心式渦輪機(jī)（3）、生物質(zhì)爐（4）、冷凝裝置（5）、循環(huán)管道（6）、循環(huán)工質(zhì)（7）和單向液壓泵（9），氣化裝置（2）、偏心式渦輪機(jī)（3）、冷凝裝置（5）和單向液壓泵（9）依次通過(guò)循環(huán)管道（6）實(shí)現(xiàn)循環(huán)聯(lián)通，循環(huán)管道（6）內(nèi)含有循環(huán)工質(zhì)（7），集熱裝置（1）安裝在氣化裝置（2）外部，其特征是：生物質(zhì)爐（4）包括燃燒爐膛（41）、螺旋送料器（42）、螺旋排灰器（43）、鼓風(fēng)機(jī)（44）和排熱口（45），燃燒爐膛（41）內(nèi)中下部設(shè)置有漏灰網(wǎng)（46），燃燒爐膛（41）的中部側(cè)邊為螺旋送料器（42），燃燒爐膛（41）的下部側(cè)邊分別設(shè)置有螺旋排灰器（43）和鼓風(fēng)機(jī)（44），燃燒爐膛（41）上部為排熱口（45），排熱口（45）聯(lián)通集熱裝置（1），所述偏心式渦輪機(jī)（3）包括渦輪機(jī)殼（31）、旋轉(zhuǎn)渦輪結(jié)構(gòu)（32）、進(jìn)氣口（33）、排氣口（34）和密封軸承（35），旋轉(zhuǎn)渦輪結(jié)構(gòu)（32）通過(guò)密封軸承（35）安裝在渦輪機(jī)殼（31）內(nèi)，進(jìn)氣口（33）和排氣口（34）分布在渦輪機(jī)殼（31）徑向兩側(cè)，所述旋轉(zhuǎn)渦輪結(jié)構(gòu)（32）包括活動(dòng)葉片（321）和槽型轉(zhuǎn)軸（322），槽型轉(zhuǎn)軸（322）的軸面上分布有凹槽（323），活動(dòng)葉片（321）通過(guò)彈簧（324）活動(dòng)安裝在槽型轉(zhuǎn)軸（322）的凹槽（323）內(nèi)，槽型轉(zhuǎn)軸（322）通過(guò)密封軸承（35）偏心安裝在渦輪機(jī)殼（31）內(nèi)，進(jìn)氣口（33）距偏心軸較近，排氣口（34）距偏心軸較遠(yuǎn)，相鄰活動(dòng)葉片（321）間構(gòu)成腔室，與進(jìn)氣口（33）相通的為膨脹腔331，與排氣口（34）相通的為排氣腔（341）。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于偏心式渦輪的生物質(zhì)熱能動(dòng)力系統(tǒng)，其特征是：所述旋轉(zhuǎn)渦輪結(jié)構(gòu)（32）的活動(dòng)葉片（321）包含至少三片。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于偏心式渦輪的生物質(zhì)熱能動(dòng)力系統(tǒng)，其特征是：所述集熱裝置（1）...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：郭遠(yuǎn)軍，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：郭遠(yuǎn)軍，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：湖南;43