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液氧煤炭发动机的设想
1、虽然风力、水力、太阳能等可再生能源在电网出力的比例越来越高,但燃烧煤炭发电仍然是主流,现在燃烧煤炭发电基本都是采用锅炉加汽轮机发电的方式,其热能转化的效率最高也不超过46%。如何提高煤炭燃烧,热能转换为机械能的效率呢?这就要用到液氧煤炭发动机。
2、液氧煤炭发动机效率为何高?主要原因是从氧气到液氧,其密度增大的缘故,从常温下到液氧状态,其密度增大了一千倍,等于压缩比为1000。根据热力学定律,压缩比越高,其效率越高,这也是液氧煤炭发动机效率高的原因。
3、液氧煤炭发动机的氧气,取自空气,为提高制冷效率,采用分级冷却,先将空气冷到零度以下,使空气中的水蒸汽凝结成水,再用甲烷、乙烯、丙烷、丁烷、液氮等为工质,通过闭式冷却循环(指冷冻剂循环与氧气液化过程相分开的循环)制取液氧,工质采用混合冷冻剂。加压后的冷冻剂依次经换热器和分离器,不同沸点冷冻剂在不同温度位上冷凝下来,节流后提供冷量,一方面使较低沸点的冷冻剂得到冷凝,以便为更低一级的温度位提供冷量,另一方面使天然气逐步地冷却和冷凝。混合冷冻剂的组成可根裾操作需要予以调整。设备中引出的液体,分离后可补充冷冻剂的损耗。冷却后除去水蒸汽的空气,依次流过不同温度级别的热交换器,空气中所含的氧气、氮气就会变为液氧和液氮,将液氮和液氧进行分离,制得的液氧再用贮罐储存起来。
4、从外地来的煤炭,先储存在煤棚里,再用皮带机输送到磨煤机,通过磨煤变成煤粉,煤粉再用高压输煤器输送到高压锅炉里进行燃烧。高压输煤器由煤粉贮罐、惰性气体系统及螺旋输送器三部分组成。煤粉先在常压状态输送到贮罐里,贮满后,再用阀门将贮罐进口关死,再通入高压惰性气体(例如二氧化碳),惰性气体的压力要高于锅炉的气体压力,在高压气体和贮罐振动发生器的作用下,贮罐里面的煤粉就流向螺旋输送器,高压惰性气体将煤粉吹到锅炉里面,与锅炉里面的氧气相遇,引起猛烈燃烧。要准备多组贮罐,以便一组贮罐里面的煤粉用光后,将惰性气体减压后,再重新装填煤粉,为防止锅炉里面的煤粉供应中断,在气体减压前,先换用其它贮罐里面的煤粉。
5、煤粉燃烧后产生的高温高压燃气,先通过多组离心分离器,将燃气中的固体颗粒分离出来,再通过活塞式膨胀机或涡轮式膨胀机做功。采用活塞式膨胀机时,要降低活塞机的转速(例如每分钟只有十几转),以便延长活塞机的寿命。涡轮式膨胀机也要降低转速,因为高温燃气中还是含有一些固体颗粒,这些颗粒与涡轮高速相碰撞的话,会降低涡轮叶片的寿命。活塞式膨胀机可以采用水进行冷却,而涡轮式膨胀机则可以采用水蒸汽作为冷却介质。膨胀机与发电机动力输入轴相连,因为膨胀机的转速低,所以,要增加发电机的极数,以增加输电电流的频率,使其达到标准。作为助燃物,液氧要变为氧气才能燃烧,可以使液氧与要液化的空气进行热交换,使液氧变为氧气,同时要液化的空气温度也会降低,这样可以降低制氧机的能耗。
煤粉燃料后剩余的固体颗粒,成分为粉煤灰,可以用来制造水泥或用于搅拌混凝土;空气分离产生的液氮,可以用于制氨,其它稀有气体,都可以用于各种工业用途。煤炭燃烧产生的二氧化碳,可以作为气肥,给农作物增加营养,或者作为碳酸脂等工业生产的原料。总之,要进行综合利用,才能取得最大效益。


IP属地:广东1楼2024-10-07 08:25回复