專利名稱：巨菌草熱氣流發電站裝置的制作方法
技術領域：
本專利涉及發電設備，特別是一種利用焚燒巨菌草產生熱氣流來發電的裝置。
背景技術：
我國人口占世界的1/4，一次性能源儲量少，其中煤的儲量為世界的1/10，石油儲量為世界的1/40，天然氣儲量僅為世界的1/100。截止到2008年底，我國發電設備裝機容量達到7. 9億千瓦，社會用電量達3. 43萬億千瓦時，其中火電約占82%，年消耗煤炭約13億噸。根據統計，按目前的增長速度，我國已探明的煤炭將在30年內被開采完。就世界而言，煤只能用230年后，石油只能用44年，天然氣只能用62年。一次性能源的缺乏與不可再生性要求人類盡快找到可再生能源。以生物質再生能源供熱是解決能源短缺的途徑之一，巨菌草由于具有如下特點，非常適合作為生物質能源的原材料。I.適應性強在海拔200-1500米，年降雨量800毫米，溫度在零下2度至零上45度，無霜期300天以上，水源有保障的荒坡、山地、大田、堤壩、房前屋后、田邊地角都可種植。2.生長速度快、產量高種下1.5個月即可收割，3個月可長到3米左右。根系發達，分蘗力強，一株苗可分蘗20-50株。一年可割6-8次，畝產20-30噸。3.環保效益改善土質，CO2零排放，減少SO2排放。由于生物質燃料是一種清潔燃料，含硫量僅為煤的O. I %，灰渣可循環利用，I萬噸生物質燃料則相應減少3300噸標煤所排放的SO2。4.經濟效益種植巨菌草的經濟收入大大高于經濟作物和普通農作物，政策電價補貼和碳交易收益。5.技術簡單一次耕種收割10-20年，每年收割1-2次。分批收割保證供應，適量肥料，不用殺蟲劑。6.生態效應不需要翻種，減少土壤干擾，大量腐殖質增加土地養分。適合各種鳥類和小動物繁殖。7.巨菌草每公斤熱值高達3500-4000大卡，用巨菌草作燃料發電，一畝地生產巨菌草可相當5噸煤的作用。發展巨菌草業用菌草作能源草有著巨大的潛力。采用專用的生物質燃燒鍋爐，按年產I萬噸生物質燃料計算，相當節省標煤3500噸，節省了一次能源的消耗。如用于替代燃油鍋爐，可節省柴油2500噸，節省了國家寶貴的石油資源。8.選擇巨菌草為能源燃料，是目前光合作用轉化太陽能效率最高的植物。巨菌草桿葉可用于發電、乙醇、纖維板、紙漿等的能源和工業原料，剩渣加工成有機肥料，鉀肥，用于種植巨菌草。本循環鏈產出能源，并幫助政府增加收入。9.就地吸納農村剩余勞動力，增加農民收入，幫助農民臉脫貧致富。我國人均耕地少，而非農田山坡、荒地、沙地、灘涂、鹽堿地等是耕地的5倍左右，可以利用起來進行能源草種植。每畝土地可產干草5噸計算，每噸干草以200售出，種植20畝即可收入20000J Li ο10.種植巨菌草還可以促進退耕還林、保持水土、治理荒漠、防風護沙、改善生態環境的作用。與燃燒燃油相比，生物質燃料具有與環境保護相結合，原料可再生、資源可持續利用、可持續發展，多次綜合利用的優點。正因為如此，利用太陽能轉化率高、適應性廣的巨菌草作為生物質燃料發電，其經濟和社會效益非常可觀，相關的技術也得到迅速發展。

實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種高效率無污染的巨菌草熱氣流發電站裝置。本實用新型的目的是通過如下途徑實現的一種巨菌草熱氣流發電站裝置，山頂 平臺建造圓柱形豎井，在豎井頂部設一風筒，沿豎井下部側壁上連通有若干L形進風洞，所述的風筒外壁設置安裝有若干組風輪發電機組，L形進風洞內設有圓筒式風輪發電機組及渦輪發電機組；所述的豎井底部側壁通過熱氣流通道、出氣口連通若干個巨菌草焚燒室，巨菌草焚燒室的側壁上方設有進氣進料口，側壁底部設有排渣口 ；所述的風輪發電機組、圓筒式風輪發電機組及渦輪發電機組均由外部控制裝置控制。作為方案的進一步優化，所述的L形進風洞分兩段，一段為水平進風洞段，另一段為垂直進風口段，水平進風洞由洞徑逐漸縮小的壓縮段、洞徑一致的均衡段和擴散段組成，壓縮段與垂直進風口段和均衡段相連接；擴散段與均衡段和豎井相連接，擴散段出風口與豎井切向連通；均衡段與擴散段之間通過設置的安全閘門連接。作為方案的進一步優化，所述的均衡段與壓縮段之間設置有安全閘門。作為方案的進一步優化，所述的圓筒式風輪發電機組設在L形進風洞的壓縮段，所述的渦輪發電機組設在L形進風洞的均衡段。作為方案的進一步優化，所述的豎井長度與直徑比< 10，豎井底部直徑與豎井頂部直徑相同，豎井底部直徑為風筒頂部直徑的I. 3-1. 5倍，風筒長度<豎井長度的50%，風筒底部直徑與豎井直徑相同，風筒向上均勻收縮，呈中空錐形。作為方案的進一步優化，所述的豎井內壁設耐火保溫層。作為方案的進一步優化，所述的L形進風洞的進風口口徑大于出風口口徑。作為方案的進一步優化，所述的熱氣流通道的底坡度> 5%。。作為方案的進一步優化，相鄰的L形進風洞之間設有維修洞，所述維修洞與L形進風洞的壓縮段間設安全閘門。作為方案的進一步優化，所述的風筒以及L形進風洞的垂直進風段為金屬或磚混結構建造；所述的豎井以及L形進風洞的水平進風洞段用鋼筋混凝土澆注而成。本實用新型專利巨菌草熱氣流發電裝置，類似于煙囪抽吸煙塵原理，或類似于“連通器”效應原理，一旦大口徑管道(豎井)內氣體流動，即可引發大氣柱以每平方米約10噸的重力向進風管道內壓迫，迫使管道內的風輪機、渦輪機帶動相應發電機轉動發電。本實用新型專利巨菌草熱氣流發電裝置是利用可再生巨菌草能源發電的一種新方式，不受地理、天氣條件影響，應用范圍廣、能夠全天候運行，并且發電效率高、成本低、清潔環保，應用前景廣闊。與現有技術相比，本實用新型專利巨菌草熱氣流發電裝置在結構上具有如下特占-
^ \\\ ·I.原來的熱氣流生成器與進風洞幾乎在同一平面，如果在塔囪內焚燒巨菌草，焚燒需要的大量巨菌草及其所產生的煙氣與灰渣都難以進出處理，而且熱效率低(只有10-30% )，所以此裝置明顯不具備焚燒巨菌草功能，即不適合將巨菌草轉化成熱氣流。2.將熱氣流的生成裝置設置在豎井外圍，通過熱氣流管道將凈化后的熱氣流弓I入豎井中加熱空氣，才能更好地使熱效率轉化成綠色電能。3.將L形進風洞位置由原來的塔囪底部調整改進到熱氣流管道的側上部，既減少了熱氣流中沉淀粉塵對電機設備的污染損害，又可更有效帶動進風洞內發電機組發電；如果熱氣流管道設置在L形進風洞的上部，從熱氣流上升原理知道，豎井底部的空氣無法及時得到加熱，直接影響豎井、風筒內熱氣流運轉，影響整個發電裝置正常運行。·[0031]4.巨菌草熱氣流發電站裝置，簡化了原來熱氣流發電站裝置外部太陽能集熱棚、垃圾處理設施等等，同時精簡了豎井內部太陽能散熱器、熱氣流發射槍、電熱器及燃燒器等裝置，既節約了建設投資成本，又方便巨菌草熱氣流發電站裝置運行及維護，更有利于專利技術產業化推廣發展。5.只有對原熱氣流發電裝置進行有針對性地升級改造，才能充分發揮巨菌草熱效率高之能源草特性。與現有技術相比，本實用新型專利巨菌草熱氣流發電裝置具有明顯優勢I.全天侯運行-本巨菌草熱氣流發電站裝置可全天侯運行，無論是春夏秋冬、白天黑夜、還是風大風小，熱氣流風力發電裝置均可安全順利運轉。2.可靠性強-巨菌草熱氣流發電站裝置結構簡單、操作簡便，運行平穩、防護力強，運轉可靠、故障率低。3.應用范圍廣-巨菌草熱氣流發電站裝置幾乎適應于一切需要發電的區域使用，既符合平原、山地等普通地理環境下的發電要求，也符合盆地、丘陵、戈壁灘等特殊地理環境的發電需求，甚至在戰爭、災害等復雜的背景下可獨立、安全地對國防、民用重大戰略設施提供電源保障。4.市場龐大-巨菌草熱氣流發電站裝置具有投資少、效益高、工作環境安靜、無污染又清潔環保等優點，市場空間廣闊，具有極高的經濟價值和社會使用價值。5.前景廣闊，成果、效益顯著-巨菌草熱氣流發電站裝置具有原理可靠，設計簡單，取材方便，運動部件少，維修方便，成本低，晝夜運行穩定，使用周期長等特點，雖然前期投入與水電相當，但發展前景廣闊、環境友好，后期運行成本極低，必將成為國內外發展新能源的必然選擇趨勢，也是完善國內外太陽能熱氣流發電的優化升級方案，對人類環境的改善和電力行業可持續發展具有重要的戰略意義。6.巨菌草熱氣流發電站裝置是利用可再生巨菌草作為能源發電的一種新方式，技術不受地理、天氣條件影響，應用范圍廣、并且發電效率高、成本低、清潔環保，應用前景廣闊。7.巨菌草熱氣流發電站裝置所需要的綜合技術和材料是自主的，電站的理論分析、工程設計和施工建造均無太高技術難度。同時，以該項目為龍頭，可帶動城鎮“菌草循環產業化科技示范園區”多項目支撐、規模化發展。符合了建設資源節約型社會、環境友好型社會的特色。真正做到經濟與自然、社會和諧發展。以下結合附圖
對本實用新型作進一步詳細說明圖I為本實用新型結構示意圖；圖中，I.豎井，11.耐火保溫層，12.豎井底部，2.風筒；31.巨菌草焚燒室，311.排渣口，312.進氣進料口，313.出氣口，32.熱氣流通道；4. L形進風洞，41.水平進風洞段，411.壓縮段，4111.圓筒式風輪發電機組，42.垂直進風口段，412.均衡段，4121.渦輪發電機組，413.擴散段，414.安全閘門，5.風輪發電機組，51.風輪保護蓋；6.活動頂蓋系統，61.避雷裝置，62.活動頂蓋。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型巨菌草熱氣流發電站裝置，可以人工建造，也可以依據 有利地形挖掘建造。選擇高度適當的山坡地、山丘為建設平臺，垂直向下鑿進建一個圓柱形豎井，沿豎井I中軸線垂直向上建造一個錐形風筒2 ;所述風筒2頂部設置自動啟閉的頂蓋62和避雷裝置61，所述豎井I下半部內側壁上設置耐火保溫層11 ;沿豎井I下部側壁上連通有若干L形進風洞4。豎井I與L形進風洞4的開挖建造可按傳統的隧道工程施工方法進行，開挖后采用鋼筋混凝土澆注成型，風洞應按設計規范要求進行養護，二襯脫模后應使內壁光滑無風窩、毛刺。所述的風筒2以及L形進風洞4的垂直進風口段42為金屬或磚混結構建造；所述的豎井I以及L形進風洞4的水平進風洞段41用鋼筋混凝土澆注而成。所述的L形進風洞4分兩段，一段為水平進風洞段41，另一段為垂直進風口段42，水平進風洞41由洞徑逐漸縮小的壓縮段411、洞徑一致的均衡段412和擴散段413組成，壓縮段411與垂直進風口段42和均衡段412相連接；擴散段413與均衡段412和豎井I相連接。所述的壓縮段411與擴散段413之間設置有安全閘門414。所述的風筒2外壁設置有若干組同軸風輪發電機組5，所述風輪發電機組5包括設置在豎井外壁周邊的復數個風輪機，每個風輪機通過同軸傳動方式帶動發電機進行發電。這里采用同軸傳動的方式帶動發電機，可以減少能量損耗，提高發電效率。所述風輪發電機組5外側還設置有風輪機葉片保護蓋51。所述進風洞壓縮段411的截面積由外向內縮小，氣流由外界進入風洞壓縮段411時，由于空間變小，氣壓增加，狹管效應導致風速增大。在現有技術的情況下，當進風洞壓縮段411內的風速增大到9m/s以上時，即可以進行風力發電。所述的圓筒式風輪發電機組4111設在L形進風洞4的壓縮段411，所述圓筒式風輪發電機組4111包括設置在圓筒內外壁的復數個風輪機，風輪機轉軸位于圓筒外壁，風輪機通過扇形齒輪帶動發電機，發電機位于圓筒外壁。根據所述壓縮段的長度可批量安裝圓筒式風輪發電機組4111。本裝置可采用最新無芯稀土永磁發電機，安裝調試后將進一步降低發電成本、極大提升發電效率。所述進風洞均衡段412的截面積不變，氣流經過壓縮段之后已經加速到比較理想的風速，可滿足該段渦輪發電機組對風速的要求。在所述進風洞均衡段412內設置一定數量的渦輪發電機組4121進行發電。所述L形進風洞4的出風口設置在所述擴散段413末端；所述均衡段412與壓縮段411之間設置閘門414，當圓筒式風輪發電機組4111、渦輪發電機組4121需要進行維修時，關閉壓縮段411末端閘門414，方便調度和對單獨的出風管道進行維護，不影響其它進風洞發電。所述的豎井I長度與直徑比< 10，豎井I底部直徑為風筒頂部直徑的I. 3-1. 5倍，風筒2長度<豎井I長度的50%，風筒2底部直徑與豎井I直徑相同，風筒2向上均勻收縮，呈中空錐形。沿豎井I底部建造若干巨菌草焚燒室31，巨菌草焚燒室31是在豎井I底部側壁通過熱氣流通道32、出氣口 313連通巨菌草焚燒室31，巨菌草焚燒室31的側壁上方 設有進氣進料口 312，側壁底部設有排渣口 311 ;所述的豎井底部12周邊熱氣流通道32出風口與豎井切向連通，構成熱氣流導向裝置；巨菌草焚燒室31上側部周圍建造若干L形進風洞4，L形進風洞4與豎井I連通；所述L形進風洞4的進風口直徑數倍于出風口。進風洞進風段與出風段垂直連通，進風口向上，進風洞設置一定坡度，通常底坡度< 5%。;進風口設置安全防護網，可用鋼材或纖維等材料制作，預防進風口附件人、動物或其他物體被氣流卷進L形進風洞4，危及生命和發電設施安全；L形進風洞4出風口同方向與豎井切向連通，使豎井I進風口來風旋轉上升。相鄰的L形進風洞4之間設有維修洞，所述維修洞與L形進風洞4的壓縮段411間設安全閘門。所述的若干熱氣流通道32出氣口與豎井I切向連通，加上L形進風洞4與豎井I切向連接，雙重引導豎井內受熱的熱氣流高速旋轉上升，產生龍卷風效應，從而帶動L形進風洞4中圓筒式風輪發電機組4111、渦輪發電機組4121和風筒外側設置的風輪發電機組5進行發電。所述的風輪發電機組5、圓筒式風輪發電機組4111、渦輪發電機組4121、活動頂蓋系統62、巨菌草焚燒室31、豎井I內調溫調速、電機調控均由外部控制裝置控制，以上均可以采用現有技術中的方式實現，這里不贅述。工作時，通過計算機控制系統啟動若干個巨菌草焚燒室31，加熱豎井I空氣，當豎井、風筒上下溫度達到設定值時依次打開風筒上部的活動頂蓋62，并依次逐個打開進風洞均衡段412安全閘門414，產生速度很高的風，進風洞均衡段412、進風洞壓縮段411內的電機受風力驅動發電，渦輪發電機組4121和風輪發電機組5的電機所發的電力進行集中控制、升壓后送出并入電網。發電機組正常工作后，可適時切換關閉部份巨菌草焚燒室31，保留一套巨菌草焚燒室31工作維持豎井風洞內溫度、風速，確保各發電機組的電機高效運轉。巨菌草熱氣流發電裝置在梯度溫差之自然原動力、豎井空氣受熱導向后旋轉上升產生的龍卷風效應以及L形進風洞4內狹管效應的共同作用下實現持續運行發電。
權利要求1.一種巨菌草熱氣流發電站裝置，山頂平臺建造圓柱形豎井(1)，在豎井(I)頂部設一風筒(2)，沿豎井(I)下部側壁上連通有若干L形進風洞(4)，其特征在于所述的風筒(2)外壁設置安裝有若干組風輪發電機組(5)，L形進風洞(4)內設有圓筒式風輪發電機組(4111)及渦輪發電機組(4121);所述的豎井(I)底部側壁通過熱氣流通道(32)、出氣口(313)連通若干個巨菌草焚燒室(31)，巨菌草焚燒室(31)的側壁上方設有進氣進料口(312)，側壁底部設有排渣口(311);所述的風輪發電機組(5)、圓筒式風輪發電機組(4111)及渦輪發電機組(4121)均由外部控制裝置控制。
2.如權利要求I所述的巨菌草熱氣流發電站裝置，其特征在于所述的L形進風洞(4)分兩段，一段為水平進風洞段(41)，另一段為垂直進風口段(42)，水平進風洞(41)由洞徑逐漸縮小的壓縮段(411)、洞徑一致的均衡段(412)和擴散段(413)組成，壓縮段(411)與垂直進風口段(42)和均衡段(412)相連接；擴散段(413)與均衡段(412)和豎井(I)相連接，擴散段(413)出風口與豎井⑴切向連通；均衡段(412)與擴散段(413)之間通過設置的安全閘門(414)連接。
3.如權利要求2所述的巨菌草熱氣流發電站裝置，其特征在于所述的均衡段(412)與壓縮段(411)之間設置有安全閘門(414)。
4.如權利要求I所述的巨菌草熱氣流發電站裝置，其特征在于所述的圓筒式風輪發電機組(4111)設在L形進風洞(4)的壓縮段(411)，所述的渦輪發電機組(4121)設在L形進風洞(4)的均衡段(412)。
5.如權利要求I所述的巨菌草熱氣流發電站裝置，其特征在于所述的豎井(I)長度與直徑比< 10，豎井(I)底部直徑與豎井(I)頂部直徑相同，豎井(I)底部直徑為風筒(2)頂部直徑的I. 3-1. 5倍，風筒(2)長度<豎井(I)長度的50%，風筒(2)底部直徑與豎井直徑相同，風筒(2)向上均勻收縮，呈中空錐形。
6.如權利要求I所述的巨菌草熱氣流發電站裝置，其特征在于所述的豎井(I)內壁設耐火保溫層(11)。
7.如權利要求I所述的巨菌草熱氣流發電站裝置，其特征在于所述的L形進風洞(4)的進風口口徑大于出風口口徑。
8.如權利要求I所述的巨菌草熱氣流發電站裝置，其特征在于所述的熱氣流通道(32)的底坡度≥5%0。
9.如權利要求I所述的巨菌草熱氣流發電站裝置，其特征在于相鄰的L形進風洞(4)之間設有維修洞，所述維修洞與L形進風洞(4)的壓縮段(411)間設安全閘門。
10.如權利要求I所述的巨菌草熱氣流發電站裝置，其特征在于所述的風筒(2)以及L形進風洞(4)的垂直進風段(42)為金屬或磚混結構建造；所述的豎井(I)以及L形進風洞(4)的水平進風洞段(41)用鋼筋混凝土澆注而成。
專利摘要本實用新型涉及發電設備，特別是一種巨菌草熱氣流發電站裝置。山頂平臺建造圓柱形豎井，在豎井頂部設一風筒，沿豎井下部側壁上連通有若干L形進風洞，風筒外壁設置安裝有若干組風輪發電機組，L形進風洞內設有圓筒式風輪發電機組及渦輪發電機組；豎井底部側壁通過熱氣流通道、出氣口連通若干個巨菌草焚燒室，巨菌草焚燒室的側壁上方設有進氣進料口，側壁底部設有排渣口；風輪發電機組、圓筒式風輪發電機組及渦輪發電機組均由外部控制裝置控制。此巨菌草熱氣流發電裝置具有原理可靠，設計簡單，取材方便，運動部件少，維修方便，成本低，無環境污染，晝夜運行穩定，熱效率高，使用周期長等特點。
文檔編號E04H5/02GK202789333SQ20122053556
公開日2013年3月13日 申請日期2012年10月11日 優先權日2012年10月11日
發明者郭齊貴 申請人:郭齊貴