專利名稱：發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電系統(tǒng)，其中，用人工產(chǎn)生的連續(xù)旋渦上升的氣流的能量來發(fā)電。
相關(guān)技術(shù)的描述作為發(fā)電系統(tǒng)，有熱力發(fā)電系統(tǒng)、核發(fā)電系統(tǒng)、水力發(fā)電系統(tǒng)等等。雖然這些系統(tǒng)的共同點(diǎn)在于通過旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)的渦輪來發(fā)電，但是旋轉(zhuǎn)渦輪的能源是不同的。在熱力發(fā)電系統(tǒng)中，通過燃燒重油或其它燃料來產(chǎn)生蒸汽，并由蒸汽的能量來旋轉(zhuǎn)渦輪。在核發(fā)電系統(tǒng)中，雖然渦輪是同樣地由蒸汽的能量旋轉(zhuǎn)的，但該蒸汽是由核裂變所產(chǎn)生的熱生成的。在水力發(fā)電系統(tǒng)中，渦輪是由水從高處落下的能量來旋轉(zhuǎn)的。除了上述系統(tǒng)，還有利用風(fēng)力的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，通過氫和氧之間的化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)生電能的發(fā)電系統(tǒng)，等等。
自然颶風(fēng)如下述產(chǎn)生。當(dāng)被太陽熱能或其它熱能減少的空氣(離子化)比重上升以產(chǎn)生一上升氣流時(shí)，因?yàn)槠渲械臍鈮合陆狄援a(chǎn)生一低氣壓，所以空氣流入該上升氣流以消除氣壓差。此時(shí)，因?yàn)槔淇諝庠噲D流入暖空氣，所以比由太陽熱能或其它熱能加熱的上升空氣冷的周圍空氣流入該上升氣流，因此產(chǎn)生旋渦氣流。一旦產(chǎn)生該旋渦氣流，因?yàn)轭~外的空氣以旋渦的方式流入該旋渦氣流中，所以該旋轉(zhuǎn)力被逐步提高并最終產(chǎn)生颶風(fēng)。
另外，如果上升氣流和流入該上升氣流的周圍空氣之間的溫差小，因?yàn)樵撔郎u氣流是在相對(duì)低的高度產(chǎn)生的，所以生成旋渦氣流，導(dǎo)致在該旋渦氣流的中心產(chǎn)生低氣壓，因而產(chǎn)生臺(tái)風(fēng)。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)，利用自然颶風(fēng)或臺(tái)風(fēng)的產(chǎn)生原理來生成人工颶風(fēng)，由人工颶風(fēng)的能量來發(fā)電。具體而言，本發(fā)明包括以下內(nèi)容。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一具有一離子燃燒器的加熱爐，該加熱爐位于一具有一下部進(jìn)氣端和一上部排氣端的垂直圓筒路徑的通道上，該路徑內(nèi)設(shè)置一軸流式風(fēng)機(jī)，和一設(shè)置于該路徑之外并與該軸流式風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖的發(fā)電機(jī)，其中，加熱爐內(nèi)的溫度和離子濃度由離子燃燒器來提高，導(dǎo)致從進(jìn)氣端流入的氣體作為旋渦上升的氣流向上流過該路徑，該旋渦上升氣流旋轉(zhuǎn)該軸流式風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在上述的發(fā)電系統(tǒng)中，該加熱爐進(jìn)一步包括一用來保持加熱爐內(nèi)溫度的放電電極和一用來保持或提高離子濃度的粒子加速器，當(dāng)加熱爐內(nèi)的溫度和離子濃度達(dá)到預(yù)定值時(shí)，離子燃燒器臨時(shí)停止，其后，驅(qū)動(dòng)放電電極和粒子加速器之一或兩者來保持加熱爐內(nèi)的溫度或離子濃度，如果溫度或離子濃度降至預(yù)定值以下，則重新驅(qū)動(dòng)離子燃燒器來將加熱爐中的溫度和離子濃度提高至預(yù)定的值，通過重復(fù)臨時(shí)停止離子燃燒器、驅(qū)動(dòng)放電電極和粒子加速器之一或兩者和再次驅(qū)動(dòng)離子燃燒器，將加熱爐內(nèi)的溫度和離子濃度保持在適于產(chǎn)生旋渦上升氣流的值。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，在上述的發(fā)電系統(tǒng)中，在該路徑中有兩個(gè)或多個(gè)軸流式風(fēng)機(jī)，并具有兩個(gè)或多個(gè)與該風(fēng)機(jī)相連的發(fā)電機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，在上述的發(fā)電系統(tǒng)中，該軸流式風(fēng)機(jī)可設(shè)計(jì)得使其可動(dòng)葉片在其靜葉片內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，在上述的發(fā)電系統(tǒng)中，還包括一輔助離子燃燒器，該燃燒器設(shè)置在該路徑的上部，用來再加熱通過該路徑上升的氣體，因此促進(jìn)了氣體通過排氣端排出。
進(jìn)氣端9形成于比加熱爐5低的圓筒1的下部圓筒部分8的下端，軸流式風(fēng)機(jī)10設(shè)置在下部圓筒部分8的內(nèi)部。排氣端11形成于比加熱爐5高的圓筒1的上部圓筒部分7的上端，兩個(gè)軸流式風(fēng)機(jī)12、13設(shè)置在上部圓筒部分7內(nèi)，離子燃燒器2安裝于上部圓筒部分7的上部。高壓型發(fā)電機(jī)17、18、19的旋轉(zhuǎn)軸20、21、22分別與三個(gè)軸流式風(fēng)機(jī)10、12、13的旋轉(zhuǎn)軸14、15、16連接。
框架6如此構(gòu)成四個(gè)支柱23的每一個(gè)由大小為300mm×300mm、厚度為10mm的期望數(shù)量的棱形金屬管互相連接，以圓錐體截頭(frusto)金字塔形式垂直地立在混凝土臺(tái)基上，這四個(gè)支柱23由金屬連接件24在垂直方向上在每個(gè)支柱的五個(gè)點(diǎn)處連接，金屬加強(qiáng)件25偏斜地連接于支柱23的下端和最下面的金屬連接件24之間，另外的金屬加強(qiáng)件25偏斜地連接于加熱爐5和第三個(gè)(從下部開始)金屬連接件24之間?？紤]到圓筒1的高度，將框架6的高度選擇為約320米。圓筒1的內(nèi)徑為3米或更大，高度為300米或更大，這種情況下，框架6的高度也相應(yīng)增加。
在根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)中，通過部分或全部操作

圖1的離子燃燒器2、放電電極3和粒子加速器4來提高加熱爐5內(nèi)的溫度和離子濃度而在圓筒1的內(nèi)部(路徑)中產(chǎn)生一人工旋渦上升氣流，該旋渦上升氣流沖擊加熱爐5下面的軸流式風(fēng)機(jī)10和加熱爐5上面的軸流式風(fēng)機(jī)12、13，因而旋轉(zhuǎn)這些軸流式風(fēng)機(jī)10、12、13，由風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)來驅(qū)動(dòng)連接到對(duì)應(yīng)軸流式風(fēng)機(jī)10、12、13的發(fā)電機(jī)17、18、19以發(fā)電。
可鑄耐火材料(如，耐火粒料(refractory aggregate)和快干水泥或諸如磷酸等水凝劑的混合物)被用于圖1所示的加熱爐5的外壁上，具有約100*104KC卡值的三個(gè)離子燃燒器2沿圓周方向等距離地設(shè)置在外壁上(圖1中僅示出兩個(gè))。三個(gè)離子燃燒器2的末端指向加熱爐5的中心，因此，由于相應(yīng)離子燃燒器2產(chǎn)生的爆炸燃燒(13至15m/s)引起的高的燃燒聲彼此相互撞擊，通過消除聲波和聲波撞擊引起的多普勒效應(yīng)來減少總的噪聲。
如圖2所示，通過將一圖3中所示的離子增值反應(yīng)堆31加到一離子火焰發(fā)生器30上而構(gòu)成每個(gè)離子燃燒器2，離子火焰發(fā)生器30包括一渦流鼓風(fēng)機(jī)26、一電機(jī)27、一由電機(jī)27驅(qū)動(dòng)的軸流式壓縮機(jī)(渦輪)28和一離子火焰發(fā)生部29。渦流鼓風(fēng)機(jī)26用于吸入空氣或?qū)⒖諝馑椭翜u輪28。如圖2所示，渦流鼓風(fēng)機(jī)26具有空氣調(diào)節(jié)閥32，因此，通過調(diào)節(jié)空氣調(diào)節(jié)閥32的打開程度來調(diào)節(jié)空氣的吸入量，以控制供應(yīng)給渦輪28的空氣量。在渦輪28中，可動(dòng)葉片34、壓縮葉片35和分配葉片36連接于由電機(jī)27旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的軸33上。當(dāng)葉片34、35在靜葉片37中旋轉(zhuǎn)時(shí)，從渦流鼓風(fēng)機(jī)26送出的空氣被壓縮，并壓向離火焰發(fā)生部29。分配葉片36攪拌注入的空氣以提供均勻壓力，然后將其送入離子火焰發(fā)生部29的五個(gè)燃料霧化器38中。
如圖2所示，在離子火焰發(fā)生器29中，由鐵磁金屬(如鐵、鎳或鈷)形成圓柱體39，五個(gè)燃料霧化器38如圖4所示設(shè)置在圓柱體39內(nèi)，一基本上圓柱形的火焰接觸離子化材料40(圖2)設(shè)置在燃料霧化器38的前端。具有一鐵芯的電磁線圈41繞在圓柱體39上。順便提及，燃料霧化器38用圖4中所示的金屬板42固定在圓柱體39內(nèi)。
如圖5所示，在燃料霧化器38中，注入高壓(約15k壓力)空氣的非磁性金屬空氣注入管口46(具有1至2m的直徑)和滴下燃料(煤油、混合油或水的金屬粉)的非磁性金屬燃料滴入管口47被插入并固定在由非磁性材料(如銅、不銹鋼等等)制成的圓柱體45的后端。如圖所示，圓柱體45的末(前)端48的內(nèi)周表面展開并向外逐漸變細(xì)，錐角(θ)為40至60度，錐長(d)為10至15mm。以圓周間隔關(guān)系在圓柱體45的末端部分的外圍表面內(nèi)形成約15至20個(gè)寬度為1.5mm至2mm的裂縫49，選擇每個(gè)裂縫49的尖端的角度(φ)為45度。燃料滴下管口47通過一個(gè)裂縫49插入圓柱體49中。圓柱體45的內(nèi)徑(c)為35至45 mm，總長度(a+b+d)為170至215mm。順便提及，(a)為160至200mm,(b)為50至60mm。另外，燃料滴下管口47具有攪拌供應(yīng)的燃料的攪拌器50。攪拌器50通過由電機(jī)52旋轉(zhuǎn)螺旋形旋轉(zhuǎn)葉片來攪拌燃料。
在燃料霧化器38中，從燃料摘下管口47滴下的燃料由從后面渦輪28送來的高速氣體和從氣體注入管口46注入的高壓氣體霧化為具有直徑為0.01μ或更小的微粒，然后從末端部分48注入。在燃料霧化器38中，由于末端部分48呈現(xiàn)錐形，所以一旦未再被液化而平滑地注入霧化燃料，則實(shí)現(xiàn)高的霧化效率。
火焰接觸離子化材料40由光敏物質(zhì)和磁性物質(zhì)在氧化環(huán)境下的結(jié)晶化合物制成。光敏物質(zhì)可以是諸如硒、鎘、鈦、鋰、鋇或鉈等單質(zhì)或其氧化物、硫化物或鹵化物等化合物，磁性物質(zhì)可以是鐵磁物質(zhì)(鐵、鎳、鈷或其化合物)、或順磁物質(zhì)(錳、鋁、錫或其化合物)、或抗磁物質(zhì)(鉍、磷、銅、鈣或其化合物)。
如圖2所示，通過將銅線圈54綁在鐵芯53上形成電磁線圈41，一電源(未圖示)連接于該銅線圈54上。當(dāng)來自電源的脈沖電流到達(dá)電磁線圈41時(shí)，在線圈中產(chǎn)生一強(qiáng)的高頻磁場，因此，使離子火焰發(fā)生部29的圓柱體39被強(qiáng)磁化。該高頻磁場具有例如10000或更高的磁通密度和約20至50MHz的頻率。被電磁線圈41磁化的圓柱體39在其中產(chǎn)生一高頻磁場以激活火焰接觸離子化材料40，因此，與火焰接觸離子化材料40接觸的烴火焰被變?yōu)榘ㄔS多陽離子(碳離子、氫離子、鐵離子等等)和陰離子(氧離子)的離子火焰。順便提及，在高頻磁場中被激活的火焰接觸離子化材料40中，雖然只有通過接觸火焰接觸離子化材料才能點(diǎn)燃霧化的燃料，但該火焰接觸離子化材料40被提供有點(diǎn)火電極55以確保點(diǎn)火的可靠性。
如圖3所示，在離子增值反應(yīng)堆31中，圓柱體60可通過擇一地互連非磁性金屬(如黃銅、不銹鋼等等)環(huán)61和鐵磁性金屬(如鐵、鎳、鈷等等)環(huán)62來形成，電磁線圖63繞在鐵磁性金屬環(huán)62上。有三個(gè)鐵磁性金屬環(huán)62和三個(gè)電磁線圈63。通過插入絕緣紙64而將絕緣銅線65纏繞在相應(yīng)的鐵磁性金屬環(huán)62上、插入絕緣紙64而將冷卻銅管66纏繞在線65上和插入絕緣紙64而將金屬蓋67纏繞在管66上來形成每個(gè)電磁線圈63。順便提及，每個(gè)電磁線圈63被牢固地固定在圓柱體60的外部法蘭68上，不會(huì)由于產(chǎn)生的磁力或離子燃燒器2的振動(dòng)而偏移。
每個(gè)電磁線圈63的絕緣銅線65與電源(未圖示)相連，因此可從電源接收大的脈沖電流。當(dāng)施加大的脈沖電流時(shí)，電磁線圈63在線圈內(nèi)產(chǎn)生一強(qiáng)的高頻磁場，從而在該高頻磁場內(nèi)強(qiáng)磁化鐵磁金屬環(huán)62，導(dǎo)致磁化鐵電金屬環(huán)62在其中產(chǎn)生一強(qiáng)的高頻磁場。當(dāng)陽離子和陰離子彈性地撞擊其它粒子(離子化粒子和非離子化粒子)時(shí)，鐵磁金屬環(huán)62內(nèi)的高頻磁場振動(dòng)離子火焰發(fā)生部29產(chǎn)生的離子火焰中的離子，并將陽離子加速向火焰注入端，將陰離子加速向離子火焰發(fā)生部29，并增加了陽離子和陰離子的數(shù)量。另外，通過擇一地設(shè)置鐵磁金屬環(huán)62和非磁性金屬環(huán)61，逐步地磁性限制該離子火焰以壓縮該離子火焰(收聚效應(yīng)(pinching effct))，該壓縮后的陽離子火焰被注入加熱爐5。順便提及，陰離子火焰被注入向離子火焰發(fā)生部29。
每個(gè)電磁線圈63的冷卻銅管66與冷卻裝置(未圖示)相連，因此，冷卻水可以流過冷卻銅管66以冷卻電磁線圈63。雖然電磁線圈63由來自絕緣銅線65(其中流過大電流)的熱量和來自內(nèi)部離子火焰熱量加熱至高溫，但冷卻水防止了線圈過熱。電磁線圈63可被水、其它冷卻介質(zhì)或強(qiáng)制冷卻系統(tǒng)冷卻。
在上述的離子火焰發(fā)生器30中，已經(jīng)說明了離子增值反應(yīng)堆31利用多級(jí)電磁線圈64產(chǎn)生的高頻磁場的實(shí)施例，在離子增值反應(yīng)堆31的圓柱體60內(nèi)可產(chǎn)生能夠振動(dòng)和加速離子的強(qiáng)電場。
離子火焰發(fā)生器30的燃料滴下管口47(圖5)可通過管接收來自燃料供應(yīng)裝置70的燃料。燃料供應(yīng)裝置70包括供應(yīng)煤油的煤油供應(yīng)裝置71、供應(yīng)水的水供應(yīng)裝置72和供應(yīng)混合油的金屬粉的金屬燃料供應(yīng)裝置73。其中，煤油供應(yīng)裝置71是存儲(chǔ)煤油的塔，水供應(yīng)裝置72是存儲(chǔ)水的塔。
如圖6所示，在金屬燃料供應(yīng)裝置73中(圖5)，由導(dǎo)電金屬制成的圓柱形陰極75被垂直地固定在由絕緣材料制成的煤油塔74的底部的中央，由加長的圓柱鐵棒形成的陽極棒76和由加長的圓柱鋁棒形成的陽極棒76設(shè)置在陰極75的附近，電極75、76與高壓電源78相連，因此，可在電極75和76之間施加高壓(例如30000至100000V)。在金屬燃料供應(yīng)裝置73中，通過向陰極75和由鐵或鋁形成的陽極棒76之間施加電壓，當(dāng)電極75和76之間產(chǎn)生放電時(shí)，從陽極棒76的表面上脫離出細(xì)粒(小于0.5mm)鐵粉或鋁粉，并被排放到煤油中。此時(shí)，烴中的碳沉淀在煤油中，鐵或鋁粉粘附到沉淀的碳上，將金屬粉與煤油混合，因此形成混合油的金屬粉。如果需要，可向混合油的金屬粉中加入表面活性劑。這種情況下，該混合油的金屬粉可被存放一較長的時(shí)間。然而，使用的表面活性劑不會(huì)阻礙燃燒。
兩個(gè)陽極棒76可從在塔74的兩側(cè)壁上形成的插入孔水平地插入塔74中。插入孔中具有包裝片79，以可分地夾持插入的陽極棒76，并防止液體的泄漏。每個(gè)陽極棒76的插入長度(進(jìn)塔74中)可由自動(dòng)給進(jìn)機(jī)構(gòu)(電極移動(dòng)裝置)80來調(diào)節(jié)，因此，陽極棒76的末端和陰極棒75的末端之間的距離可被調(diào)節(jié)，以易于發(fā)生放電。當(dāng)縮短陽極棒76的末端時(shí)，自動(dòng)給進(jìn)機(jī)構(gòu)80自動(dòng)地將陽極棒76相應(yīng)地向陰極棒75給進(jìn)，因此，電極75和76末端之間的距離總是保持不變。順便提及，通過例如用塔74外部的光傳感器測量電極75和76之間的距離、或監(jiān)控電極間的電勢或電流以產(chǎn)生正常的放電、或提前求出由于放電引起的作為每單位時(shí)間的下降量的電極縮短率來實(shí)現(xiàn)由自動(dòng)給進(jìn)機(jī)構(gòu)80實(shí)現(xiàn)的陽極棒76的給進(jìn)量的控制。
盡管可實(shí)現(xiàn)電極75和76之間的有效放電，但陰極75和陽極棒76不限于上述實(shí)例，例如，電極75、76之一或兩者可形成為棱形部件。另外，電極75和76之間施加的電壓或電流可根據(jù)陰極和陽極75、76的形狀和/或電極之間的距離和/或電極的材料來適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。
塔74具有燃料量監(jiān)控裝置(未圖示)，監(jiān)控塔中的燃料量，以防止塔74中的陰極75和陽極棒76從液面向上突出。如果燃料降至預(yù)定量以下，例如，燃料監(jiān)控裝置補(bǔ)充燃料或通知操作者該情況。由于有了燃料量監(jiān)控裝置，所以可防止電極突出液面時(shí)產(chǎn)生放電，因此，防止了點(diǎn)燃作為燃料的煤油，從而防止了塔74的燃燒和爆炸。
攪拌裝置81設(shè)置于塔74的上部。攪拌裝置81包括電機(jī)82和由電機(jī)82旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的螺旋槳83，由螺旋槳83來攪拌塔74中的煤油?？蛇m當(dāng)設(shè)定螺旋槳83轉(zhuǎn)數(shù)。
圖5所示的煤油供應(yīng)裝置71可具有一裂化裝置。該裂化器分解具有高沸點(diǎn)的重油以制成具有低沸點(diǎn)的輕油(汽油等)。例如，裂化器可以是使用二氧化硅/氧化鋁催化劑的接觸分解型，或無催化劑的在高溫(800至850℃)下實(shí)現(xiàn)分解的熱分解型，或使用含鎳或鎢的二氧化硅/氧化鋁催化劑并利用高壓氫來實(shí)現(xiàn)分解的氫化分解型。當(dāng)具有高沸點(diǎn)的燃料如重油取代煤油被使用時(shí)，裂化裝置是特別有效的。
所需的燃料之一或其結(jié)合可從供應(yīng)裝置71、72、73通過燃料開關(guān)供應(yīng)給燃料滴下管口47。例如，在溫度達(dá)到1800℃之前、離子火焰發(fā)生裝置30啟動(dòng)后僅供應(yīng)煤油，接著，在溫度達(dá)到2500℃之前供應(yīng)混合油的金屬粉，之后，可供應(yīng)混合油和水的金屬粉。這樣，根據(jù)燃燒溫度來選擇和供應(yīng)適當(dāng)?shù)娜剂稀?br> 如圖1所示，在離子燃燒器2之上，放電電極3在加熱爐5的外壁上彼此相對(duì)。放電電極3連接于電源(未圖示)，所以由離子燃燒器2加熱的加熱爐5內(nèi)部的溫度可通過向電極施加電壓而在電極間產(chǎn)生放電來保持。
另外，加熱爐5的外壁上具有四個(gè)粒子加速器。粒子加速器4保持加熱爐5中的離子濃度，或因此增加離子來增加離子濃度。電子感應(yīng)加速器、回旋加速器或同步加速器可被用作粒子加速器4。在電子感應(yīng)加速器中，通過外部施加一交變磁場來加速環(huán)形真空容器中的電子，因此通過使加速的電子流入加熱爐5中來增加加熱爐5內(nèi)的離子濃度。在回旋加速器中，一具有與具有由DC磁場中的洛倫茲力產(chǎn)生的預(yù)定周期的圓周運(yùn)動(dòng)同步的回旋加速器振動(dòng)數(shù)的高頻電場反復(fù)加速帶電粒子，因此得到高能粒子，通過使這種高能粒子流入加熱爐5中來增加加熱爐5內(nèi)的離子濃度。同步加速器中，超出了所述回旋加速器的能量上限，沿具有預(yù)定半徑的圓周路徑來設(shè)置電磁體，當(dāng)粒子速度增加時(shí)提高磁通密度。
圓筒1的進(jìn)氣端具有一風(fēng)擋(damper)，因此，當(dāng)加熱爐5中的溫度和離子濃度超出預(yù)定值時(shí)(例如，溫度為1800℃至3500℃，離子濃度為30％至80％)，氣體(大氣)可通過打開風(fēng)擋來注入圓筒1內(nèi)。另外，通過改變風(fēng)擋的打開量來調(diào)節(jié)注入氣體的量。此外，進(jìn)氣端9的下端向下從風(fēng)擋突出，因此，當(dāng)風(fēng)擋打開時(shí)，大氣可順利地流入圓筒1內(nèi)。順便提及，一金屬管頸連接到進(jìn)氣端9的下端，以防止異物進(jìn)入圓筒1。
如圖1所示，軸流式風(fēng)機(jī)10、12、13具有多個(gè)沿其縱向連接于對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)軸14、15、16上的可動(dòng)葉片90，因此，當(dāng)旋渦上升氣流向上流過圓筒1而沖擊可動(dòng)葉片90時(shí)，空氣流的能量旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)軸14、15、16。軸流式風(fēng)機(jī)10、12、13的旋轉(zhuǎn)軸14、15、16通過齒輪連接于高壓型(10000V至20000V)發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸20、21、22上，因此，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸流式風(fēng)機(jī)10、12、13時(shí)，發(fā)電機(jī)17、18、19被驅(qū)動(dòng)以發(fā)電。在圖1中，通過每個(gè)軸流式風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)發(fā)電機(jī)，從而能夠驅(qū)動(dòng)六個(gè)(總共)發(fā)電機(jī)。在三個(gè)軸流式風(fēng)機(jī)10、12、13之間，中級(jí)軸流式風(fēng)機(jī)12具有比其它的軸流式風(fēng)機(jī)10、13少的可動(dòng)葉片90。這是因?yàn)樾郎u上升氣流在圓筒1的中央部分被穩(wěn)定，所以即使當(dāng)可動(dòng)葉片90的數(shù)量少時(shí)，也能得到足夠的旋轉(zhuǎn)力。軸流式風(fēng)機(jī)可容忍具有150m/s氣流速度的旋渦上升氣流。
如圖1所示，在圓筒1中，在軸流式風(fēng)機(jī)10、1 2、13的周圍具有靜葉片91，因此，軸流式風(fēng)機(jī)10、12、13的可動(dòng)葉片90可在靜葉片91中旋轉(zhuǎn)。具有這種設(shè)置，可使旋渦上升氣流均勻地沖擊可動(dòng)葉片90，因而有效地旋轉(zhuǎn)軸流式風(fēng)機(jī)10、12、13。
如圖1所示，在上級(jí)軸流式風(fēng)機(jī)13上，旋渦上升氣流從排氣端11排出圓筒1。排氣端11的上端向上突出框架6，因此可順利地排氣。另外，在排氣端11的附近具有輔助離子燃燒器2(具有約120×104KC的卡值)，因此，通過圓筒1的氣體上升可被再加熱，以促進(jìn)排氣。輔助離子燃燒器2的結(jié)構(gòu)與加熱爐5上的離子燃燒器2的相同。(使用例)例如，按下述方式使用根據(jù)如圖1所示的本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)來發(fā)電。
1．當(dāng)進(jìn)氣端9的風(fēng)擋關(guān)閉時(shí)，操作離子燃燒器2來加熱并離子化加熱爐5中的空氣。因?yàn)樵诩訜釥t5中被加熱并具有增加的離子濃度的空氣通過圓筒1上升并從排氣端11向外排出，所以圓筒1中產(chǎn)生高溫，這樣，圓筒內(nèi)的氣壓低于大氣壓。
2．當(dāng)加熱爐5內(nèi)的溫度和離子濃度達(dá)到預(yù)定值時(shí)(例如，溫度為1600℃，離子濃度為30％)，打開進(jìn)氣端9的風(fēng)擋。因?yàn)閳A筒1內(nèi)的壓力比大氣壓低，所以當(dāng)打開風(fēng)擋時(shí)，大氣通過進(jìn)氣端9進(jìn)入圓筒1中以平衡壓力。此時(shí)，因?yàn)榈蜏乜諝饩哂袕闹車魅敫邷乜諝獾内厔?，所以具有比圓筒1內(nèi)的大氣的溫度低的大氣從進(jìn)氣端9流入圓筒1內(nèi)而形成旋渦氣流并沖擊低級(jí)軸流式風(fēng)機(jī)10以旋轉(zhuǎn)軸流式風(fēng)機(jī)10。當(dāng)?shù)图?jí)軸流式風(fēng)機(jī)10旋轉(zhuǎn)時(shí)，與其連接的兩個(gè)發(fā)電機(jī)17被驅(qū)動(dòng)來發(fā)電。
3．氣體穿過低級(jí)軸流式風(fēng)機(jī)10而流入加熱爐5內(nèi)時(shí)，軸流式風(fēng)機(jī)10的旋轉(zhuǎn)使得旋渦速度增加。在加熱爐5內(nèi)，氣體被不斷加熱，以產(chǎn)生旋渦上升氣流進(jìn)而通過圓筒1上升。旋渦上升氣流的流動(dòng)速度與加熱爐5的溫度和離子濃度成正比。
4．接著，旋渦上升氣流沖擊中級(jí)軸流式風(fēng)機(jī)12以旋轉(zhuǎn)該軸流式風(fēng)機(jī)12。另外，該氣流沖擊上級(jí)軸流式風(fēng)機(jī)13以旋轉(zhuǎn)該軸流式風(fēng)機(jī)13。當(dāng)兩個(gè)軸流式風(fēng)機(jī)12、13旋轉(zhuǎn)時(shí)，與其相連的發(fā)電機(jī)18、19被驅(qū)動(dòng)來發(fā)電。
5．穿過中級(jí)和上級(jí)軸流式風(fēng)機(jī)12、13的旋渦上升氣流被進(jìn)氣端11前端處的輔助離子燃燒器2再加熱，并通過排氣端11而排出圓筒。因?yàn)榇髿?中性)流入排出的旋渦上升氣流中的空氣(離子化)中，所以該空氣被中性化而達(dá)到中性。
6．因此，旋轉(zhuǎn)低級(jí)、中級(jí)和上級(jí)軸流式風(fēng)機(jī)以驅(qū)動(dòng)與之相連的發(fā)電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電。該得到的電能可被發(fā)送或使用，必要時(shí)可降低電壓。
當(dāng)加熱爐5內(nèi)的溫度和離子濃度達(dá)到預(yù)定值時(shí)，離子燃燒器2被臨時(shí)停止，之后，通過放電電極3的放電來保持加熱爐5內(nèi)的溫度，并且由粒子加速器4來保持加熱爐5內(nèi)的離子濃度。如果加熱爐5內(nèi)的溫度和離子濃度低于預(yù)定的值時(shí)，則重新啟動(dòng)離子燃燒器2。當(dāng)如此間歇地啟動(dòng)離子燃燒器2時(shí)，可節(jié)約離子燃燒器2所需的燃料，并減少產(chǎn)生的二氧化碳的量。(其他實(shí)施例)
在上述的使用實(shí)例中，盡管說明了根據(jù)本發(fā)明的僅使用一個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)例，但也可一起使用根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)或更多發(fā)電系統(tǒng)。另外，加熱爐具有的離子燃燒器的數(shù)量不限于三個(gè)，也可使用更少或更多數(shù)量的離子燃燒器。設(shè)置在路徑中的軸流式風(fēng)機(jī)和發(fā)電機(jī)數(shù)量也不限于上述的數(shù)量，可使用更少或更多數(shù)量的軸流式風(fēng)機(jī)和發(fā)電機(jī)?？蚣艿母叨?、支柱的尺寸和圓柱的長度和直徑以及上述實(shí)施例中出現(xiàn)的其它數(shù)值僅是例舉。
工業(yè)應(yīng)用1、根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)與熱力發(fā)電系統(tǒng)相比，可用很少的燃料來實(shí)現(xiàn)足夠的發(fā)電。另外，產(chǎn)生的二氧化碳的量少。
2、不象核力發(fā)電系統(tǒng)那樣有有害物質(zhì)，如放射性泄漏的危險(xiǎn)。另外，可容易地處理用過的燃料。
3、不必象水力發(fā)電系統(tǒng)那樣建壩。
4、結(jié)構(gòu)簡單，安裝成本低。
5、總而言之，與常規(guī)的不同發(fā)電系統(tǒng)相比，能夠使用簡單的結(jié)構(gòu)和低成本來實(shí)現(xiàn)足夠的發(fā)電，而不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不良影響。
權(quán)利要求
1．一種發(fā)電系統(tǒng)，包括一具有一離子燃燒器的加熱爐，該加熱爐位于一具有一下部進(jìn)氣端和一上部排氣端的垂直圓筒路徑的通道上；一設(shè)置在所述路徑內(nèi)的軸流式風(fēng)機(jī)；和一設(shè)置于所述路徑之外并與所述軸流式風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖的發(fā)電機(jī)；其中，所述加熱爐內(nèi)的溫度和離子濃度由所述離子燃燒器來提高，導(dǎo)致從所述進(jìn)氣端流入的氣體在所述路徑中上升作為旋渦上升的氣流，該旋渦上升氣流旋轉(zhuǎn)所述軸流式風(fēng)機(jī)，所述風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述發(fā)電機(jī)發(fā)電。
2．一種發(fā)電系統(tǒng)，包括一加熱爐，具有一離子燃燒器、一保持所述加熱爐內(nèi)溫度的放電電極和一保持或提高離子濃度的粒子加速器，該加熱爐位于一具有一下部進(jìn)氣端和一上部排氣端的垂直圓筒路徑的通道上；一設(shè)置在所述路徑內(nèi)的軸流式風(fēng)機(jī)；和一設(shè)置于所述路徑之外并與所述軸流式風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖的發(fā)電機(jī)；其中，所述加熱爐內(nèi)的溫度和離子濃度由所述離子燃燒器來提高至一預(yù)定的值，導(dǎo)致從所述進(jìn)氣端流入的氣體在所述路徑中上升作為旋渦上升的氣流，該旋渦上升氣流旋轉(zhuǎn)所述軸流式風(fēng)機(jī)，所述風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述發(fā)電機(jī)發(fā)電；此外，其中，當(dāng)所述加熱爐內(nèi)的溫度和離子濃度通過所述離子燃燒器達(dá)到預(yù)定值時(shí)，所述離子燃燒器臨時(shí)停止，其后，驅(qū)動(dòng)所述放電電極和所述粒子加速器之一或兩者來保持所述加熱爐內(nèi)的溫度或離子濃度，如果溫度或離子濃度降至預(yù)定值以下，則重新驅(qū)動(dòng)所述離子燃燒器來將所述加熱爐中的溫度和離子濃度提高至預(yù)定的值，通過重復(fù)臨時(shí)停止所述離子燃燒器、驅(qū)動(dòng)所述放電電極和所述粒子加速器之一或兩者和再次驅(qū)動(dòng)所述離子燃燒器，將所述加熱爐內(nèi)的溫度和離子濃度保持在適于產(chǎn)生旋渦上升氣流的值。
3．一種發(fā)電系統(tǒng)，包括一具有一離子燃燒器的加熱爐，該加熱爐位于一具有一下部進(jìn)氣端和一上部排氣端的垂直圓筒路徑的通道上；兩個(gè)或多個(gè)設(shè)置在所述路徑內(nèi)的軸流式風(fēng)機(jī)；和兩個(gè)或多個(gè)設(shè)置于所述路徑之外并與所述軸流式風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖的發(fā)電機(jī)；其中，所述加熱爐內(nèi)的溫度和離子濃度由所述離子燃燒器來提高，導(dǎo)致從所述進(jìn)氣端流入的氣體在所述路徑中上升作為旋渦上升的氣流，該旋渦上升氣流旋轉(zhuǎn)所述軸流式風(fēng)機(jī)，所述風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述發(fā)電機(jī)發(fā)電。
4．一種發(fā)電系統(tǒng)，包括一加熱爐具有一離子燃燒器、一保持所述加熱爐內(nèi)溫度的放電電極和一保持或提高離子濃度的粒子加速器，該加熱爐位于一具有一下部進(jìn)氣端和一上部排氣端的垂直圓筒路徑的通道上；兩個(gè)或多個(gè)設(shè)置在所述路徑內(nèi)的軸流式風(fēng)機(jī)；和兩個(gè)或多個(gè)設(shè)置于所述路徑之外并與所述軸流式風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖的發(fā)電機(jī)；其中，所述加熱爐內(nèi)的溫度和離子濃度由所述離子燃燒器來提高至一預(yù)定的值，導(dǎo)致從所述進(jìn)氣端流入的氣體在所述路徑中上升作為旋渦上升的氣流，該旋渦上升氣流旋轉(zhuǎn)所述軸流式風(fēng)機(jī)，所述風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述發(fā)電機(jī)發(fā)電；此外，其中，當(dāng)所述加熱爐內(nèi)的溫度和離子濃度通過所述離子燃燒器達(dá)到預(yù)定值時(shí)，所述離子燃燒器臨時(shí)停止，其后，驅(qū)動(dòng)所述放電電極和所述粒子加速器之一或兩者來保持所述加熱爐內(nèi)的溫度或離子濃度，如果溫度或離子濃度降至預(yù)定值以下，則重新驅(qū)動(dòng)所述離子燃燒器來將所述加熱爐中的溫度和離子濃度提高至預(yù)定的值，通過重復(fù)臨時(shí)停止所述離子燃燒器、驅(qū)動(dòng)所述放電電極和所述粒子加速器之一或兩者和再次驅(qū)動(dòng)所述離子燃燒器，將所述加熱爐內(nèi)的溫度和離子濃度保持在適于產(chǎn)生旋渦上升氣流的值。
5．一種發(fā)電系統(tǒng)，包括一具有一離子燃燒器的加熱爐，該加熱爐位于一具有一下部進(jìn)氣端和一上部排氣端的垂直圓筒路徑的通道上；一設(shè)置在所述路徑內(nèi)的軸流式風(fēng)機(jī)，所述軸流式風(fēng)機(jī)可設(shè)計(jì)成使其可動(dòng)葉片在其靜葉片內(nèi)旋轉(zhuǎn)；和一設(shè)置于所述路徑之外并與所述軸流式風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖的發(fā)電機(jī)；其中，所述加熱爐內(nèi)的溫度和離子濃度由所述離子燃燒器來提高，導(dǎo)致從所述進(jìn)氣端流入的氣體在所述路徑中上升作為旋渦上升的氣流，該旋渦上升氣流旋轉(zhuǎn)所述軸流式風(fēng)機(jī)，所述風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述發(fā)電機(jī)發(fā)電。
6．一種發(fā)電系統(tǒng)，包括一加熱爐，具有一離子燃燒器、一保持所述加熱爐內(nèi)溫度的放電電極和一保持或提高離子濃度的粒子加速器，該加熱爐位于一具有一下部進(jìn)氣端和一上部排氣端的垂直圓筒路徑的通道上；一設(shè)置在所述路徑內(nèi)的軸流式風(fēng)機(jī)，所述軸流式風(fēng)機(jī)可設(shè)計(jì)成使其可動(dòng)葉片在其靜葉片內(nèi)旋轉(zhuǎn)；和一設(shè)置于所述路徑之外并與所述軸流式風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖的發(fā)電機(jī)；其中，所述加熱爐內(nèi)的溫度和離子濃度由所述離子燃燒器來提高至一預(yù)定的值，導(dǎo)致從所述進(jìn)氣端流入的氣體在所述路徑中上升作為旋渦上升的氣流，該旋渦上升氣流旋轉(zhuǎn)所述軸流式風(fēng)機(jī)，所述風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述發(fā)電機(jī)發(fā)電；此外，其中，當(dāng)所述加熱爐內(nèi)的溫度和離子濃度通過所述離子燃燒器達(dá)到預(yù)定值時(shí)，所述離子燃燒器臨時(shí)停止，其后，驅(qū)動(dòng)所述放電電極和所述粒子加速器之一或兩者來保持所述加熱爐內(nèi)的溫度或離子濃度，如果溫度或離子濃度降至預(yù)定值以下，則重新驅(qū)動(dòng)所述離子燃燒器來將所述加熱爐中的溫度和離子濃度提高至預(yù)定的值，通過重復(fù)臨時(shí)停止所述離子燃燒器、驅(qū)動(dòng)所述放電電極和所述粒子加速器之一或兩者和再次驅(qū)動(dòng)所述離子燃燒器，將所述加熱爐內(nèi)的溫度和離子濃度保持在適于產(chǎn)生旋渦上升氣流的值。
7．一種發(fā)電系統(tǒng)，包括-具有一離子燃燒器的加熱爐，該加熱爐位于一具有一下部進(jìn)氣端和一上部排氣端的垂直圓筒路徑的通道上；兩個(gè)或多個(gè)設(shè)置在所述路徑內(nèi)的軸流式風(fēng)機(jī)，所述軸流式風(fēng)機(jī)可設(shè)計(jì)成使其可動(dòng)葉片在其靜葉片內(nèi)旋轉(zhuǎn)；和兩個(gè)或多個(gè)設(shè)置于所述路徑之外并與所述軸流式風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖的發(fā)電機(jī)；其中，所述加熱爐內(nèi)的溫度和離子濃度由所述離子燃燒器來提高，導(dǎo)致從所述進(jìn)氣端流入的氣體在所述路徑中上升作為旋渦上升的氣流，該旋渦上升氣流旋轉(zhuǎn)所述軸流式風(fēng)機(jī)，所述風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述發(fā)電機(jī)發(fā)電。
8．一種發(fā)電系統(tǒng)，包括一加熱爐，具有一離子燃燒器、一保持所述加熱爐內(nèi)溫度的放電電極和一保持或提高離子濃度的粒子加速器，該加熱爐位于一具有一下部進(jìn)氣端和一上部排氣端的垂直圓筒路徑的通道上；兩個(gè)或多個(gè)設(shè)置在所述路徑內(nèi)的軸流式風(fēng)機(jī)，所述軸流式風(fēng)機(jī)可設(shè)計(jì)成使其可動(dòng)葉片在其靜葉片內(nèi)旋轉(zhuǎn)；和兩個(gè)或多個(gè)設(shè)置于所述路徑之外并與所述軸流式風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖的發(fā)電機(jī)；其中，所述加熱爐內(nèi)的溫度和離子濃度由所述離子燃燒器來提高至一預(yù)定的值，導(dǎo)致從所述進(jìn)氣端流入的氣體在所述路徑中上升作為旋渦上升的氣流，該旋渦上升氣流旋轉(zhuǎn)所述軸流式風(fēng)機(jī)，所述風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述發(fā)電機(jī)發(fā)電；此外，其中，當(dāng)所述加熱爐內(nèi)的溫度和離子濃度通過所述離子燃燒器達(dá)到預(yù)定值時(shí)，所述離子燃燒器臨時(shí)停止，其后，驅(qū)動(dòng)所述放電電極和所述粒子加速器之一或兩者來保持所述加熱爐內(nèi)的溫度或離子濃度，如果溫度或離子濃度降至預(yù)定值以下，則重新驅(qū)動(dòng)所述離子燃燒器來將所述加熱爐中的溫度和離子濃度提高至預(yù)定的值，通過重復(fù)臨時(shí)停止所述離子燃燒器、驅(qū)動(dòng)所述放電電極和所述粒子加速器之一或兩者和再次驅(qū)動(dòng)所述離子燃燒器，將所述加熱爐內(nèi)的溫度和離子濃度保持在適于產(chǎn)生旋渦上升氣流的值。
9．如權(quán)利要求1至8中之一的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步包括一輔助離子燃燒器，該燃燒器設(shè)置在所述路徑的上部，用來再加熱通過所述路徑上升的氣體，以促進(jìn)所述氣體通過所述排氣端排出。
全文摘要
一種發(fā)電系統(tǒng),包括:一具有一離子燃燒器的加熱爐,該加熱爐位于一具有一下部進(jìn)氣端和一上部排氣端的垂直圓筒路徑的通道上,一設(shè)置在所述路徑內(nèi)的軸流式風(fēng)機(jī),和一設(shè)置于所述路徑之外并與所述軸流式風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖的發(fā)電機(jī),其中,所述加熱爐內(nèi)的溫度和離子濃度由所述離子燃燒器來提高,導(dǎo)致從所述進(jìn)氣端流入的氣體作為旋渦上升氣流向上流過所述路徑,該旋渦上升氣流旋轉(zhuǎn)所述軸流式風(fēng)機(jī),所述風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述發(fā)電機(jī)發(fā)電。
文檔編號(hào)F02C3/10GK1324432SQ99812482
公開日2001年11月28日 申請(qǐng)日期1999年8月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月23日
發(fā)明者菊地政市 申請(qǐng)人:菊地政市, 中島繁人, 森脅幸子