CN104929761A - 一种固体燃料内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明由燃烧室、进气系统、进料系统、做功系统及排渣系统组成。进气系统与燃烧室相连，负责向燃烧室输送压缩空气。进料系统与燃烧室相连，负责向燃烧室输送固体燃料。燃烧室体积固定，固体燃料在燃烧室持续燃烧，产生高温高压气体与固体废渣。做功系统与燃烧室相连，做功系统将高温高压气体内能转化为机械能对外输出。排渣系统与燃烧室相连，负责将燃烧室产生的废渣排出内燃机。

Description

一种固体燃料内燃机

技术领域

本发明涉及到一种内燃机，特别是涉及到一种固体燃料内燃机。

背景技术

一般内燃机的燃料在做功气缸内燃烧，推动活塞对外做功，内燃机的燃料只能是液体燃料或气体燃料，不能使用固体燃料。主要原因是固体燃料燃烧通常产生固体废渣，固体废渣导致内燃机损坏不能正常工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以使用固体燃料的内燃机。本发明由燃烧室、进气系统、进料系统、做功系统及排渣系统组成。进气系统与燃烧室相连，负责向燃烧室输送压缩空气。进料系统与燃烧室相连，负责向燃烧室输送固体燃料。燃烧室体积固定，固体燃料在燃烧室持续燃烧，产生高温高压气体与固体废渣，燃料实现将自身的化学能转化为可以对外做功的高温高压气体的内能。做功系统与燃烧室相连，做功系统将高温高压气体内能转化为机械能对外输出。排渣系统与燃烧室相连，负责将燃烧室产生的废渣排出内燃机。

燃烧室由耐高温高压材料制造，所述耐高温高压材料既可以是耐高温特种钢、耐高温陶瓷，也可以是耐高温复合材料，特别是碳纤维陶瓷复合材料，燃烧室在工作时一直处于高温高压状态。燃烧室内有气固分离装置，分离固体燃料在燃烧室燃烧产生的高温高压气体与固体废渣。进一步的，燃烧室可以在外壁包覆保温材料，还可以在内壁涂覆耐火隔热材料，避免热量流失。

进气系统由空气压缩系统、进气管道及进气阀门组成。空气压缩系统可以是与做功系统联动的空气压缩系统也可以是独立工作的空气压缩系统，可以是单级压缩也可以是多级压缩，可以是活塞式空气压缩系统也可以是离心式空气压缩系统。与做功系统联动的空气压缩系统，可以与做功系统共轴也可以不共轴。独立工作的空气压缩系统可以是电动空气压缩系统，也可以是独立内燃机空气压缩系统。进气系统还可以在空气压缩系统与进气阀之间设置压缩空气缓冲装置，缓冲装置还可以具有加热装置，加热装置对缓冲装置的压缩空气进行预热，预热后的压缩空气通过进气阀进入燃烧室。加热装置的热量来源于做功系统排放的尾气。

进料系统主要由燃料储存装置及进料泵组成。固体燃料可以是水煤浆也可以是有机溶剂煤浆，还可以是生物质燃料。进料泵可以是连续进料泵也可以是脉冲式进料泵，可以是独立进料泵也可以是与做功系统联动的进料泵。独立进料泵可以是电动进料泵也可以是气动进料泵。进料泵与燃烧室可以通过进料阀直接相连，也可以是进料泵连接缓冲加热装置再通过进料阀与燃烧室相连。具有缓冲加热装置的进料系统，燃料通过进料泵进入缓冲加热装置，缓冲加热装置对进入缓冲装置的燃料进行预热，预热后的燃料通过进料阀进入燃烧室。缓冲加热装置的热量来源于做功系统排放的尾气。

做功系统将高温高压气体的内能转化为机械能对外输出，做功系统可以是往复式活塞做功系统或者是转子式活塞做功系统，也可以是流平机做功系统。

排渣系统将燃烧室产生的废渣排出内燃机，排渣系统可以有独立的排渣室，也可以是排渣室与燃烧室连为一体排渣。可以是连续排渣也可以是间歇排渣。可以是废渣自重排渣，也可以是机械动力排渣。

本发明的工作原理是：进气系统将压缩空气送入燃烧室，进料系统将固体燃料送入燃烧室，固体燃料在燃烧室燃烧，燃烧产生高温高压气体同时产生固体废渣，燃料的化学能主要转化为高温高压气体的内能，做功系统做功将高温高压气体内能转化为机械能对外输出，废渣由排渣系统排出。内燃机持续工作，进气系统持续提供大于燃烧室压强的压缩空气，进料系统持续提供压强大于燃烧室的燃料。

附图说明

图1是固体燃料内燃机的示意图。

其中1—燃烧室、2—进气系统、3—进料系统、4—做功系统、5—排渣系统、6—进气阀、7—进料阀、8—做功阀、9—排渣阀。

图2是固体燃料内燃机自重排渣的排渣室的示意图。

其中21—排渣室、22—进渣阀门、23—排渣阀门。

图3是固体燃料内燃机机械排渣的排渣室的示意图。

其中31—排渣室、32—进渣阀门、33—排渣阀门、34—排渣泵。

图4是固体燃料内燃发电机的示意图。

其中41—进气系统、42—发电机、43—做功系统、44—主轴、45—进料系统、46—燃烧室、47—排渣系统。

具体实施方式

实施例一

本发明由燃烧室1、进气系统2、进料系统3、做功系统4、排渣系统5组成，燃烧室1体积固定，内有点火器及固气分离装置。进气系统2通过进气阀6与燃烧室1相连。进料系统3通过进料阀7与燃烧室1相连。做功系统4通过做功阀8与燃烧室1相连。排渣系统5通过排渣阀9与燃烧室1相连。其中做功系统4为多级流平做功系统，进气系统2为与做功系统共轴联动的轴流空气压缩系统，进料系统3为独立的电动浆料连续进料系统，燃烧室1为内壁有防火隔热涂层的耐高温合金燃烧室。排渣系统5为利用固体废渣自重排渣的排渣系统，其具有独立排渣室，且有二道阀门隔开燃烧室与排渣口。内燃机正常工作时，二道阀门关闭。开始排渣时，连接燃烧室的进渣阀门22（图2的22即图1的9）打开，固体废渣由燃烧室通过进渣阀门22进入排渣室，关闭进渣阀门22，打开连接排渣口的排渣阀门23，固体废渣由排渣室通过排渣阀门23排出。

实施例二

本发明由燃烧室1、进气系统2、进料系统3、做功系统4、排渣系统5组成，燃烧室1体积固定，内有点火器及固气分离装置。进气系统2通过进气阀6与燃烧室1相连。进料系统3通过进料阀7与燃烧室1相连。做功系统4通过做功阀8与燃烧室1相连。排渣系统5通过排渣阀9与燃烧室1相连。其中做功系统4为多级流平做功系统，进气系统2为与做功系统共轴联动的多级轴流空气压缩系统，进料系统3为独立的电动浆料连续进料系统，燃烧室1为内壁有防火隔热涂层的耐高温合金燃烧室。排渣系统5为具有独立排渣室的机械排渣系统，且有二道阀门隔开燃烧室与排渣口。内燃机正常工作时，二道阀门关闭。开始排渣时，连接燃烧室的进渣阀门32（图3的32即图1的9）打开，固体废渣由燃烧室通过进渣阀门32进入排渣室31，关闭进渣阀门32，打开连接排渣口的排渣阀门33，启动排渣泵34，排渣泵将固体废渣从排渣室经排渣阀门33排出。

实施例三

本发明由燃烧室1、进气系统2、进料系统3、做功系统4、排渣系统5组成，燃烧室1体积固定，内有点火器及固气分离装置。进气系统2通过进气阀6与燃烧室1相连。进料系统3通过进料阀7与燃烧室1相连。做功系统4通过做功阀8与燃烧室1相连。排渣系统5通过排渣阀9与燃烧室1相连。其中做功系统4为多级流平做功系统，进气系统2为与做功系统共轴联动的多级轴流空气压缩系统，进料系统3为独立的电动浆料连续进料系统，燃烧室1为内壁有防火隔热涂层的耐高温合金燃烧室。排渣系统5为没有独立排渣室的机械排渣系统，燃烧室与排渣口只有一道阀门隔开。内燃机正常工作时，阀门关闭。开始排渣时，启动排渣泵，排渣阀门打开，排渣泵将固体废渣排出内燃机。

实施例四

一种固体燃料内燃发电机，由燃烧室46、进气系统41、进料系统45、做功系统43、排渣系统47及发电机42组成，燃烧室46体积固定，内有点火器及固气分离装置。进气系统41通过进气阀与燃烧室46相连。进料系统45通过进料阀与燃烧室46相连。做功系统43通过做功阀与燃烧室46相连。排渣系统47通过排渣阀与燃烧室46相连。发电机42通过传动轴与做功系统43相连。其中做功系统43为多级流平做功系统，进气系统41为与做功系统共轴联动的多级轴流空气压缩系统，发电机42与做功系统43共轴联动，进料系统45为独立的电动浆料连续进料系统，燃烧室46为内壁有防火隔热涂层的耐高温合金燃烧室。

上述实施例只是本发明的部分应用，不同的燃烧室、进气系统、进料系统、做功系统有更多的组合，都能实现本发明。本发明所述的内燃机以浆料煤为燃料，可以通过控制做功阀门更好地调节输出功率，与可以更加节能。

Claims (6)

1.一种可以使用固体燃料的内燃机，主要由燃烧室、进气系统、进料系统、做功系统及排渣系统组成，其特征在于进气系统与燃烧室相连，负责向燃烧室输送压缩空气；进料系统与燃烧室相连，负责向燃烧室输送固体燃料；燃烧室体积固定，固体燃料在燃烧室持续燃烧，产生高温高压气体与固体废渣；做功系统与燃烧室相连，做功系统负责将高温高压气体内能转化为机械能；排渣系统与燃烧室相连，负责将燃烧室产生的废渣排出内燃机。

2.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于排渣系统有二道阀门隔开燃烧室与排渣口。

3.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于做功系统是流平做功系统。

4.根据权利要求3所述的内燃机，其特征在于进气系统是与做功系统共轴的轴流压气机。

5.一种固体燃料内燃发电机，其特征在于将固体燃料化学能转化为机械能的装置是权利要求1所述的内燃机。

6.根据权利要求5所述的内燃机，其特征在于做功系统是流平做功系统，进气系统是与做功系统共轴的轴流压气机，发电机与内燃机共轴。