CN108661861A - 人造龙卷风系统及发电、生态楼、氢气站、根治雾霾技术 - Google Patents

人造龙卷风系统及发电、生态楼、氢气站、根治雾霾技术 Download PDF

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CN108661861A CN201710214388.9A CN201710214388A CN108661861A CN 108661861 A CN108661861 A CN 108661861A CN 201710214388 A CN201710214388 A CN 201710214388A CN 108661861 A CN108661861 A CN 108661861A
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Abstract

本发明涉及一种人造龙卷风系统及发电、生态楼、加氢气站、根治雾霾方法,因下层换热气压室位于上层换热气压室的上方,对应的下层换热气压室中收集的地热能量高于上层换热气压室中收集的地热能量,也就保证了喷射口中喷出的气流温度高于旋流喷口喷出的气流,对应的喷射口喷出的气流可作为龙卷风的中心气流,旋流喷口中喷出的气流可作为龙卷风的螺旋气流,这样在中心气流的引流和螺旋气流的环绕作用下,在风塔中形成上旋的龙卷风,也就在风塔中创造出人造的风能,无需利用燃料和电能进行能量转换,因而本发明中人造龙卷风系统具有可提供洁净节能的能源的优点。

Description

人造龙卷风系统及发电、生态楼、氢气站、根治雾霾技术
技术领域
[0001]本发明从源头攻克治理大气污染和大气雾霾的创新绿色清洁新能源技术方法的 良策,蓝天工程的关键技术保障,涉及一种人造龙卷风发电的零碳排放,无污染,是可再生 清洁能源;恒温、恒湿、净风生态楼房的民用零碳生活,健康生活方式,构建生态文明家园; 汽车加氢气站使交通运输和工业生产用氢气燃料,零碳排放,无污染,清洁环保;创新绿色 清洁能源引领实体经济转型升级,实现电力、工业、房产、交通等行业的零碳排放,无污染 化,绿色清洁循环发展,同时实现经济发展与生态环保的双赢,建设生态文明城镇。零碳引 领能源革命,创新生态环保科技,颠覆产业绿色发展,清洁才能改变世界!
背景技术
[0002]大气污染和大气雾霾主要形成的机理和原因是:(1)能源和工业生产性污染,煤炭 的燃烧,如燃煤火力发电占全国总电力的8〇%,是我国主要的能源。如:燃煤钢铁厂、燃煤水 泥厂、工业锅炉等;排放大量的烟尘、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等,造成大气 温室效应,对大气污染最为严重。(2)居民生活性污染,如使用的空调、电热水器、供暖暖气、 散煤炉灶及取暖等都是直接或间接消耗煤炭产生的烟尘、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫等 有害气体。(3)交通运输性污染,石油燃烧:如汽车、火车、轮船、飞机等排放的尾气、石油化 工企业等;汽车尾气占大中城市第一污染源,汽车排出的有害尾气距呼吸带最近,被人直接 吸入,其污染物主要有固体悬浮微粒、一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅尘 及硫氧化合物等;还制造道路扬尘。都严重危害着人的生命和健康。2008年中国二氧化碳排 放量超过美国成为“第一”,同时会增加二氧化硫、氮氧化物以及可吸入颗粒物排放量,是雾 霾主要组成的罪魁祸首。大量使用煤炭、石油虽然解决了能源、工业、民用、交通需求问题, 但付出的生态环境代价是巨大的。我们人人都是雾霾的受害者同时也是雾霾的制造者。目 前各种化石能源的大规模使用是造成雾霾天气的主要原因。发电需要燃烧煤炭,而实际上 被燃烧的煤只有不到30%被转化成了电能,其余的都被排放了。汽车等机械需要燃烧的石 油,同样的,发动机也只是将不足30%的石油转化成了动力,其余的也都被排放了。也就是说 我们使用能源是“打手大脚、铺张浪费”的,利用的少,排放的多,减少能源的使用是不现实 的。人造龙卷风发电技术能有效利用天然能源(如地热能、太阳能、热空气能、风能等),实现 零碳排放,无污染,是可再生清洁能源,风能利用率可达到70%以上,且价格非常便宜,每千 瓦时成本只有5角钱。如果大力推广可在10年到20年内根治雾霾,环境问题与能源问题会同 时得到解决。
发明内容
[0003]本发明的目的是提供一种人造龙卷风发电,恒温、恒湿、净风生态楼房,汽车加氢 气站等技术,从源头攻克治理大气污染和大气雾霾的创新绿色清洁新能源技术方法的良 策,蓝天工程的关键技术保障。彻底根治能源、工业、民用、交通等多方面的主要源头污染性 问题,创新绿色清洁能源引领实体经济转型升级,实现电力、工业、房产、交通等行业零碳排 放,无污染;绿色清洁能源,净化生态环境,还地球以蓝天,保护人类健康,造福子孙后代,解 决资源危机,构建人与自然的和谐关系,促进人类经济社会可持续健康绿色发展为目的。还 能解决日益短缺危机的能源,攻克节能减排艰难顽疾,大气和环境污染的三大世界性难题。 [0004]本发明采用以下技术方法来实现上述目的: 1、人造龙卷风发电:是清洁可再生能源,龙卷风之所以能造成巨大的破坏是因为它带 有巨大的能量,龙卷风具有的能量是可与核爆炸相比,当涡旋直径为200米时,其旋流功率 达30000兆瓦,相当于10座巨型电站的功率。经过十几年的潜心研宄和试验,得出了人造龙 卷风与自然界的龙卷风具有相似的结构和机理,找到了为人造龙卷风提供巨大热能、稳定 可靠的主要能源-一地热能;以太阳能、热空气能、风能等为辅助能源;并解决了远距离超导 热组合器件高效传递地热能、太阳能、热空气能等天然能源的关键技术,利用大气梯度温 差、大气梯度压差、空气密度差•,风塔抽风拔风的烟肉效应等物理效应与自然能量相互作 用,创新设计独特精妙的结构和送风与排风系统,换热气压室将天然的地热能、太阳能、热 空气能、风能等能源转换为带气压的热空气,经顶部旋流压气缸产生大能量高速气流排入 送风管道,经送风管道送入风塔底部中心的风柱喷气机压向喷射口和四周的逆向且向内的 诱导旋流喷口,只要喷射气流温度比风塔内部的空气高20°C以上,风塔底部中心喷射的风 柱气流就开始上升,四周的诱导旋流全部向内汇集流动趋势,诱旋射流的旋转流动不断加 速,并产生强烈的垂直上升的低气压气流,形成龙卷核心,科学利用自然的能量自动生成人 造龙卷风,并驱动风塔按装的龙卷风涡轮机的机组发电。智能化监控和控制,关闭送气阀门 人造龙卷风就会消失,安全有保障。这种发电方法,风能利用率可达到70%以上,每千瓦时成 本只有5角钱,可建成大、中、小型发电站;一次投资,可使用上百年,一劳永逸。不需要消耗 任何燃料为动力,更不用燃煤、燃气、核能等高消耗资源为动力,可代替燃煤、燃气、核能等 高耗能、高污染、高辐射危险的方式发电(核电站产生的高放射性的核废料,放射半衰期长 达100年〜10万年,也就是说在10万年后,这些核废料还能影响人类和环境)。实现零碳排放, 无污染发电,真正的绿色可再生能源,清洁环保,保护生态环境。促进电力清洁能源可持续 健康绿色发展。
[0005] 2、恒温、恒湿、净风生态楼房:以人造龙卷风发电为核心技术,创新颠覆设计理念, 建造或改造成智能化控制的恒温、恒湿、净风生态楼房。生态楼房不需要安装空调、电热水 器、供暖暖气、燃煤炉灶及取暖等高耗能和造成高污染的器具。创新设计楼房独特精妙的结 构和风塔送风与排风系统,科学利用人造龙卷风的强劲风力,通过送风和排风管道与楼房 的每一间室内空气循环,由于房间室内空气与风塔内部和风塔口外界空气存在着空气密度 差,室内环境冷热负荷,产生负压,形成“净风流动场”,经自动循环调节净化楼房室内空气。 不消耗任何资源,实现楼房的:(1)恒温:冬天恒温在2(TC±3°C,夏天恒温在26°C±3°C,并 且24小时供应热水(43°C± 3°C)。(2)恒湿的湿度在30%〜80%。(3)净风:净化空气是每天24小 时自动净化空气,做到比室外空气清洁50倍至100倍以上的空气质量优级标准。80%的时间 在室内,室内空气污染造成的危害甚至比室外造成的污染还严重。生态楼赋予了自我良性 循环的生命特征;生态楼房的三个方面室内环境值都在人体最感舒适值范围内。实现城镇 环境清洁生态环保,构建美好家园,做到真正的零碳生活,空气质量优良,碧水蓝天,实现人 类健康生活环境。建设生态文明城镇,促进城镇房产可持续健康绿色发展。
[0006] 3、汽车加氢气站,建造中小型人造龙卷风发电站,直接连接电解水(强化多层微网 多电极,提高电解水效率)高效制氢机设备;一次性投资可以使用上百年,一劳永逸,没有消 耗燃料成本,发电成本可以忽略不计;连接电解水高效制氢机设备生产高纯度氢气,压缩在 储罐内储存,建成氢气站;高纯度氢气使用是非常安全的,可以为工业、民用、交通等方面提 供氢气燃料及电能,首先给汽车改装加氢气,技术简单且成熟,不影响汽车其他任何功能; 电动汽车直接充电。因汽车发动机燃烧的氢气,所以汽车排出的尾气是水蒸气和水,还可以 净化道路的扬尘,城镇道路就不在需要每天反复的洒水;同时净化生态环境。还可以满足工 业企业的氢气燃料等生产需求,如冶金钢铁厂、水泥厂、所有需要使用工业锅炉和加热机器 设备的企业,企业也可以建自备人造龙卷风发电站及氢气站,创新绿色清洁能源引领实体 经济转型升级,攻克节能减排的硬任务;实现交通运输和工业生产等方面的零碳排放、无污 染;使城镇道路及环境清洁环保,建设生态文明城镇,促进交通和工业可持续健康绿色发 展。 不忘初心,零碳发展;青山绿水,蓝天白云;绿色清洁能源,科技造福未来!
附图说明
[0007] 图1是本发明中人造龙卷风系统的示意图; 图2是图1中人造龙卷风系统的工作原理示意图; 图3是图1中人造龙卷风系统应用于生态楼的送风通道分布示意图; 图4是图2中涡轮发电机的示意图; 图5是图4中涡轮发电机的叶片分布示意图; 图6是图4中涡轮发电机的涡轮示意图; 图7是图2中风柱喷气机的立体示意图; 图8是图2中风柱喷气机在另一视角下的立体示意图; 图9是图2中风柱喷气机的涵道分布示意图; 图10是人造龙卷风的二维点涡式的生产原理图; 图11是人造龙卷风的三维点涡式的生产原理图; 图12是图1中风塔的喷射口和旋流喷口的分布示意图; 图13是图12中分布结构的立体视图; 图14是图1中换热气压室的结构示意图; 图15是图14中换热气压室的热管和室体连接示意图; 图16是图15中连接结构的外观示意图; 图17是图1中风井的进风口的进风原理图; 图18是图1中风井的进风口结构示意图; 图19是人造龙卷风系统应用于雾霾驱散方法中的原理图。
具体实施方式
[0008] 一、人造龙卷风发电技术: 1、人造龙卷风发电技术:龙卷风中蕴藏着巨大的能量,以人造龙卷风控制开发能量并 发电。充分利用地球天然的地热能(巨大热能,稳定可靠)为主要能源,以太阳能、热空气能、 风能等为辅助能源,利用大气梯度温差、大气梯度压差、空气密度差;风塔抽风拔风的烟囱 效应等物理效应与自然能量相互作用,创新设计独特精妙的结构和送风与排风系统,进风 口进风,经过风井,将外界空气送入外风隔离室;通过蛇形热交换管道将空气热交换恒温后 送入换热气压室;经超导热组合器件远距离高效传递地热能、太阳能、热空气能等天然能源 的关键技术,并通过高密集散热器散热;使换热气压室将天然的能源转换为带气压的热空 气,经顶部旋流压气缸产生大能量高速气流排入送风管道,经送风管道保温送入风塔底部 中心的风柱喷气机压向喷射口和四周的逆时针方向(南半球顺时针方向)且向内的诱导旋 流喷口,喷射出高压及高温的气流,使风塔底部加热,空气密度变小(当空气稀薄10%时,每 一平方米表面上作用力等于10000牛顿),只要喷射气流温度比风塔内部的空气高20°C以 上,风塔底部中心的风柱喷气机喷射口喷射出的风柱上升气流就开始快速上升,四周的逆 向诱导旋流喷口喷出的气流全部向内汇集流动趋势,诱旋射流的旋转流动不断加速,在气 流场中能形成涡旋生成区;使风旋转沿垂直风塔自然上升,并持续加强旋转形成气旋,产生 强烈的垂直上升的低气压气流,由外至内,压力逐渐降低,形成龙卷核心,其中心气压可以 比周围气压低10%;空气绕龙卷的轴快速旋转一直上升到对流层的中上层,科学利用自然的 能量自动生成人造龙卷风(人造龙卷风涡旋直径一般控制在50米以内,高度一般在3000〜 9〇00米;中心附近的风速一般在41.5米/秒〜119米/秒,而12级风的风速只有32.7〜36.9米/ 秒;中心气压很低,一般可低至400hPa);并驱动风塔按装的龙卷风涡轮机的机组发电,风能 利用率可达到70%以上。安装监控系统,可智能监控和控制风量、风速的人造龙卷风发电,确 保绝对安全。一个涡旋直径1米的小型龙卷风发电站,输出功率可达几十瓦。增大涡旋直径, 输出功率急剧增加。比如,涡旋直径为10米的时候,输出功率可达50千瓦;如果把这样一个 个龙卷风发电站铺在地面上,每占地面积1平方千米,总的输出功率可达16兆瓦;是风力发 电输出功率的10〜20倍以上。涡旋直径为50米的时候,输出功率可达到50〜500兆瓦。成本要 比风力发电低20%,比太阳能发电低65%,比火力发电低80%,比核发电低90%,地球表面笼罩 着一层很厚的对流层,理论上地球任何地方都能‘立地造风’,只要满足施工条件都可以建 成人造龙卷风发电站。人造龙卷风风速快、风量大、风力强等强劲持续稳定的优势,可建设 大功率发电站(大功率发电站不得建在飞机航线正下面,以免影响飞机安全;中小型发电站 对飞机构不成任何安全威胁,风塔离地面高于90米以上,顶端安装航空障碍指示灯和避雷 针)。人造龙卷风发电项目属于国家“十三五”规划,绿色发展产业,政策推动的加快发展行 业,发电后可优先并入国家电网。建生态楼房时也可以供本小区使用电能。促进电力清洁能 源可持续健康绿色发展。
[0009] 2、快速根治城市雾霾机理的良策 (1)人造龙卷风驱散雾霾立竿见影:雾霾形成主要机理和原因,大气长期被污染后,在 寒冷的冬天,当一股寒冷空气袭击之后,风小天晴,气温缓升,这时人们会渐渐感到空气越 来越污,如果地面层空气温度较大,则浓雾遮天蔽日,空气污染更加严重,对人体健康构成 威胁,所有这些,都因无风或风小的时候,对流层低空和近地面空气上升速度十分缓慢,仅 为1〜lOcm/s,导致大气结构出现“逆温”现象的结果,中高度形成的逆温层好比一个锅盖覆 盖在城市上空,使低空的烟雾、汽车尾气、扬尘等悬浮微粒难以向高空飘散而被阻滞或受困 在低空和近地面形成雾霾,人造龙卷风能产生强烈的上升气流,可以把低空的雾霾迅速带 上高空寒冷的对流层上层,并吹散中高空的逆温层,又将高空寒冷空气快速循环降下来,形 成高空寒冷空气与地面暖湿空气形成风速急剧上下的对流风道,因风力特别大,驱散雾霾 立竿见影。现代大中城市都是大面积、大规模、成片开发建设,楼越盖越高,使城市失去了自 然的风道,也是重雾霾形成的原因。如果城市能按5〜10平方公里合理的建设大中型人造龙 卷风发电站,多开发建成几处大型生态楼盘,多建几处汽车加氢气站,企业和工业园区建自 备人造龙卷风发电站及氢气站,就能彻底根治大气污染和大气雾霾的灾害艰巨难题。实现 零碳排放,建设生态文明清洁环境的城市,使城市可持续健康绿色发展。
[0010] (2)减灾防害作用大:在龙卷风多灾区和龙卷风走廊区,龙卷风其风力极强,破坏 力极为惊人,是所有大气现象中破坏力最大者,造成大量生命和财产的损失,成为袭击地面 的风害。如果在龙卷风多灾区和龙卷风走廊区建几座大型人造龙卷风发电站,它将吸收附 近的热空气能,等于杀掉了自然界的龙卷风,真的能降低自然界龙卷风灾害的风险。大型人 造龙卷风发电站能将方圆10公里附近内的热空气能吸收,因此人造龙卷风逃脱的几率很 小,可控制在安全范围内,为人类清洁能源和减灾造福。
[0011] 3、龙卷风形成的机理: (1)人造龙卷风与自然界的龙卷风具有类似的结构,形成机理是由上升气流和水平剪 切力相互作用形成涡旋,是龙卷风形成机理的两个必要条件;均由自由涡和固体涡组成,具 有三维点涡的特征,由外至内,压力逐渐降低,形成龙卷核心。龙卷风是一种涡旋,空气绕龙 卷的轴快速旋转,受龙卷中心气压极度减小的吸引,近地面几十米厚的一薄层空气内,气流 被从四面八方吸入涡旋的底部。并随即变为绕轴心向上的涡流,龙卷中的风总是气旋性的, 其中心的气压可以比周围气压低10%。
[0012] (2)自然界的龙卷风:多发生在高温高湿的不稳定气团中。那里空气扰动得非常厉 害,上下温度差相当悬殊。当地面上温度约为30°C时,到8000米的高空时温度已降至-30 °C。 这种温度差使冷空气急剧下降,热空气迅速上升,上下层空气对流速度过快,从而形成许多 小旋涡。当这些小旋涡逐渐扩大,再加上激烈的震荡,就容易形成大旋涡,最终形成龙卷风。
[0013] (3)龙卷风是在对流层中形成:①地球对流层位于大气的最底层,集中了约75%的 大气的质量和90%以上的水汽质量。其下界与地面相接,上界高度随地理纬度和季节而变 化,它的高度因纬度而不同,在低纬度地区平均高度为17〜18公里,在中炜度地区平均为10〜 12公里,极地平均为8〜9公里,并且夏季高于冬季。②对流层分层:在对流层内,按气流和天 气现象分布的特点又可分为下层、中层和上层。①下层:下层又称扰动层或摩擦层。其范围 一般是自地面到2公里高度。由于本层的水汽、尘粒含量较多,因而低云、浮尘、雾、霾等出现 频繁。②中层:中层的底界在摩擦层顶,上层高度约为6公里。大气中的云和降水大都产生在 一层内;逆温层也在这一层形成。③上层,上层的范围是从6公里高度伸展到对流层的顶部。 这一层受地面的影响更小,气温常年都在0°C以下,水汽含量较少,各种云都由冰晶和过冷 水滴组成。在中玮度和热带地区,这一层中常出现风速等于或大于30米/秒的强风带。
[0014] (4)大气梯度温差:对流层中,气温随高度升高而降低,平均每上升100米,气温约 降低0.65°C。气温随高度升高而降低是由于对流层大气的主要热源是地面长波辐射,离地 面越高,受热越少,气温就越低。在中炜度地区气温会由海平面的大约17°C下降至对流层顶 的大约-52°C。形成大气梯度温差。
[0015] (5)大气梯度压差:大气层的压力会随高度升高而下降。这是因为位于地表上的空 气会被其之上的所有空气压着,反之在高的地方,空气被少一点的空气压着,故之其亦随之 递减。形成大气梯度压差。
[0016] 4、充分利用地球天然的能源: (1)地热能:地球是一个庞大的热库,蕴藏着巨大的热能,地热能大部分是来自地球深 处的可再生性热能,它起于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变热能等;是最具有强大的 高温热能,稳定可靠的能源,不受外界天气变化任何影响,是人造龙卷风最理想的巨大能 源,地热能是一种绿色清洁能源,也是可再生能源。①恒温层,地表以下3.2〜10米的地层温 度不随外界大气温度的变化而变化,温度是当地年平均气温值。一般常年恒温在15〜irC。 ②内热层,从地表往下每增深1〇〇米,温度升高:rc左右。在地热较好区,温度增加更快(如中 国华北平原某一个钻井钻到1000米时,温度为46 • 8°C ;钻到2100米时,温度升高到84.5r, 另一钻井深达5000米,井底温度为180°C)。③地热资源,可分为热水型、蒸汽型、地压型、干 热型、熔岩型5大类,如:地热带、地热田、温泉、沸泉、深层地下水。④也可以利用改造很深的 废弃矿井和油田井等(深度500~5000米)。⑥在地表地热能温度高的地方(5〇。(:以上),建大 型大功率人造龙卷风发电站,投资成本会很低,建造也非常容易。⑦地表地热能温度特别高 的地方(110以上),也可以将热管直接插入蒸汽发生器,把热能传给蒸汽发生器,产生蒸汽 带动气轮机直接发电,地热发电的热效率很低,运行成本较高。没有人造龙卷风发电功率高 (能高出10〜20倍以上)。
[0017] (2)还有太阳能、空气热能、风能等自然界的可再生能源。
[0018] 5、进风口:作用是将外界空气通过风井进入外风隔离室,必须能充足的补充风塔 底部旋风的流动。可根据实际需要和发电功率而建,数量3〜12个,离地高出1〜10米。换热气 压室建在地下时,地面进风口需要建防雨台,并高出地面30〜60cm(高度可根据地势环境和 防雨水需要适当提高)。进风口筒式圆形,顶面设防雨棚,进风口只设计三个口时面积是风 塔底部面积的43%,为增加风速和风量,可设计多个进风口,进风口的面积相加总和必须大 于风塔底部的面积30%以上。建大型发电站时,进风口周围设弧形逆向诱导风板,诱导风板 的作用是将自然风诱导进风,风向与诱导风板夹角50°左右,形成逆时针方向(南半球顺时 针方向)的引流作用,可增强进风速度和风量。进风口经风井通道垂直通向换热气压室内中 间的外风隔离室;外风隔离室按装直通换热气压室的可调节阀门,为精确控温。建生态楼房 时进风口加装竹纤维空气过滤网。
[0019] 6、换热气压室:作用是将天然的地热能、太阳能、热空气能、风能等能源转换为热 空气动能,并产生一定的气压;还能将方圆1〜10公里附近内的热空气能吸收(因空气是连续 流动的,只会导致附近温度略微降温,不会造成气温影响);如发动机的气缸原理,为人造龙 卷风提供热空气能及气压动力保障。经顶部旋流压气缸压气增速产生大能量的高速气流; 这是人造龙卷风得以生成的先决条件之三。大小可根据实际需要和发电功率而建,建在风 塔的四周地面上及风塔底部的地下面,数量6〜24间,尺寸(3〜15米高、3.5〜150米宽、5〜200米 长);建生态楼房时增加可调节湿度功能的吸水强化高效热管蒸发器及蒸发池。换热气压室 内地上有排列间距在3米的众多超导热组合器件连接的散热器,加热到设定温度,换热气压 室将天然的地热能、太阳能、热空气能、风能等能源转换为带气压的热空气,经顶部旋流压 气缸产生大能量高速气流排入送风管道(旋流压气缸排风口安装可调节阀门,控制风速和 风量确保安全),并送入风塔底部中心的风柱喷气机压向喷射口和四周的逆向且向内诱导 旋流喷口,高气压的热空气喷射到风塔底部内,使风塔底部加热;为人造龙卷风提供充足、 持续、稳定、强劲的尚速风力。
[0020] 7、蛇形热交换管道:作用是将外界空气与地层热交换,埋在恒温层或内热层土壤 中,将空气恒温。蛇形热交换管道采用导热性能好的金属防锈铁管,管道之间的间距3〜4米, 可设计多层,高效热交换,确保蛇形热交换管道吸收恒温层或内热层土壤中的地温效率。蛇 形热交换管道的最外边和底部的管道间隔3米安装贯穿多层连接的强化高效热管(长度5〜 I5米),提高热交换效率。使进入蛇形热交换管道内的空气温度与恒温层或内热层温度到达 基本一致pn果没有到达温度基本一致,可增加蛇形热交换管道的层数或管道延长长度和 增加强化高效热管长度及数量来解决),到达恒温的要求;然后送入换热气压室内,出风口 安装可调节阀门和自动防倒流的叶片自动门,防止空气倒流,不得影响换热气压室的高温 和高气压。蛇形热交换管道如果设定多层时,所有蛇形热交换管道的截面面积相加大于风 井的进风口总面积的3〇%,可根据发电功率和建生态楼房的实际需要设置预算出多层蛇形 热交换管道数量和长度。进风口也要安装可调节阀门为精确控温。
[0021] 8、超导热强化组合器件:具有远距离超导热性能的能量传输的超导热强化组合器 件,它通过在全封闭组合器件真空管壳内介质受热蒸发端向冷凝端传输热量,具有极高的 导热1^,热阻几乎为零,可超远距离传热,可控恒温等优点。攻克远距离超导热管强化组合 器件高效传递热能及分级增热等关键技术。根据发电和建生态楼的地理环境和气候的实际 需要,钻竖井深度到达需求的温度即可,一般竖井深度10〜3000米,将超导热强化组合器件 (耐压、防腐蚀)插入竖井底部,能自动连续不断地高效传递地热能的高温热能。但不用地下 水,不破坏生态环境和地质安全。超导热强化组合器件的冷凝端连接接触式的高密集型散 热片提高散热效率,使换热气压间温度高效升至设置温度。在沙漠地带可将超导热强化组 合器件埋入沙漠浅表层吸收沙漠热能并传递热能。建生态楼房时增加几组高温的超导热强 化组合器件连接自来水管的热交换器,向楼房24小时供应43°C ±3°C的热水。
[0022] 9、送风管道:作用是将旋流压气缸产生大能量的高速气流,经送风管道保温送入 风土合底部中;匕、的风柱喷气机和四周的逆向且向内的诱导旋流喷口。设计逆时针方向(南半 球设计顺时针方向)半圆弧度的圆形管道,送风管道直径小于风塔直径的丨7%以下,数量6〜 4S个,可根据实际需要和发电功率设置上下多层(48〜192根)。旋流压气缸通向送风管道的 排风口安装可调节的电磁阀,控制排风的风速和风量,达到控制人造龙卷风的风速和风量, 确保安全。
[0023] 10、诱导旋流喷口:作用是风塔底部产生一种特定的旋风,必须有可控的送风诱导 旋流。形成汇集效应;这是人造龙卷风得以生成的先决条件之二。人造龙卷风与自然人造龙 卷具有相似的结构,风由于地球自转偏向的影响,自然界的龙卷风、台风、飓风,北半球是逆 时针旋转,南半球是顺时针旋转。因此进入风塔底部的每层诱导旋流喷口按地理位置设计 诱导旋流喷口方向,如北半球逆时针方向设计送风诱导旋流喷口,南半球顺时针方向设计。 诱导旋流喷口周向角(30。〜5〇。喷射速度与半径方向的夹角),形成风向集中的涡旋气流;实 验结果其它角度均不能形成龙卷风涡流。风塔底部的诱导旋流喷口数量2〜16个,可根据实 际需要和发电功率设置上下多层(16〜128个)。
[0024] 11、风柱喷气机:作用是风塔最底部的中心向上喷射风柱气流,并产生剧烈垂直上 升的龙卷核心,喷气机内部结构设计精密科学,高速压缩空气,形成聚焦效应,必须能产生 中心负压的高速强劲气流;这是人造龙卷风得以生成的先决条件之一。风柱喷气机喷射涵 道(是喷气机下部3〜10倍高度)向上圆筒形垂直到喷射口,风柱喷气机喷射口安装可调节的 电磁阀门,为确保人造龙卷风绝对安全,风柱气流风速、风量、风力过大时自动调节或关闭。 喷气机安装在风塔最底部中心,只露出喷射口,不得造成破坏风塔底部涡流光滑面。风柱喷 气机需建保养检修间。
[0025] 12、垂直筒式圆形竖井风塔:作用是产生抽风拔风的烟囱效应、使气流垂直上升; 这是人造龙卷风得以生成的先决条件之四。风塔的高度和直径根据实际需要设定高度(10〜 1000米)、直径(1〜300米)。建生态楼房时,风塔底部面积按楼房的单层总面积的2%〜10%,再 换算出风塔的直径即可。风塔设计造型有上部垂直、中下部逐渐变大型及上小下大型,双曲 线型筒式圆形风塔等造形,建生态楼房时可建在楼房中间且上下垂直型筒式圆形风塔。风 塔底部设计成凹圆弧形,效率会更高,也可以设计成平面。风塔只要满足施工条件任何地方 都可以建造,也可利用改造天坑、死火山体、圆锥形土质山体、山间小盆地、圆形小海岛等, 废弃的烟囱、电厂冷却塔、海边灯塔、矿井、海上油井平台、油井及气井等。进风口必须设在 风塔底部的地面,才能形成烟囱效应。
[0026] 13、龙卷风涡轮机发电机组:风塔顶端安装龙卷风涡轮机的发电机组,带风叶的磁 悬浮发电机或立式发电机安装在龙卷风涡轮机的中间,龙卷风涡轮机(精准的涡流流体力 学原理设计,半圆形波浪旋转涡轮叶片上部1〜3层和下部1〜3层的风叶轮设计一体,中间有 旋转波浪外圆形导风条形叶片,类似飞机喷气发动机),涡轮机与风塔之间设计有占风塔总 面积15〜30%的进风涵道,确保风塔补充冷空气。半圆形波浪形叶片,在离心力的作用下,还 可以防雨雪。双曲线筒式圆形风塔可以在最狭窄的中部,可安装第二台龙卷风涡轮机发电 机组。大中型风塔内部可安装多组发电机组。由于大气梯度温差与大气梯度压差几乎不随 天气变化而改变,换热气压室将天然的地热能、太阳能、热空气能等能源转换为带气压的热 空气,换热温度一年四季相对恒温,所以人造龙卷风发电具有风速快、风量大、风力强等强 劲持续稳定的优势,可智能监控和控制风速及风量,安全性高,理论上一年365天昼夜都可 以发电。
[0027] 二、恒温、恒湿、净风生态楼房 1、以人造龙卷风发电为技术核心,并受到非洲白蚁山的启发(利用通道空气对流,维持 蚁窝常温,可供数百万白蚁栖息,世界最顶级的建筑师也不能与之相比。);创新颠覆设计理 念,建造或改造成智能化控制的恒温、恒湿、净风生态楼房;生态楼赋予了自我良性循环的 生命特征。可将人造龙卷风发电的风塔建在楼房中间内部或建在小区院内独立建造。
[0028] 2、将生态楼房的人造龙卷风发电风塔位于楼房的地下负一层或负二层处设计顺 向出风口(南半球设计逆向出风口),可根据实际需要按每一层至五层设计几个出风口。出 风口安装空气净化设备,将风塔内的恒温、恒湿和经过净化过的空气通过送风管道保温送 入楼房的每一间室内循环,送风管道的出风口设计在室内离地面12〜30cm的高度,排风口设 计在每个房间的房顶或离房顶向下5〜30cm处。排风口通向排风管道且逆向并入风塔内,提 高排风效率,不得造成污染风塔内的空气。创新设计楼房独特精妙的结构和风塔送风与排 风系统,科学设计送风管道和排风口,利用人造龙卷风的强劲风力。由于房间内的空气与风 塔内部及风塔口外界空气存在着空气密度差,梯度温差、梯度压差、烟囱效应和室内环境冷 热负荷等,使房间内空气自动循环,由于二氧化碳及微粒污浊气体比空气重,产生负压,形 成“净风流动场”,达到自动循环及调节净化楼房房间室内空气的目的,不消耗任何化石资 源,实现楼房的房间室内空气自动循环调节,自动恒温、恒湿、净风的作用。同时出风口内也 可以安装电子控制调节出风量的轴流风扇,为更好的做到楼房的房间室内恒温(冬季2〇°C ± 3 °C、夏季26°C ± 3 °C),恒湿(30%〜80%),净风是经过空气净化设备每天24小时自动净化空 气,室内空气比室外空气清洁50倍至100倍以上的空气质量优级标准。这三方面楼房室内生 态环境值都在人体最感舒适值范围内。
[0029] 3、净风系统能高效高质量优级标准每天24小时自动净化生态楼房室内空气,高标 准高效强劲的净化除去室内空气污染物。①气体污染物。如:甲醛、笨、氡(放射性惰性气体, 潜伏期达15〜40年,世界卫生组织确认的强烈制癌物质)、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、硫 化氢、氨气挥发性有机化合物(V0C)等等,在室内空气中多达数十种乃至数百种以上。特别 是室内通风条件不良时,这些气体污染物就会在室内积聚,浓度升高,浓度可超过卫生标准 数十倍造成室内空气严重污染。②微生物污染。如:细菌、病菌、花粉、螨虫等,来源于有机 体,室内空气循环不良潮湿的地方,容易滋生真菌,并散发臭气,造成微生物污染室内空气。
[0030] 4、生态楼房不需要安装空调、电热水器、供暖暖气、燃煤炉灶及取暖等高耗能和造 成高污染的器具,因换热气压室安装超导热组合器件与水管连接的热交换器,可将凉水转 换为热水(43°C±3°C),实现24小时供应热水;楼房的负一层或负二层安装纯水机和电解水 高效制氢机设备,生产纯净水,供应居民使用,氢气供炉灶使用。还可以将小区的化粪池设 计成太阳能沼气池,产生的沼气供炉灶使用。
[0031] 5、生态楼房朝阳的窗户安装纳米碳发电玻璃,朝阳楼房的墙面安装发电薄膜或发 电光伏,电能供生态楼房使用,楼顶安装无土种植蔬菜设施,蔬菜供应楼房居民食用,阳台 设计养花种草的专用花草池,把楼房建成苍天大树,把楼盘小区建成清新森林环境的家园。
[0032] 6、生态楼房及生态小区建成智能化清洁能源供应和分配,智能化生态环境检测和 管理,生态自我良性循环的自然丛林生态环境,构建现代生态文明标志性生活环境。实现真 正的回归大自然零碳生活健康环境, 7、建设生态文明城镇:别墅和农村低层小型楼房也可以建成小型生态楼房。建一座比 较大型的人造龙卷风发电站,将带动一个大型楼盘、一个社区、一个乡镇、一个农村建成清 洁生态环境区域。建成几座大功率的人造龙卷风发电站(按方圆5〜1〇公里合理建设),能将 城镇建成清洁环保,空气质量优良,碧水蓝天,适宜人类居住的生态环境,建设生态文明城 镇,促进城镇房产可持续健康绿色发展。不忘初心,回归大自然。
[0033] 三、汽车加氢气站、生态文明工业企业、生态文明工业园区。
[0034] 1、汽车加氢气站:以人造龙卷风发电为技术核心,建造中小型人造龙卷风发电站, 一次性投资可用上百年,没有消耗燃料成本,发电成本可以忽略不计,连接电解水(强化多 层微网多电极,提高电解水效率)高效制氢机设备,用纯水机设备制的纯净水用于电解水高 效制成高纯度的氢气,压缩在储罐内储存,建成生态文明加氢气站,因为氢气纯度越高越安 全。将汽车加氢气改装,安装一个压缩气瓶,不影响其他功能。给汽车加氢气,因为氢气的热 值最大,使汽车动力更强劲。同时还可以将氢气和氧气分别灌装压缩气瓶供饭店炉灶、工业 生产及焊接、医院用氧气等使用。因汽车发动机燃烧的是氢气,所以汽车排出的尾气是水蒸 气和水,还可以净化道路上的扬尘,城镇道路就不在需要每天反复的洒水;同时也净化生态 环境。实现汽车尾气零碳排放,交通运输无污染化,使城镇道路环境清洁环保,建设生态文 明城镇,促进交通可持续健康绿色发展。
[0035] 2、生态文明工业企业自备发电站及氢气站:以人造龙卷风发电为技术核心,可根 据企业生产的实际需求,建一座适当功率的自备人造龙卷风发电站,连接电解水高效制氢 机设备和纯水机设备;纯净水高效电解水制成高纯的氢气和氧气,分别压缩在储罐内储存, 建成氢气站。使用氢气燃料和氧气助燃剂,用氧气作为助燃剂使氢气的热值最高且更强大, 可满足冶金炼铁、炼铜、炼铝、水泥等行业的燃料燃值要求。还可以满足企业用的电能、热 水、纯净水供应的需求,将生产车间和办公楼建成或改造成恒温、恒湿、净风的生态楼房,使 企业生态环境优良。大大降低了企业的生产成本,产品市场竞争力更强。攻克节能减排的艰 巨难题,实现工业企业零碳排放,无污染。创新绿色清洁能源引领实体经济转型升级,为企 业做大做强提供了保障,建设清洁环保的生态文明新能源企业,推动工业企业可持续健康 绿色发展。
[0036] 3、生态文明工业园区自备发电站及氢气站:以人造龙卷风发电为技术核心,根据 工业园规模大小的实际需要,建一座或几座中大型的自备人造龙卷风发电站,连接电解水 高效制氢机设备和纯水机设备,并建成氢气站。将园区内的生产车间和办公楼建成或改造 成恒温、恒湿、净风生态楼房,可向园区内的工业企业提供电能、氢气燃料、热水、纯净水等 需求。取得良好的经济效益和社会效益,更好的完成最大的污染难题,攻克节能减排的硬任 务,实现工业园区零碳排放,无污染。创新绿色清洁能源引领实体经济转型升级,建成清洁 环保生态文明新能源工业园区,促进工业园区可持续健康绿色发展。
[0037] —、本发明或实用新型要解决的技术问题是什么 1、解决的技术是从源头攻克治理大气污染和大气雾霾的创新绿色清洁新能源技术方 法良策,蓝天工程的关键技术保障,①解决一种人造龙卷风发电的技术,零碳排放,无污染, 可再生清洁能源;②解决恒温、恒湿、净风生态楼房的技术,民用零碳生活,城镇生态环境环 保;③解决汽车改装加氢气及工业企业生产用氢气燃料技术,零碳排放,无污染,清洁环保; 创新绿色清洁能源引领实体经济转型升级,实现能源、工业、民用、交通等方面的绿色清洁 可再生能源技术。还能解决日益短缺危机的能源、攻克节能减排艰难顽疾、大气和环境污染 的三大世界性技术难题。
[0038] 2、解决的技术是快速根治城市雾霾机理的良策,人造龙卷风驱散雾霾立竿见影, 减灾防害作用大。
[0039] 3、解决的技术是为人造龙卷风提供持巨大的热能、稳定可靠性主要能源一_地热 能;以太阳能、热空气能、风能等为辅助能源,利用大气梯度温差、大气梯度压差、空气密度 差;风塔抽风和拔风的烟肉效应等物理效应与自然能量相互作用,创新设计独特精妙的结 构和送风与排风系统等技术。自动生成人造龙卷风,风力强大,发电功率大。
[0040] 4、解决的技术是远距离超导热强化组合器件高效传递地热能的关键技术。
[0041] 5、解决的技术是楼房的房间室内恒温(冬季20。〇±3。(:、夏季26°〇±3°(:),恒湿 (30%〜80%),净风是经过空气净化设备每天24小时自动净化空气,室内空气比室外空气清洁 50倍至100倍以上的空气质量优级标准。这三方面楼房室内生态环境值都在人体最感舒适 值范围内。
[0042] 6、解决的技术是汽车加氢气改装,安装一个压缩气瓶,不影响其他功能。给汽车加 氢气,因为氢气的热值最大,使汽车动力更强劲。因汽车发动机燃烧的是氢气,所以汽车排 出的尾气是水蒸气和水,还可以净化道路上的扬尘,城镇道路就不在需要每天反复的洒水; 同时也净化生态环境。实现汽车尾气零碳排放,交通运输无污染化,使城镇道路环境清洁环 保,建设生态文明城镇,促进交通可持续健康绿色发展。 7、解决的技术是工业企业自备发电站及成氢气站。使用氢气燃料和氧气助燃剂,用氧 气作为助燃剂使氢气的热值最高且更强大,可满足冶金炼铁、炼铜、炼铝、水泥等行业的燃 料燃值要求。还可以满足企业用的电能、热水、纯净水供应的需求,将生产车间和办公楼建 成或改造成恒温、恒湿、净风的生态楼房,使企业生态环境优良。大大降低了企业的生产成 本,产品市场竞争力更强。攻克节能减排的艰巨难题,实现工业企业零碳排放,无污染。建设 清洁环保的生态文明新能源企业,以创新绿色清洁能源引领实体经济转型升级,为企业做 大做强提供了保障,推动企业可持续健康绿色发展。
[0043]二、与本发明相关的现有技术以及现有技术的缺点。
[0044] 1、本发明人造龙卷风发电,相关的现有技术以及现有技术的缺点: ①燃烧煤炭火力发电占全国总电力的80%,是我国现有的主要能源。现有技术的缺点, 造成大气重污染、大气重雾霾、大气温室效应。2008年中国二氧化碳排放量超过美国成为 “第一”,同时会增加二氧化硫、氮氧化物的可吸入颗粒物排放量,是雾霾主要组成的罪魁祸 首。反观欧盟,燃煤火力发电只占总能源的28%。
[0045]②水力发电占全国总电力的15%,现有技术的缺点,投资工程量太大,筑坝升高水 位,直接造成生态环境的破坏,淹没大量的土地和家园,造成大量移民搬迁,造成珍稀、濒危 物种无法生存和繁殖,造成大量的文化古迹被淹没。
[0046]③太阳能发电,现有技术的缺点,从整个生命周期来看,入不敷出,目前的太阳能 发电并不环保。太阳能电池板的制造环节产污太多,不管是硅片还是玻璃,都是高污染高排 放的产品。利用太阳能发电的效率太低,一般只有14%左右,能源利用率太低技术不成熟。 [°047]④核电站,现有技术缺点,核电站是采用铀、铯等放射性物质作为燃料,我国核电 站每年产生150吨具有高放射性的核废料,放射半衰期长达100年-10万年,也就是说在10万 年后,这些核废料还能影响人类和环境。以美国为例,卡山核废料处置库工程预算达437亿 美元。建一座核电站所需的费用是普通电站的十倍,具有安全性并非一劳永逸,前苏联切尔 诺贝利,现在日本的福岛,美国、德国等都出现过核爆炸和核泄漏事故。核能是一把双刃剑 能给国家带来清洁能源,但一旦放射性物质泄漏就会造成大范围的污染,还会对人体造成 极大的伤害,间接导致大面积的居民死亡。
[0048]⑤风力发电,现有技术缺点,主要受自然风力条件限制,存在着“能量密度低、不稳 定、地区差别大”三大缺陷。必须等风来且风力时有时无,时大时小,还必须建在风大、风多 的风场地方,不是随处可建,风力发电投资大,建造麻烦,发出的电流不稳定,发电能力很有 限,成本高;在多处地方称为垃圾电能。人造龙卷风发电技术是人造风,不用等风,理论上地 球任何地方都能‘立地造风’,且风力强大,持续稳定。比同样大小的风动叶轮风车发电功率 高出10〜20倍以上。
[0049]⑥直直接利用地热井下的热水、蒸汽发电的地热电站外,还有利用高温岩体的热 能发电的高温岩体电站。地热发电的热效率很低,运行成本较高。然而地下热水和蒸汽中大 都含有硫化氢、氨、砷等有害物质,也会污染环境,人造龙卷风发电技术比直接利用地热能 产生蒸汽流驱动汽轮机做功,带动发动机发电功率高出10〜20倍以上。
[0050]⑦其他世界各国人造龙卷风发电技术,现有技术缺点,主要没有找到和解决持久、 稳定、强大的清洁能源为动力,还是主要以靠电动风力,或借助燃煤火电厂热水能等,更没 有远距离超导热性能的能量传输超导热强化组合器件及分级增热关键技术,甚至只能停留 在纸上谈兵阶段。根本造不出人造龙卷风,谈何发电。存在着很大的不确因素。
[0051] 2、本发明恒温、恒湿、净化生态楼,创新颠覆设计理念;相关的现有技术以及现有 技术的缺点:楼房现有的技术调节温度必须靠消耗大量能源来实现的,如夏季用空调,冬季 用暖气,做不到一年四季楼房室内恒温,室内干燥用加温器,更做不到室内空气恒湿,重污 染天气就用空气净化器,做不到每天24小时室内自动净化空气,更达不到室内空气比室外 空气清洁50〜100倍以上的优级空气质量标准。现有的楼房没有恒温、恒湿、净风技术,现有 技术达不到理想要求,并且很不稳定,间接和直接用了高污染的燃烧煤炭能源。
[0052] 3、本发明汽车加氢气站,相关的现有技术以及现有技术的缺点:汽车现有的技术 几乎所有的车辆都在用石油产品汽油和柴油,汽车排出的尾气中含有上百种不同的化合 物,其中的污染物有固体悬浮微粒、一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅尘及 硫氧化合物等,严重危害着人类的生命和健康。在北京汽车尾气造成大气重雾霾的占 22.2%,燃煤占16.7%,建筑和汽车扬尘占16.3%,工业占15 • 7%等,汽车已经成为北京第一重 污染源。汽车尾气除了是大型城市PM2.5的主要来源之一外,还是很多城市大气污染的罪魁 祸首之一。现有的汽车没有改装加氢气的技术。
[0053]四、本发明或实用的关键点是什么 1、人造龙卷风发电关键点:找到了为人造龙卷风提供巨大热能、稳定可靠的主要能 源地热能;并解决了远距离超导热强化组合器件高效传递地热能的关键技术,以太阳 能、热空气能、风能等为辅助能源;利用大气梯度温差、大气梯度压差、空气密度差;风塔抽 风和拔风的烟肉效应等物理效应与自然能量相互作用,创新设计独特精妙的结构和送风及 排风系统,科学利用自然能量自动生成人造龙卷风,并驱动风塔按装的龙卷风涡轮机的机 组发电。智能化监控和控制,关闭送气阀门人造龙卷风就会消失,安全有保障。这种发电方 法,风能利用率可达到70%左右,不需要任何燃料为动力,更不用燃煤、燃气、核能等高消耗 资源为动力,可代替燃煤、燃气、核能等高耗能、高污染、高危险的方式发电。
[0054] 2、恒温、恒湿、净风生态楼房关键点,创新颠覆设计理念,建造或改造成智能化控 制的恒温、恒湿、净风生态楼房。生态楼房不需要安装空调、电热水器、供暖暖气、燃煤炉灶 及取暖等高耗能和造成高污染的器具。创新设计楼房独特精妙的结构和风塔送风与排风系 统,科学利用人造龙卷风的强劲风力,通过送风和排风管道与楼房的每一间室内空气循环, 由于房间室内空气与风塔内部和风塔口外界空气存在着空气密度差,室内环境冷热负荷, 产生负压,形成“净风流动场”,经自动循环调节净化楼房室内空气。不消耗任何化石资源, 实现楼房的:(1)恒温:冬天恒温在2〇°C ±3°C,夏天恒温在26°C ±3°C,并且24小时供应热水 (43°C ±3°C)。(2)恒湿在温度30%〜80%。(3)净风:净化空气是每天24小时自动净化空气,做 到比室外空气清洁50倍至100倍以上的优级空气质量标准。80%的时间在室内,室内空气污 染造成的危害甚至比室外造成的污染还严重。生态楼房的三个方面室内环境值都在人体最 感舒适值范围内。实现城镇环境清洁生态环保,构建美好家园,做到真正的零碳生活。
[0055] 3、汽车加氢气站关键点,建造中小型人造龙卷风发电站,直接连接电解水高效制 氢机设备;一次性投资可以使用上百年,一劳永逸,没有消耗燃料成本,发电成本可以忽略 不计;电解水能生产高纯度氢气,压缩在储罐内储存,建成氢气站,高纯度氢气使用是非常 安全的,可以提供工业、民用、交通等方面的氢气燃料及电能,首先给汽车改装加氢气,技术 简单且成熟,不影响汽车其他任何功能;电动汽车直接充电。使汽车排出的尾气是水蒸气和 水,城镇道路就不在需要每天反复的洒水;还可以净化道路的扬尘,同时净化生态环境。还 可以满足工业企业的氢气燃料等生产需求(如冶金钢铁厂、水泥厂、所有需要使用工业锅炉 和加热机器设备的企业,企业可建自备人造龙卷风发电站及氢气站),攻克节能减排的硬任 务,实现工业企业和交通运输等零碳排放、无污染化,清洁环保,创新绿色清洁能源引领实 体经济转型升级,使城镇道路和环境清洁环保,建设生态文明城镇,促进交通和工业可持续 健康绿色发展。 五、本发明或实用新型的有益效果是什么 1、有益效果是人造龙卷风发电,恒温、恒湿、净风生态楼房,汽车加氢气站等技术,从源 头攻克治理大气污染及大气雾霾的创新绿色清洁能源技术方法良策,蓝天工程的关键技术 保障。彻底根治能源、工业、民用、交通等多方面的主要源头污染性问题,实现能源、工业、民 用、交通等行业零碳排放,无污染。绿色清洁能源,净化生态环境,还地球以蓝天,保护人类 健康,造福子孙后,解决资源危机,构建人与自然的和谐关系,促进人类经济社会可持续发 健康绿色展。
[0056] 2、有益效果是人造龙卷风发电这种发电方法,风能利用率可达到70%以上,每千瓦 时成本只有5角钱,可建成大、中、小型发电站;一次投资,可使用上百年,一劳永逸。不需要 消耗任何燃料为动力,更不用燃煤、燃气、核能等高消耗资源为动力,可代替燃煤、燃气、核 能等高耗能、高污染、高危险的方式发电。实现零碳排放,无污染发电,真正的绿色可再生能 源,清洁环保,保护生态环境。促进电力清洁能源可持续健康绿色发展。
[0057] 3、有益效果是能解决日益短缺危机的能源、攻克节能减排艰难顽疾、大气和环境 污染的三大世界性难题。
[0058] 4、有益效果是楼房房间室内恒温(冬季20°C ±3°C、夏季26°C ±3°C),恒湿(30%〜 80%),净风是经过空气净化设备每天24小时自动净化空气,室内空气比室外空气清洁50倍 至100倍以上的空气质量优级标准。这三方面楼房室内生态环境值都在人体最感舒适值范 围内。
[0059] 5、有益效果是汽车加氢气改装,安装一个压缩气瓶,不影响其他功能。给汽车加氢 气,因为氢气的热值最大,使汽车动力更强劲。因汽车发动机燃烧的是氢气,所以汽车排出 的尾气是水蒸气和水,还可以净化道路上的扬尘,城镇道路就不在需要每天反复的洒水;同 时也净化生态环境。实现汽车尾气零碳排放,交通运输无污染化,使城镇道路环境清洁环 保,建设生态文明城镇,促进交通可持续健康绿色发展。 6、有益效果是工业企业自备发电站及成氢气站。使用氢气燃料和氧气助燃剂,用氧气 作为助燃剂使氢气的热值最高且更强大,可满足冶金炼铁、炼铜、炼铝、水泥等行业的燃料 燃值要求。还可以满足企业用的电能、热水、纯净水供应的需求,将生产车间和办公楼建成 或改造成恒温、恒湿、净风的生态楼房,使企业生态环境优良。大大降低了企业的生产成本, 产品市场竞争力更强。攻克节能减排的艰巨难题,实现工业企业零碳排放,无污染。建设清 洁环保的生态文明新能源企业,创新绿色清洁能源引领实体经济转型升级,为企业做大做 强提供了保障,推动企业可持续健康绿色发展。
[0060] 7、有益效果是快速根治城市雾霾机理的良策,人造龙卷风驱散雾霾立竿见影,减 灾防害作用大。
[0061] 本发明中人造龙卷风系统的实施例: 该人造龙卷风系统包括位于地面上的风塔1和位于风塔1四周的换热气压室。风塔1,其 顶部开口,其底部有位于中心的喷射口和位于周边的旋流喷口。换热气压室,包含进风口、 送风管道和换热部件,进风口上连接有上延至地面上的风井通道,换热部件至少包含至少 下延至地下恒温层的导热部件,送风管道连接有管壁隔热保温的送风管道。换热气压室有 上下两组,靠下一组是送风管道通过送风管道连接至喷射口的下层换热气压室22,靠上一 组是送风管道通过送风管道连接至旋流喷口的上层换热气压室21,上层换热气压室21连接 的送风管道和下层换热气压室22连接的送风管道相对独立。风塔1的底部为与其他部分同 轴的球缺形,喷射口位于风塔1底部的最低处,旋流喷口位于喷射口的上方。风塔1的底部安 装有位于中心的风柱喷气机,风柱喷气机有若干位于周边的入口及与入口一一对应设置的 出口,各出口位于入口的上方且靠近风柱喷气机的中心的位置处,入口和出口之间为涵道, 上述喷射口为所有出口的组合。上层换热气压室21上连接的送风管道在北半球为逆时针布 置的弯管、在南半球为顺时针布置的弯管,旋流喷口为与对应送风管道同向偏斜的螺旋形, 旋流喷口的旋向与涵道的旋向相反。导热部件为换热盘管和导热组件。换热盘管,其为蛇形 管道,包含埋设在地下的恒温层或内热层的取热部分和位于换热气压室内的换热部分,取 热部分上连接有热管。导热组件包括真空封闭的管壳及其内填充的导热介质,管壳的下端 为下延至恒温层或内热层的热端,上端为伸入换热气压室内的冷端,冷端连接有散热翅片。 换热气压室内空间分为外风隔离室和换热气压室,进风口连通在外风隔离室上,送风管道 连通在换热气压室上,并且至少在外风隔离室和换热气压室之间及送风管道和送风管道之 间连接有用于使气流从进风口、外风隔离室、换热气压室和送风管道依次流经的单向阀门。
[0062] 受下层换热气压室22位于上层换热气压室21的上方,对应的下层换热气压室22中 收集的地热能量高于上层换热气压室21中收集的地热能量,也就保证了喷射口中喷出的气 流温度高于旋流喷口喷出的气流,对应的喷射口喷出的气流可作为龙卷风的中心气流,旋 流喷口中喷出的气流可作为龙卷风的螺旋气流,这样在中心气流的引流和螺旋气流的环绕 作用下,在风塔1中形成上旋的龙卷风,也就在风塔1中创造出人造的风能,无需利用燃料和 电能进行能量转换,因而本发明中人造龙卷风系统具有可提供洁净节能的能源的优点。 [0063] 本发明中发电装置的实施例: 该人造龙卷风系统包括位于地面上的风塔1或位于风塔1四周的换热气压室。风塔1,其 顶部开口,其底部有位于中心的喷射口和位于周边的旋流喷口。换热气压室,包含进风口、 送风管道和换热部件,进风口上连接有上延至地面上的风井通道,换热部件至少包含至少 下延至地下恒温层的导热部件,送风管道连接有管壁隔热保温的送风管道。换热气压室有 上下两组,靠下一组是送风管道通过送风管道连接至喷射口的下层换热气压室22,靠上一 组是送风管道通过送风管道连接至旋流喷口的上层换热气压室21,上层换热气压室21连接 的送风管道和下层换热气压室22连接的送风管道相对独立。风塔1的底部为与其他部分同 轴的球缺形,喷射口位于风塔1底部的最低处,旋流喷口位于喷射口的上方。风塔1的底部安 装有位于中心的风柱喷气机,风柱喷气机有若干位于周边的入口及与入口 一一对应设置的 出口,各出口位于入口的上方且靠近风柱喷气机的中心的位置处,入口和出口之间为涵道, 上述喷射口为所有出口的组合。上层换热气压室21上连接的送风管道在北半球为逆时针布 置的弯管、在南半球为顺时针布置的弯管,旋流喷口为与对应送风管道同向偏斜的螺旋形, 旋流喷口的旋向与涵道的旋向相反。导热部件为热管、换热盘管和导热组件。换热盘管,其 为蛇形管道,包含埋设在地下的恒温层或内热层的取热部分和位于换热气压室内的换热部 分,取热部分上连接有热管。导热组件包括真空封闭的管壳及其内填充的导热介质,管壳的 下端为下延至恒温层或内热层的热端,上端为伸入换热气压室内的冷端,冷端连接有散热 翅片。换热气压室内空间分为外风隔离室和换热气压室,进风口连通在外风隔离室上,送风 管道连通在换热气压室上,并且至少在外风隔离室和换热气压室之间及送风管道和送风管 道之间连接有用于使气流从进风口、外风隔离室、换热气压室和送风管道依次流经的单向 阀门。风塔1内安装有位于喷射口和旋流喷口上方的风力发电机,风力发电机为位于风塔1 的顶部开口内的涡轮发电机,涡轮发电机至少包含位于风塔1的顶部开口上方的半圆形叶 片,半圆形叶片为扣盖在风塔1的顶部开口上方的球缺形。
[0064]风塔1中安装有风力发电机,该风力发电机能够实现从风能向电能的转换,以实现 该人造龙卷风系统向电力系统的转换,相比现有的煤炭电力系统和核电系统,该人造龙卷 风系统形成的电力系统省去了对燃料的依赖,减少了环境污染;相比现有的风能电力系统 和太阳能电力系统,该人造龙卷风系统形成的电力系统对环境的要求更低,也就具备更好 的推广应用价值。
[0065] 本发明中加氢气站的实施例: 该人造龙卷风系统包括位于地面上的风塔1和位于风塔1四周的换热气压室。风塔1,其 顶部开口,其底部有位于中心的喷射口 12和位于周边的旋流喷口 11。换热气压室,包含进风 口、送风管道和换热部件,进风口上连接有上延至地面上的风井通道,换热部件至少包含至 少下延至地下恒温层的导热部件,送风管道连接有管壁隔热保温的送风管道。换热气压室 有上下两组,靠下一组是送风管道通过送风管道连接至喷射口 12的下层换热气压室22,靠 上一组是送风管道通过送风管道连接至旋流喷口 11的上层换热气压室21,上层换热气压室 21连接的送风管道和下层换热气压室22连接的送风管道相对独立。风塔1的底部为与其他 部分同轴的球缺形,喷射口 12位于风塔1底部的最低处,旋流喷口 11位于喷射口 12的上方。 风塔1的底部安装有位于中心的风柱喷气机13,风柱喷气机13有若干位于周边的入口及与 入口一一对应设置的出口,各出口位于入口的上方且靠近风柱喷气机13的中心的位置处, 入口和出口之间为涵道,上述喷射口 12为所有出口的组合。上层换热气压室21上连接的送 风管道在北半球为逆时针布置的弯管、在南半球为顺时针布置的弯管,旋流喷口 11为与对 应送风管道同向偏斜的螺旋形,旋流喷口 11的旋向与涵道的旋向相反。导热部件为热管、换 热盘管31和导热组件32。换热盘管31,其为蛇形管道,包含埋设在地下的恒温层或内热层的 取热部分和位于换热气压室内的换热部分,取热部分上连接有热管。导热组件32包括真空 封闭的管壳及其内填充的导热介质,管壳的下端为下延至恒温层或内热层的热端,上端为 伸入换热气压室内的冷端,冷端连接有散热翅片。换热气压室内空间分为外风隔离室和换 热气压室,进风口连通在外风隔离室上,送风管道连通在换热气压室上,并且至少在外风隔 离室和换热气压室之间及送风管道和送风管道之间连接有用于使气流从进风口、外风隔离 室、换热气压室和送风管道依次流经的单向阀门。风塔1内安装有位于喷射口 12和旋流喷口 11上方的风力发电机,风力发电机为位于风塔1的顶部开口内的涡轮发电机4,涡轮发电机4 至少包含位于风塔1的顶部开口上方的半圆形叶片,半圆形叶片为扣盖在风塔1的顶部开口 上方的球缺形。
[0066] 风力发电机通过电缆连接有电解水制氢机,电解水制氢机上至少连接有氢气储 罐。
[0067] 风力发电机连接有电解水制氢机,该电解水制氢机可提供持续的电解氢气,方便 未来氢气作为汽车动力能源的研发推进,相比现有的石油和燃气能源的汽车能源,降低了 汽车尾气排放对大气环境的破坏。
[0068] 本发明中生态楼的实施例: 该人造龙卷风系统包括位于地面上的风塔1和位于风塔1四周的换热气压室。风塔1,其 顶部开口,其底部有位于中心的喷射口 12和位于周边的旋流喷口 11。换热气压室,包含进风 口、送风管道和换热部件,进风口上连接有上延至地面上的风井通道,换热部件至少包含至 少下延至地下恒温层的导热部件,送风管道连接有管壁隔热保温的送风管道。换热气压室 有上下两组,靠下一组是送风管道通过送风管道连接至喷射口 12的下层换热气压室22,靠 上一组是送风管道通过送风管道连接至旋流喷口 11的上层换热气压室21,上层换热气压室 21连接的送风管道和下层换热气压室22连接的送风管道相对独立。风塔1的底部为与其他 部分同轴的球缺形,喷射口 12位于风塔1底部的最低处,旋流喷口 11位于喷射口 12的上方。 风塔1的底部安装有位于中心的风柱喷气机13,风柱喷气机13有若干位于周边的入口及与 入口一一对应设置的出口,各出口位于入口的上方且靠近风柱喷气机13的中心的位置处, 入口和出口之间为涵道,上述喷射口 12为所有出口的组合。上层换热气压室21上连接的送 风管道在北半球为逆时针布置的弯管、在南半球为顺时针布置的弯管,旋流喷口 11为与对 应送风管道同向偏斜的螺旋形,旋流喷口 11的旋向与涵道的旋向相反。导热部件为热管、换 热盘管31和导热组件32。换热盘管31,其为蛇形管道,包含埋设在地下的恒温层或内热层的 取热部分和位于换热气压室内的换热部分,取热部分上连接有热管。导热组件32包括真空 封闭的管壳及其内填充的导热介质,管壳的下端为下延至恒温层或内热层的热端,上端为 伸入换热气压室内的冷端,冷端连接有散热翅片。换热气压室内空间分为外风隔离室和换 热气压室,进风口连通在外风隔离室上,送风管道连通在换热气压室上,并且至少在外风隔 离室和换热气压室之间及送风管道和送风管道之间连接有用于使气流从进风口、外风隔离 室、换热气压室和送风管道依次流经的单向阀门。
[0069] 风塔1为建筑内,建筑隔间内设有与风塔1相通的出风口和回风口,出风口和回风 口沿风塔1内气旋的旋向依次分布。
[0070]受下层换热气压室22位于上层换热气压室21的上方,对应的下层换热气压室22中 收集的地热能量高于上层换热气压室21中收集的地热能量,也就保证了喷射口 12中喷出的 气流温度高于旋流喷口 11喷出的气流,对应的喷射口 12喷出的气流可作为龙卷风的中心气 流,旋流喷口 11中喷出的气流可作为龙卷风的螺旋气流,这样在中心气流的引流和螺旋气 流的环绕作用下,在风塔1中形成上旋的龙卷风,也就在风塔1中创造出人造的风能,无需利 用燃料和电能进行能量转换,因而本发明中人造龙卷风系统具有可提供洁净节能的能源的 优点。
[0071]本发明中根治雾霾方法的实施例: 该人造龙卷风系统包括位于地面上的风塔1和位于风塔1四周的换热气压室。风塔1,其 顶部开口,其底部有位于中心的喷射口 12和位于周边的旋流喷口 11。换热气压室,包含进风 口、送风管道和换热部件,进风口上连接有上延至地面上的风井通道,换热部件至少包含至 少下延至地下恒温层的导热部件,送风管道连接有管壁隔热保温的送风管道。换热气压室 有上下两组,靠下一组是送风管道通过送风管道连接至喷射口 12的下层换热气压室22,靠 上一组是送风管道通过送风管道连接至旋流喷口 11的上层换热气压室21,上层换热气压室 21连接的送风管道和下层换热气压室22连接的送风管道相对独立。风塔1的底部为与其他 部分同轴的球缺形,喷射口 12位于风塔1底部的最低处,旋流喷口 11位于喷射口 12的上方。 风塔1的底部安装有位于中心的风柱喷气机13,风柱喷气机13有若干位于周边的入口及与 入口一一对应设置的出口,各出口位于入口的上方且靠近风柱喷气机13的中心的位置处, 入口和出口之间为涵道,上述喷射口 12为所有出口的组合。上层换热气压室21上连接的送 风管道在北半球为逆时针布置的弯管、在南半球为顺时针布置的弯管,旋流喷口 11为与对 应送风管道同向偏斜的螺旋形,旋流喷口 11的旋向与涵道的旋向相反。导热部件为热管、换 热盘管31和导热组件32。换热盘管31,其为蛇形管道,包含埋设在地下的恒温层或内热层的 取热部分和位于换热气压室内的换热部分,取热部分上连接有热管。导热组件32包括真空 封闭的管壳及其内填充的导热介质,管壳的下端为下延至恒温层或内热层的热端,上端为 伸入换热气压室内的冷端,冷端连接有散热翅片。换热气压室内空间分为外风隔离室和换 热气压室,进风口连通在外风隔离室上,送风管道连通在换热气压室上,并且至少在外风隔 离室和换热气压室之间及送风管道和送风管道之间连接有用于使气流从进风口、外风隔离 室、换热气压室和送风管道依次流经的单向阀门。
[0072]启动人造龙卷风系统,人造龙卷风系统产生的人造龙卷风能产生强烈的上升气 流,可以把低空的雾霾迅速带上高空寒冷的对流层上层,并吹散中高空的逆温层,又将高空 寒冷空气快速循环降下来,形成高空寒冷空气与地面暖湿空气形成风速急剧上下的对流风 道。
[0073]风塔1送出的龙卷风可冲破云层直至平流层,并且风井可实现在风塔1两侧的循 环,这样在城市出现雾霾天气时,风塔1的顶部吹出的龙卷风会冲破雾霾的逆温层,实现平 流层和地面层空气之间的对流,同时结合逆温层空气在风井的回流,从而实现了对逆流层 的驱散,也就实现了对雾霾的驱散,因而该人造龙卷风系统也可以转换为城市快速治理雾 霾的系统。

Claims (10)

1. 人造龙卷风系统,其特征在于,包括 进风口,周围设弧形逆向诱导风板,进风口经风井通道垂直通向换热气压室内中间的 外风隔离室,外风隔离室按装直通换热气压室的可调节阀门; 换热气压室,换热气压室将天然的地热能、太阳能、热空气能、风能等能源转换为带气 压的热空气,经顶部旋流压气缸产生大能量高速气流排入送风管道,并送入风塔底部中心 的风柱喷气机压向喷射口和四周的逆向且向内诱导旋流喷口,高气压的热空气喷射到风塔 底部内,使风塔底部加热; 蛇形热交换管道,是一种换热盘管,作用是将外界空气与地层热交换,埋在恒温层或内 热层土壤中,将空气恒温; 超导热强化组合器件,具有远距离超导热性能的能量传输的超导热强化组合器件,它 通过在全封闭组合器件真空管壳内介质受热蒸发端向冷凝端传输热量; 诱导旋流喷口,作用是风塔底部产生一种特定的旋风,必须有可控的送风诱导旋流; 风柱喷气机,作用是风塔最底部的中心向上喷射风柱气流,并产生剧烈垂直上升的龙 卷核心,高速压缩空气,形成聚焦效应,必须能产生中心负压的高速强劲气流; 送风管道,作用是将旋流压气缸产生大能量的高速气流,经送风管道保温送入风塔底 部中心的风柱喷气机和四周的逆向且向内的诱导旋流喷口; 垂直筒式圆形竖井风塔,作用是产生抽风拔风的烟肉效应、使气流垂直上升,进风口必 须设在风塔底部的地面,才能形成烟_效应。
2. 根据权利要求1所述的人造龙卷风系统,其特征在于,风塔底部设计成凹圆弧形,喷 射口位于风塔底部的最低处,旋流喷口位于喷射口的上方。
3. 根据权利要求1所述的人造龙卷风系统,其特征在于,风柱喷气机有若干位于周边的 入口及与入口 一一对应设置的出口,各出口位于入口的上方且靠近风柱喷气机的中心的位 置处,入口和出口之间为螺旋形的涵道,所述喷射口连通所有出口或喷射口为所有出口的 组合。
4. 根据权利要求1所述的人造龙卷风系统,其特征在于,进风口连通在外风隔离室上, 送风管道连通在换热气压室上,并且至少在外风隔离室和换热气压室之间及送风管道和换 热气压室之间连接有用于使气流从进风口、外风隔离室、换热气压室和送风管道依次流经 的单向阀门。
5. 根据权利要求1所述的人造龙卷风系统,其特征在于,蛇形热交换管道的最外边和底 部的管道间隔3米安装贯穿多层连接的强化高效热管; 超导热强化组合器件还有远距离超导热管强化组合器件高效传递热能及分级增热。
6. 根据权利要求1所述的人造龙卷风系统,其特征在于,换热气压室建在风塔的四周地 面上及风塔底部的地下面,数量6〜24间。
7. 恒温、恒湿、净风生态楼房,包括权利要求1所述的人造龙卷风系统,将生态楼房的人 造龙卷风发电风塔位于楼房的地下负一层或负二层处设计顺向出风口(南半球设计逆向出 风口),可根据实际需要按每一层至五层设计几个出风口;出风口安装空气净化设备,将风 塔内的恒温、恒湿和经过净化过的空气通过送风管道保温送入楼房的每一间室内循环,送 风管道的出风口设计在室内离地面12〜30cm的高度,排风口设计在每个房间的房顶或离房 顶向下5〜30cm处;排风口通向排风管道且逆向并入风塔内。
8.发电装置,包括权利要求1至所述的人造龙卷风系统, 还包括龙卷风涡轮机发电机组,风塔顶端安装龙卷风涡轮机的发电机组,龙卷风涡轮 机(精准的涡流流体力学原理设计,半圆形波浪旋转涡轮叶片上部1〜3层和下部1〜3层的风 叶轮设计一体,中间有旋转波浪外圆形导风条形叶片),涡轮机与风塔之间设计有占风塔总 面积15〜30%的进风涵道。
9. 加氢气站,包括权利要求3所述的发电装置,人造龙卷风系统连接电解水(强化多层 微网多电极,提高电解水效率)高效制氢机设备,用纯水机设备制的纯净水用于电解水高效 制成高纯度的氢气,压缩在储罐内储存,给汽车加氢气或者将氢气和氧气分别灌装压缩气 瓶供饭店炉灶、工业生产及焊接、医院用氧气使用。
10. 根治雾霾技术方法,包括权利要求1所述的人造龙卷风系统,人造龙卷风能产生强 烈的上升气流,可以把低空的雾霾迅速带上高空寒冷的对流层上层,并吹散中高空的逆温 层,又将高空寒冷空气快速循环降下来,形成高空寒冷空气与地面暖湿空气形成风速急剧 上下的对流风道。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111472918A (zh) * 2020-04-07 2020-07-31 李士明 多管多能组合发电站
CN112628894A (zh) * 2020-12-25 2021-04-09 南京国豪生态环境工程有限公司 一种具有生态环保功效的楼宇系统

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