CN2893179Y - 固体燃料内燃机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种利用固体燃料代替液体或气体燃料进行能量转换的内燃机，由储料装置、混合给料装置、燃烧装置和辅助控制装置组成，其中：储料装置具有一个带加料口、出料口和加压管的固体粉料仓，混合给料装置包括一根带有进料、进气、进油输入端口和前端喷嘴的混合给料管，燃烧装置具有一个内装活塞的活塞缸，活塞缸的上端和下端分别开有呼吸口和排料口，在活塞缸下壁处设有火花塞以及混合料进口。工作中，粉状固体燃料经混和给料装置与空气按比例混合后喷入活塞缸中，粉料－空气组分在活塞缸内经压缩后，在高浓度下火花塞点火，混合组分发生燃烧爆炸，推动活塞做功，燃烧后的废气和固体颗粒经排料口排出。

Description

固体燃料内燃机

技术领域

本实用新型内容属于机械工程装置技术领域，涉及一种可利用固体燃料代替液体或气体燃料以内燃机形式进行能量转换的装置。

背景技术

众所周知，目前内燃机的动力来源主要是石油、天然气等液体或气体燃料，而我国石油和天然气等能源的储量却相对较少，在当今科技快速发展且能源日益紧缺的世界，能否用储量相对丰富的煤、木炭等固体燃料代替石油或天然气，从而使内燃机正常工作，多年以来一直是人们致力探索的目标。另外，以往我国利用煤发电的模式基本上为利用燃煤锅炉产生蒸汽，再由蒸汽带动蒸汽机发电的模式，这种模式系统复杂、浪费能源、其效率远低于内燃机的效率，如果内燃机采用固体作燃料代替蒸汽机发电，无疑将使效率大大提高。

与液体燃料或气体燃料相比，固体燃料由于其本身固有的结构原因，存在着燃烧速度慢、流动性差、灰分高、燃烧后的固体遗留物多等问题。这些因素制约了固体燃料不能像液体或气体燃料那样用作内燃机的燃料。显然，如果克服了上述制约因素，即可显著提高固体能源产品的利用效率和使用范围，对创建节约型社会也具有积极的意义。根据本实用新型设计者长期观察及实验发现，当将常见的块状固体燃料加工成极细粉状(一般粒度小于10微米)并较好地解决了现有产品燃烧后的固体遗留物多即排料问题后，固体燃料可以在燃烧阶段得到充分地燃烧，但目前本领域还未有利用上述技术方案工作的内燃机装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于对本领域存在的问题加以解决，进而提供一种可利用煤等固体燃料代替石油、天然气等燃料进行能量转换的固体燃料内燃机。

本实用新型的上述发明目的是通过对现有技术产品在结构上加以合理改进而得以实现的，该固体燃料内燃机由储料装置、混合给料装置、燃烧装置和辅助控制装置组成，其中；所说的储料装置具有一个带加料口和出料口的固体粉料仓，在粉料仓的上部装有加压管；所说的混合给料装置包括一根后部带有进料、进气和进油三个输入端口的混合给料管，其进料输入端口通过定量给料装置与粉料仓的出料口连通，在混合给料管的前端设有喷嘴；所说的燃烧装置具有一个内装推杆活塞的活塞缸，活塞缸的上端和下端分别开有呼吸口和排料口，在活塞缸的下侧壁上设有火花塞并开有一个与混合给料管喷嘴连通的混合料进口。实际工作中，当粉状固体燃料进入粉料仓后，开通加压管使粉料仓处于正压状态，经给料装置和比例进气装置，粉料与空气按比例混合，再经混合给料管的喷嘴喷入活塞缸中；粉料-空气混合组分在活塞缸内经压缩后，在高浓度下火花塞点火，混合组分发生燃烧爆炸，推动活塞运动做功；燃烧后的废气和固体颗粒经排料口在活塞的推动下被排出。活塞在下一轮上升中，由原料喷嘴吸入粉料-空气混合组分，从而进入下一循环。

与现有技术比较，本实用新型参照柴油机结构，将柴油机的储油供油系统改为能储存粉料和定量输送粉料的储料混合给料装置；同时参照柴油机结构，对柴油机的活塞缸加以改造：首先将缸体的排气门改为排料口，以便排除固体废物，其次将喷油嘴改为粉体喷嘴，以利于固体粉料的喷入。本实用新型的有益效果是：可以提高固体能源产品的利用效率，对节约能源具有积极的意义；可以部分替代石油、天然气等液体、气体燃料型内燃机，并间接为日益紧缺的石油能源寻找廉价稳定替代物的课题探索了出路；其与现有的“煤变油”技术相比，省略了昂贵的煤炭液化费。除煤燃料外，本实用新型也可利用其它固体燃料，如木炭等物质作为内燃机燃料，为固体燃料能源的高效广泛利用开辟了广阔的前景。

附图说明

图1为本实用新型一个具体实施例的结构原理示意图。

图2～图9为本实用新型的工作流程结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型所述的固体燃料内燃机由储料装置、混合给料装置、燃烧装置和辅助控制装置组成。储料装置具有一个带加料口2和出料口的固体粉料仓4，在粉料仓4的上部装有加压管1，在加压管1上设有压力控制阀3，在加料口2上设有加料阀16，工作时使加工成细粉的固体燃料经加料口2进入密闭的粉料仓4。为了工作的连续性，具体实施中每台内燃机可配有一套或多套储料装置。混合给料装置包括一根后部带有进料、进气和进油三个输入端口的混合给料管，其进料输入端口通过定量给料装置5与粉料仓4的出料口连通，在其进气输入端口设有比例给气控制装置7，其进油输入端口通过辅助油门17与辅助油箱18联通，在混合给料管的前端设有喷嘴9。燃烧装置具有一个内装推杆活塞11的活塞缸10，活塞10的上端和下端分别开有呼吸口13和排料口15，在活塞缸10的下侧壁上设有火花塞14并开有一个与混合给料管喷嘴9连通的混合料进口。具体实施中，为了工作的连续性，燃烧装置可以是一套，也可以是多套，就象现有的内燃机有单缸和多缸一样。而且多套燃烧装置同时工作，点火时间相互错开，有利于给料的稳定以及机器的平稳运行。根据本装置的特点，燃烧装置中活塞缸数以8的倍数为佳。燃烧装置工作时，粉料-空气混合组分在活塞缸10内经压缩后，在高浓度下火花塞14点火，发生燃烧爆炸，推动活塞11运动做功；燃烧后的废气和固体颗粒经排料口15排出。活塞在下一轮上升中，由原料喷嘴吸入粉料-空气混合组分，继而进入下一循环。在启动时，由于缸体温度较低，系统中增加了辅助油箱18和辅助油门17，以便在启动或运行困难时改用燃油。本实用新型的辅助控制装置(图中未示出)包括压气系统和电脑集中控制系统，压气系统主要为粉料输送和气-料混合服务，电脑集中控制系统则控制着各阀们的开闭、点火时间、进料的大小等，是本实用新型各部分装置协调工作的保证。图1中标号6为进气管，8为喷嘴开关，12为活塞杆。

以下通过单缸装置为例，对一个活塞在图2～图9所示的一个工作循环中各个阶段的工作情况加以分别介绍。

一、图2阶段：活塞11上升，排料口15关闭，活塞缸10处于负压状态，高压粉料-空气混合组分经喷嘴9进入活塞缸10(进入量由有定量给料装置5控制)。活塞缸上部气体经呼吸口13排出，使活塞缸上部始终处于正常气压下。

二、图3阶段：活塞11运行到最上部时，喷嘴开关8关闭，定量给料装置5停止给料，活塞缸10进入密闭状态。

三、图4阶段：活塞11向下运行，处于密闭活塞缸内的粉料-空气混合组分被压缩，单位体积内的粉体颗粒浓度迅速增大。

四、图5阶段：活塞11到达最底部并开始转入向上运动，此时火花塞14开始点火，引燃高浓度的粉料-空气组分，使其燃烧膨胀爆炸，推动活塞向上运动。

五、图6阶段：在密闭活塞缸中燃烧膨胀的气体克服阻力推动活塞11向上运动，完成化学能向动能的转变。本阶段中保证粉体颗粒完全燃烧的条件一是混合的氧气比例要合理，二是颗粒的粒度要小，其工作情况是考察进料粒度是否合理的重要依据。计算时粉料颗粒完全燃烧氧化的时间应小于本阶段从火花塞14点火到活塞11运动到缸体顶部的时间。

六、图7阶段：活塞11被膨胀气体推到缸体并转而向下运动时，底部排料口15开启，活塞缸10由密闭状态转入开启状态，为排出燃烧后的废弃颗粒和废气开辟了通道。

七、图8阶段：活塞11向下运动，将滞留在活塞缸10内的燃烧废弃物排出。

八、图9阶段：活塞11运行到底部后转而向上运动时，排料口15关闭，活塞缸10进入密闭状态。随着活塞11的向上运动，缸体下部形成负压，在活塞通过喷嘴位置后，喷嘴开关8开启，开始向活塞缸10内喷射粉料-空气组分，从而进入下一循环。

Claims (6)

1、一种固体燃料内燃机，由储料装置、混合给料装置、燃烧装置和辅助控制装置组成，其特征在于：所说的储料装置具有一个带加料口(2)和出料口的固体粉料仓(4)，在粉料仓(4)的上部装有加压管(1)；所说的混合给料装置包括一根后部带有进料、进气和进油三个输入端口的混合给料管，其进料输入端口通过定量给料装置(5)与粉料仓(4)的出料口连通，在混合给料管的前端设有喷嘴(9)；所说的燃烧装置具有一个内装推杆活塞(11)的活塞缸(10)，活塞缸(10)的上端和下端分别开有呼吸口(13)和排料口(15)，在活塞缸(10)的下侧壁上设有火花塞(14)并开有一个与混合给料管喷嘴(9)连通的混合料进口。

2、根据权利要求1所述的固体燃料内燃机，其特征是在混合给料装置的进气输入端口设有比例给气控制装置(7)。

3、根据权利要求1所述的固体燃料内燃机，其特征是混合给料装置的进油输入端口通过辅助油门(17)与辅助油箱(18)联通。

4、根据权利要求1所述的固体燃料内燃机，其特征是在储料装置的加压管(1)上设有压力控制阀(3)。

5、根据权利要求1所述的固体燃料内燃机，其特征是每台固体燃料内燃机配有一套或多套储料装置。

6、根据权利要求1所述的固体燃料内燃机，其特征是每台固体燃料内燃机配有一套或多套燃烧装置。

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