世界节能电厂发明人韩培洲

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  编者按:
  韩培洲,从一个美术教师,到钻研各类动力及传动机械,再到放弃教学醉心于提高发动机效率,作为一名民间发明人,街着他的系列发明,奔走在专家、企业与媒体之间,希望得到业内认可,获得资金支持,使梦想变为现实。带着对这位平凡却又怀揣大梦想的科技工作者的敬意和好奇,记者采访了他。
  记者:韩老师,听到您的故事我很震惊,能说一下您是出于什么样的考虑去开始这个研究的吗?
  韩:说来我以前是个美术老师,可能研究发动机会让很多人都觉得不可思议,其实我自读书时便喜欢发动机,平时在工作之余也是经常琢磨如何提高热机效率;再有就是我一直都觉得中国人不比外国人笨,在创新上应该走在前头,可能就是兴趣加上不服输的那股子劲儿吧,我开始放弃了工作,从辽宁来到北京专门搞起了开发研究
  记者:这20多年的时间您都有了哪些研究成果呢?
  韩:我现在已经拥有了远程直升飞机、高速档节能自动变速器等几个较大的发明专利,但在热机效率方而的思路,直到最近几年才有了突破,之后我一鼓作气发明了中冷等压同热内燃机、中冷等压吸热空气轮机、中冷等压吸热热气机等一系列动力装置。我已申请了专利,现存迫切需要获得第三方专家的认证。专家我也找了不少,但是他们有的看不懂,有的看懂了却不愿意发表意见,还有的甚争一再劝我放弃。尽管我剑处吃闭门羹但我依然充满信心,我不会放弃。
  记者:请具体的介绍一下您的“中冷等压吸热空气轮机技术”?
  韩:中冷等压吸热空气轮机是一种外燃式用空气做上质的全新动力装置,它利用置于锅炉中的加热器和大小副缸所构成的配气装置组合成了一套具有最大吸热能力的等压吸热系统,再与压气机和气轮机相配合,便构成了一套特别适用于燃煤电厂发电的最高效动力装置,它具备两个特点:①等温压缩,也就是压气机在压缩空气过程中所产生的压缩热被中间冷却器导至外界,让压缩过程接近等温状态。等温压缩降低了压缩终点的压缩空气温度和压力,温度的降低为等压吸热创造了最人的温度差,而压力的降低则减少了压气机压缩功的消耗。②等压吸热,在大小副缸和加热器被同时沟通后,小副缸内的低温压缩空气进入加热器通过逆流换热被锅炉产生的高温燃气加热,形成的热压缩空气充入大副缸并在其内得到膨胀,使循环系统内的压力并未上升,让吸热在等压状态进行。等压吸热,使低温压缩空气以很低的温度进入加热器,通过加热器仍能吸收快流过加热器外围的温度已降低的燃气中热量,让燃气中的热量被基本吸尽,从而提高了加热器的热量利用效率。同时再把气轮机的排气热量和中间冷却器的散热量引向锅炉参与燃烧后,也是这些散失的热量被充分回收,从而大幅度提高了空气轮机的总体循环效率。
  韩:普通电厂采用山锅炉、汽轮机和冷凝器构成的蒸气动力系统带动发电机产生电力,由于流出汽轮机做功后的乏汽要经冷凝器放出潜热变成水再返同锅炉,从而产生了大量的冷凝热量损失(占总燃料热量的45%—55%),使蒸汽电厂的发电效率只有35%—48%,浪费了大量的煤炭资源,也排放了很多的二氧化碳气体和废热。
  我的发明采用创新的中冷等压口及热空气轮机装置作为电厂的动力系统后,因利用空气作工质,不仅没有普通电厂中的蒸汽冷凝损失,所设的加热器在配气装置协调下,还可把锅炉产生的热量基小吸尽,让锅炉的排烟温度很低,直接提高了燃料热量的利用效率。另外,因气轮机的排气热量和中间冷却器的散热热量都Ⅵ返回锅炉再次利用,使热量损失很小,实际中本发明的空气轮机很容易达到70%的有效效率,在充分加强中间冷却器和加热器的散热吸热能力后,也可能使有效效率达到80%的最高状态,成为人类有史是以来最高效的电厂动力装置。
  记者:除了您上面说的这些,还有没有别的优点呢?
  韩:我正要说呢,这项发明不仅在提高效率方面有最大的潜力,由于压气机和气轮机都采用了叶轮式结构也还很适合制成电厂发电的大功率动力装置。所设的活塞式配气装置因工作压力较低,在作为电厂动力装置时具有很高的工作可靠性且这种中冷等压吸热空气轮机由于是一种外燃机,只要确定了锅炉内加热器的耐高温极限,其他的如配气装置和气轮机等部件便不受材料上的限制。这项新技术如果能应用于电厂可使建设和运营成本都大幅度降低。这可以从两个方面来解释:第一由于中冷等压吸热空气轮机动力装置的废热排放非常少,根本不需要设置普通蒸汽电厂中的冷却塔及其内的喷淋冷却装置。由于这种新型电厂的动力装置热效率很高,与传统蒸汽循环电厂相比可节省约一半的热交换器的换热面积。另外高效率的空气轮机动力装置使煤耗降低、烟气排放量也少,这必然会让所设的造价很高的常温除硫设备的容量相应减小。第二用这项发明可比普通燃煤蒸汽电厂降低一半左右的煤耗,这会大幅度降低电厂运转的燃煤费用,直接提高了电厂的运营效益,使电厂获利大大增加,除此之外,这种采用新技术的电厂在运行时因没有水的消耗,也会进一步降低电厂的运行费用。
  记者:听您的介绍,这项技术很适合当前“节能减排”的形势了?
  韩:当然,我这项技术从降低煤耗和减少二氧化碳排放上来说,可以说都符合了节能减排的要求,而且降低煤耗可不是一点点呀。随便说一下,现在国家正在大力关停小火电,有些小的电厂被炸掉了,与其这样何不把我的这项技术应用在这些电厂,可以说进行技术改造也不困难,远比炸掉一个电厂要节约的多。当然这些我也只能是说说而已,现在凭我一个人还不能把技术落到实处。
  记者:您是怎样看这项技术的发展前景的呢?
  韩:我自己是充满了信心。我这做了一个调查,根据《电能效益》2006年8期中的数据:截止2005年底,中国电力装机总量50842万kW,其中火电装机容量38413万kW所占比重达75.6%。在上述装机容量中,全国6000kW以上机组共6911台,平均单机容量仅为5.69万kW。其中30万kW以上高效机组有333台,占总容量的不足40%。由于燃煤蒸汽循环电厂发电效率较低,不论大电厂还是小火电与采用中冷等压吸热空气轮机的燃煤电厂相比,已建成的新旧电厂都属于应被新动力技术所取代的老电厂。
  记者:您的这项新技术如果能应用于电厂。装置的总体造价会不会很高呢?
  韩:工业发电用燃气轮机(包括发电机)的国际市场比价在1996年为180--365美元/kW,而作为电厂核心动力装置的中冷等压吸热空气轮机因循环温度较低,制造难度较小,虽然增设了活塞式的配气装置,把其整体造价定在150——300美元/kW之间应较为合理的。根据中国2005年的3.84亿kW老电厂的装机容量,改造老电厂所需的中冷等压吸热空气轮机动力装置的总体造价为576——1152亿美元。改造后的电厂由于可节省约一半的燃煤,只要几年的时间,便可回收电厂改造的投资。
  记者:能说一说装置的研发和生产方式的布局吗?
  韩:从总体上讲,中冷等压吸热空气轮机作为电厂核心动力装置时,因锅炉、压气机、气轮机、加热器和中间冷却器等部件都可采用非常成熟的现有技术,设计研发及生产上的难度并不太大。虽然如此,对这种新型动力装置仍然要从整体布局、各不同部件间的匹配等进行全面的设计试验工作,以便为实际生产做好前期的充分准备。也要组建配气装置的产品生产厂,组建核心动力装置的总体装配厂。
  记者:现在您遇到的最大的问题是资金问题了?
  韩:是呀,现在我就是希望政府有关部门能认识到我这项技术的重要性并给与支持,一些投资商能预见到我这项技术的发展前景和潜藏的巨大的经济效益从而跟我合作共同把这项技术落到实处。现在由于受地球气候变暖影响,世界各国对节能减排工作都更加重视,而电厂节能能最大幅度的减少二氧化碳温室气体的排放。随着报纸和杂志的宣传推广,我相信项目的资金问题也会很快解决。
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