微小軌距復(fù)古蒸汽小火車節(jié)能環(huán)保動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

周麟　陳永恒　繆友文　馬順意　江海波　陳玲

【摘 要】為了填補(bǔ)現(xiàn)有旅游業(yè)領(lǐng)域有軌蒸汽動(dòng)力小火車動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的不足，提出了一種具有廣泛適用性的復(fù)古有軌蒸汽小火車的節(jié)能環(huán)保動(dòng)力系統(tǒng)。該蒸汽動(dòng)力小火車動(dòng)力系統(tǒng)可以使用種類更多的可燃物作為燃料，具有廣泛適用性；節(jié)能系統(tǒng)充分利用封閉結(jié)構(gòu)的反應(yīng)爐結(jié)合燃燒室內(nèi)負(fù)壓設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)燃料反應(yīng)后產(chǎn)生的一氧化碳二次燃燒，實(shí)現(xiàn)熱能效率使用最大化和污染物的零排放；同時(shí)利用水箱的水循環(huán)系統(tǒng)，充分實(shí)現(xiàn)熱能利用，進(jìn)一步達(dá)到了節(jié)能降耗的功能。

【關(guān)鍵詞】蒸汽小火車；動(dòng)力系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；節(jié)能；環(huán)保

中圖分類號(hào)：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）34-0036-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.34.014

Structural design of energy-saving power system for small steam vintage-railroad with tiny gauge

ZHOU Lin CHEN Yong-heng MIAO You-wen MA Shun-yi JIANG Hai-bo CHEN Ling

（Wenzhou Jiekai Intelligent Equipment Technology Co.， LTD.， Wenzhou Zhejiang 325024， China）

【Abstract】In order to fill the deficiency of power system design of small steam train in the field of tourism， an energy-saving and environmental protection power system of small steam train with wide applicability was proposed. The power system of the steam train can use a wide range of combustible materials as fuel， has a wide range of applicability. The energy saving system makes full use of the closed reactor structure combined with the negative pressure design in the combustion chamber to realize the secondary combustion of carbon monoxide generated after fuel reaction， so as to maximize in-use of thermal efficiency and achieve zero emission of pollutants. At the same time， the water circulation system of the water tank was utilized to fully realize the utilization of heat energy and further achieve the energy-saving and consumption reduction.

【Key words】Small steam railroad； Power system； Structure design；Energy-saving；Environmentally friendly

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和國家服務(wù)型產(chǎn)業(yè)大發(fā)展戰(zhàn)略舉措推進(jìn)下，旅游業(yè)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)全新發(fā)展的時(shí)代。目前，我國城鄉(xiāng)居民收入不斷提高、閑暇時(shí)間生活品質(zhì)需求不斷增加，旅游消費(fèi)進(jìn)入一個(gè)快速發(fā)展的新階段。我國已經(jīng)成為世界上繼美國、西班牙、法國之后的第四大入境旅游接待國、亞洲最大的出境旅游客源國，正在形成世界上最大的國內(nèi)旅游市場。全國許多地方都把旅游業(yè)作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)或優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，如江蘇省浙江省以及西南的四川省等等都提出建設(shè)"旅游大省"、"旅游強(qiáng)省"的發(fā)展目標(biāo)，各省旅游經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值也不斷增長，競爭局面越來越激烈，旅游業(yè)已經(jīng)全面融入國家戰(zhàn)略體系，成為國民經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略性支柱產(chǎn)業(yè)。但目前也面臨不少挑戰(zhàn)，比如旅游基礎(chǔ)設(shè)施和公共服務(wù)明顯滯后，補(bǔ)短板任務(wù)艱巨，在這樣的大背景下，提升特色旅游競爭力和保護(hù)環(huán)境及節(jié)約能源已成為旅游景點(diǎn)不容忽視的重大課題。自1876年我國第一條營業(yè)性鐵路建成至今，已經(jīng)有120多年的發(fā)展史，素有"萬國蒸汽機(jī)車博物館"之稱。建國以來蒸汽機(jī)車在我國走過了五十多年的光輝歷程，以各種形式和故事存在于幾代人的記憶里。隨著蒸汽機(jī)車的淘汰，世界上越來越難以看到真實(shí)的蒸汽機(jī)車了，蒸汽火車懷舊游是一種旅游方式[1-2]，目前市面上的復(fù)古有軌蒸汽動(dòng)力火車，基本都是直接燒煤和木炭類的，與當(dāng)下國家提倡的節(jié)能環(huán)保、綠色旅游不符；或者采用傳統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)，存在設(shè)備老化，運(yùn)營安全隱患等現(xiàn)實(shí)問題[3]。為了填補(bǔ)現(xiàn)有蒸汽動(dòng)力小火車的動(dòng)力在節(jié)能環(huán)保方面的不足，設(shè)計(jì)研發(fā)了一款復(fù)古蒸汽小火車環(huán)保節(jié)能型動(dòng)力系統(tǒng)，從而更好的保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源。該復(fù)古蒸汽小火車環(huán)保節(jié)能型動(dòng)力系統(tǒng)包括：水箱機(jī)構(gòu)；反應(yīng)爐機(jī)構(gòu)；風(fēng)機(jī)機(jī)構(gòu)；水汽排放機(jī)構(gòu)；煙氣干燥過濾機(jī)構(gòu)；輸送管道機(jī)構(gòu)；配電箱機(jī)構(gòu)以及紅外燃燒機(jī)構(gòu)等。

1 環(huán)保節(jié)能系統(tǒng)

該節(jié)能系統(tǒng)燃燒反應(yīng)系統(tǒng)從反應(yīng)爐內(nèi)反應(yīng)開始，主體機(jī)構(gòu)包括：爐蓋、爐體、爐盤、排渣閥。首先將一些能燃燒的燃燃燒物放進(jìn)反應(yīng)爐，并填滿反應(yīng)爐。然后通過反應(yīng)爐的排渣閥或爐體上方的開口引燃反應(yīng)爐內(nèi)的燃燒物，關(guān)上排渣閥，打開風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)是往外吸取狀態(tài)，反應(yīng)爐上方的爐蓋是設(shè)有圓形開口的，保證爐體內(nèi)的燃燒物是與大氣相通的，有助于氧氣進(jìn)入到反應(yīng)爐內(nèi)。燃燒物在反應(yīng)爐內(nèi)通過燃燒反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生煙氣，煙氣主要成分是一氧化碳?xì)怏w，是可以燃燒的一種氣體，通過風(fēng)機(jī)的抽吸，煙氣經(jīng)過水汽凝結(jié)機(jī)構(gòu)，煙氣接觸腔體后，水汽通過接觸腔體壁后會(huì)順著圓形筒壁流下來，通過開啟排放球閥可以排放出過濾的水汽。煙氣經(jīng)過水汽凝結(jié)機(jī)構(gòu)后，通過快裝接頭和連接管道進(jìn)入到煙氣干燥過濾機(jī)構(gòu)，在煙氣干燥過濾筒體內(nèi)設(shè)有過濾網(wǎng)和濾芯填充物，填充物為一些干燥粉末狀的鋸屑或花生殼等生物體材料，當(dāng)煙氣通過過濾網(wǎng)時(shí)，干燥的鋸屑或花生殼等物能有效的吸收煙氣中的水分。筒體下方設(shè)有排放閥，一些多余的水分可以通過排放閥排出，經(jīng)過過濾后的煙氣更干燥、干凈（低煙塵）、易燃，能夠?qū)崿F(xiàn)氣體的充分燃燒。通過輸送管道直接將經(jīng)過多重過濾的氣體輸送到火車鍋爐的燃燒室內(nèi)，輸送管道安裝有流量控制閥，流量控制閥一側(cè)設(shè)有紅外燃燒器風(fēng)門開關(guān)，風(fēng)門開關(guān)一側(cè)設(shè)有紅外節(jié)能燃燒器，實(shí)現(xiàn)燃燒效率最大化。燃燒室內(nèi)設(shè)有紅外點(diǎn)火器，煙氣通過紅外點(diǎn)火器點(diǎn)燃，在燃燒室內(nèi)燃燒并加熱鍋爐，使鍋爐產(chǎn)生蒸汽來驅(qū)動(dòng)火車?；疖囋谛旭傔^程中，會(huì)產(chǎn)生一種負(fù)壓讓燃燒室內(nèi)的氣體燃燒的更旺盛，充分燃燒。在節(jié)能動(dòng)力系統(tǒng)中還安裝有以蓄電池為儲(chǔ)能方式的電箱，以實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)能動(dòng)力系統(tǒng)的控制系統(tǒng)供電。經(jīng)上述機(jī)構(gòu)組合形成一套復(fù)古蒸汽小火車環(huán)保節(jié)能型動(dòng)力系統(tǒng)，具體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)可以參見圖1。

2 環(huán)保節(jié)能輔助系統(tǒng)

2.1 超低熱損耗溫水及鍋爐注水系統(tǒng)

該反應(yīng)爐機(jī)構(gòu)、風(fēng)機(jī)機(jī)構(gòu)、水汽排放機(jī)構(gòu)及煙氣排放機(jī)構(gòu)都是設(shè)置在水箱內(nèi)腔內(nèi)。水箱內(nèi)腔裝滿水，反應(yīng)爐在燃燒工作中會(huì)產(chǎn)生高溫，通過水箱內(nèi)的水可以達(dá)到降溫作用。同時(shí)，水箱內(nèi)的水經(jīng)過反應(yīng)爐長時(shí)間的加熱，水溫也會(huì)升高。經(jīng)過加溫的水直接通過泵注入到鍋爐內(nèi)，不會(huì)導(dǎo)致鍋爐內(nèi)的水溫下降明顯，影響鍋爐蒸汽的產(chǎn)生量，造成蒸汽壓力下降，致使火車汽機(jī)動(dòng)力不足，影響行車速度，能很充分的利用反應(yīng)爐的熱能，達(dá)到超低熱能損耗和熱能利用，同時(shí)延長了反應(yīng)爐是使用壽命。

2.2 蒸汽動(dòng)能及負(fù)壓增氧助燃系統(tǒng)

通過蒸汽小火車鍋爐的燃燒，蒸汽達(dá)到一定壓力驅(qū)動(dòng)汽機(jī)帶動(dòng)整車行走后，通過汽機(jī)的排氣管道，向煙囪外排氣，在整個(gè)排氣過程中，由于鍋爐燃燒室、煙道及煙室都是一個(gè)密封狀態(tài)，只有煙囪一個(gè)排放口，在通過汽機(jī)排氣管道向外排放時(shí)，鍋爐燃燒室內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一股通過煙道向外煙囪外吸的負(fù)壓，使燃燒室內(nèi)的氧氣更充分，使燃燒室內(nèi)燃燒的更加旺盛。由于上述環(huán)保節(jié)能型系統(tǒng)到煙囪出口的整個(gè)系統(tǒng)管道形成一個(gè)循環(huán)式的密封管道，通過汽機(jī)排氣產(chǎn)生的向外吸取的負(fù)壓也會(huì)對(duì)環(huán)保節(jié)能型系統(tǒng)整個(gè)管道起到作用，向燃燒室方向形成負(fù)壓狀態(tài)，此時(shí)風(fēng)機(jī)就可以減小功率工作節(jié)約電能，具體設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)如圖2所示。

3 結(jié)語

本技術(shù)方案所設(shè)計(jì)的蒸汽小火車節(jié)能環(huán)保動(dòng)力系統(tǒng)，具有以下技術(shù)效果：

（1）可以使用種類更多的可燃物作為燃料，燃燒也會(huì)更充分，相對(duì)鍋爐內(nèi)直接燒煤或碳，節(jié)能應(yīng)用領(lǐng)域更廣泛；

（2）在燃料燃燒過程中，通過反應(yīng)爐的燃燒反應(yīng)后產(chǎn)生一氧化碳?xì)怏w，通過與空氣中氧氣燃燒，產(chǎn)生的是熱源和水蒸氣，無其他有害氣體及煙塵產(chǎn)生，為此實(shí)現(xiàn)了環(huán)保功能；

（3）通過水箱內(nèi)的水實(shí)現(xiàn)爐體降溫，反過來又能加熱水箱內(nèi)的水，充分實(shí)現(xiàn)熱能利用，達(dá)到了節(jié)能降耗的功能；整個(gè)系統(tǒng)都是封閉結(jié)構(gòu)，煙氣再通過管道輸送到鍋爐燃燒室內(nèi)，能燃燒更充分，從而更好地節(jié)約了能源。

【參考文獻(xiàn)】

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