[发明专利]双工质联合循环透平机红外线低温燃烧装置及方法

说明书

技术领域　

本发明涉及燃气轮机、蒸汽轮机技术领域，即双工质联合循环透平机红外线低温燃烧装置及方法。双工质联合循环透平机针对燃气轮机消除热伤害、提高热效率、降低自耗功的方法。适用于陆路、水路大小行走机械和座台机械的动力源。

背景技术

在现有技术中，燃气轮机：热效率低、热伤害严重、自耗功大、选材要求高，制造成本高、实际应用受限。A、热效率：18~38% 。B、工作温度：1340~1430℃（燃气指标）。C、提高热效率的理念是：尽量提高工作温度，用增大工质“比容”的方法提高工质流量。D、为了降低高温对燃烧室和叶轮的伤害，需要大量的空气对燃气轮机进行冷却，进入压气机的空气2/3作为冷却工质，只有1/3是为燃料供氧的，压气机的负担非常沉重。E、叶轮和燃烧室必须采用高级耐高温材质。

程氏循环：在一部燃气轮机中并联完成勃雷登循环和郎肯循环。A、热效率：≈53%。B、第二工质在余热锅炉内完成相变。C、蒸汽与燃气等压状态补入燃烧室。D、相变势能在储存和输送衰减后才得以利用。E、余热锅炉和配套设施占用巨大空间。F、余热回收利用。

双机联合循环热力机组：燃气轮机与蒸汽轮机共同使用一份燃料能，使用两种不同工质。分别完成勃雷登循环和郎肯循环，分别作输出功。双机热效率：≈55%。不适用于小型机械和行走机械。

内燃机：“气燃比”是确保碳氢化合物完全氧化供氧需求的精准比例，而不是保证“热功转换”精准“工质需求”。A、汽油机热效率：27~30%，柴油机热效率：37~42%。B、单一工质完成单一循环。C、活塞连杆组惯量大，运转震动大，噪音大、故障率高、维修周期短。D、强制冷却系统散失热量30%，尾气携走热量30%，作了无用功。如何实现工质总量调控，是消除热伤害、提高热效率的关键。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足而提供一种以燃气、水为工质，两种不同的工质在一部透平中串联完成勃雷登循环和郎肯循环，燃烧效果好，热效率高的双工质联合循环透平机红外线低温燃烧装置及方法。

本发明的技术解决方案是：双工质联合循环透平机红外线低温燃烧装置，是在燃烧室入口处设置有红外线网罩。

双工质联合循环透平机红外线低温燃烧方法是在燃烧室入口处设置有红外线网罩；烛焰被红外线网罩粉碎，与空气充分接触，迅速充分燃烧，缩短燃料燃烧滞后时间，使能量短时间集中释放，提高燃烧区域高温，消除烛焰层次间的炽热点，利用分流的第二工质调控燃气的初燃温度，根除有害气体的生成条件，杜绝有害气体的产生。

双工质联合循环透平机的工质采用燃气和水（只能是水，经济、无污染、低热值，但不绝对限于水，也可以是其它工质，如：氟利昂、液态氨、等液态物资，但…… ），燃气和水在燃烧室内分隔进入；第二工质水在相变室发生相变后以湿蒸汽与燃气汇合、控温、作功，实现工质总量可调。第二工质水以汽液界面温度补入相变室，为零部件降温的同时发生相变。

双质透平以燃气轮机的结构和工作原理为基础完成勃雷登循环。以蒸汽轮机的结构和工作原理为基础完成郎肯循环。是“双工质联合循环单机系统发动机”的一种，热效率高、热伤害轻、自耗功小、排放标准高的新型发动机。

燃气轮机的燃烧温度和工作温度都非常高，不仅对燃烧室和透平叶轮的热伤害严重，大功率长时间的连续运转燃烧排放物所造成的环境污染非常严重，一氧化碳、氮氧化合物和二氧化碳是排放污染的主要有害物质。

采用红外线燃烧技术可以消除燃气的炽热点，避免二氧化碳的第二次热解和氮气的氧化，再有第二工质的继续降温，从初始燃烧阶段就采取控温措施，不仅可以从根本上消除高温，还可以大幅度缩短燃烧时间，缩小燃烧室的有效空间，更有效地发挥燃气在绝热膨胀过程的高位曲线效率。