[发明专利]用于产生电能的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电的方法以及发电机系统。

背景技术

现有技术中的典型发电机系统由内燃机、燃料箱和发电机组成。内燃机包括具有对应的一组往复式活塞的一组气缸。与以上布置相关的问题之一在于，移动活塞和其它移动部件必须不断地用油润滑，这对于内燃机的运行温度具有显著影响。进而地，运行温度在考虑效率系数时是一个重要因素。上述发动机承受小于100摄氏度的运行温度，而耐久性无明显劣化。该温度对于蒸发水而言太低，因此不能有效地用于发电，即其仅为废热。

美国专利2,095,984(H.Holzwarth)公开了一种爆燃式透平机设备。该爆燃式透平机设备包括：脉冲转子、用于产生爆炸气体的无活塞爆炸腔室和用于使气体膨胀并将气体引导至转子的喷嘴，该转子仅通过所述气体的间歇喷出而被驱动。

现有技术中的另一典型发电机系统由燃气轮机和受燃气轮机的轴驱动的发电机组成。燃气轮机的问题在于，燃烧室处于相对低的压力，这是因为燃气轮机的燃烧室实际上是一个开放的空间。燃烧室的低压力使效率系数显著下降。在Holzwarth的涡轮机设备中，间歇的低压力使效率系数显著下降。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种方法和一种实施该方法的系统，以克服上述缺点。本发明的目的通过特征在于独立权利要求中所述的内容的方法和系统实现。本发明的优选实施例在从属权利要求中公开。

本发明基于这样的思想：将燃烧室布置在燃气轮机外部并提供压缩空气到燃烧室，以便在受控和最佳条件下执行燃烧过程。

本发明的方法和系统的优点是，燃烧室内的条件对于燃烧过程可被优化，这显著提高了系统的总效率。燃烧室可具有几百摄氏度的运行温度，并且压缩室内部的压力可类似于往复式内燃机的柴油循环中的压缩冲程结束时的压力。这样的温度提高了燃烧过程的效率，并且由于高温度，热量可容易地转变为电力。

附图说明

下面将参照附图借助于优选实施例更详细地描述本发明，附图中，

图1示出了根据本发明实施例的第一发电机系统；

图2示出了根据本发明实施例的具有蒸汽循环系统的第二发电机系统；

图3示出了根据本发明实施例的具有喷油器或喷油器系统的第三发电机系统；

图4示出了具有两个燃烧室的系统的细节；以及

图5示出了在根据一实施例的系统中的压力随时间的变化。

具体实施方式

参照图1，发电机系统包括轴向地或经由传动装置20与发电机26和压缩机24连接的涡轮机22。该发电机也可以轴向地连接到涡轮机22。当能量借助于流过涡轮机的流体被供应到涡轮机时，涡轮机22的转子旋转。涡轮机转子的旋转驱动传动装置20以及均被连接到传动装置的发电机26和压缩机24。涡轮机、发电机和压缩机可以借助于驱动轴、轮轴或其他适当的动力传递装置连接到传动装置。这种布置将供应到涡轮机22的能量利用发电机26转换成电能输出99，以及利用压缩机24转换成空气压力，该压缩机对空气进行压缩，以用于燃烧室10。在一个实施例中，压缩机24使压缩空气积聚到空气罐32中，该空气罐随后将积聚在空气罐32中的压缩空气供应到燃烧室10。压缩机24优选地是螺杆式压缩机，其非常有效且能够提供高压力到燃烧室10和空气罐32。在一个实施例中，该系统包括与第一螺杆式压缩机24串联连接的第二螺杆式压缩机，以提供甚至更高的压力到空气罐。在一个实施例中，该系统包括轴向式压缩机24(诸如径向式压缩机)和与轴向式压缩机24串联连接的螺杆式压缩机的组合，以提供空气到空气罐。该一个或多个压缩机优选地设置成建立超过20巴的压力到空气罐。在一个实施例中，该一个或多个压缩机设置成建立超过30巴、35巴或40巴的压力到空气罐。在一个实施例中，压缩机24可通过电动马达被驱动。在一个实施例中，中间冷却器可设置在串联连接的第一压缩机和第二压缩机之间，以冷却压缩机之间的空气。该中间冷却器进而可用来产生蒸汽和/或热空气，之后将它们供应到燃烧室。