[发明专利]双工质联合循环透平机环形燃烧相变室

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环形燃烧相变室。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

热力学认为：“‘热’不能直接转化成为机械功，必须借助于工质”。

在现有技术中，“热~工质—机械功”，“热”的来源是燃料的热值，是个固定值；“工质”是热功转换的介质，它被“气燃比”和发动机的结构精准固定，也是个固定值；“机械功”是用固定的“工质”转化固定的“热”，得到的“机械功”结果，必然也是个固定值。

所以，用固定值转化固定值得到的结果必然是固定值，这就是热力机械热效率提高不上去的根本原因。

闭口燃烧方式的发动机只能利用第一梯阶的化学能，对第二梯阶以后的能量只能作为“剩余热”排放到大气中，作无用功。

开口燃烧方式的发动机对第一梯阶能量不具备利用和转化的设备条件，只能利用第二梯阶的物理能，对第一梯阶和第三梯阶以后的热能无偿排放，作无用功。

燃气轮机（简单）循环的热效率18%，工作温度提高到1430℃热效率可达38%。高温、高速的工质对叶轮叶片的伤害非常严重。

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，在一部透平中，第二工质的相变势能与第一工质的燃烧势能衔接作功，串联完成勃雷登循环和郎肯循环，双工质联合循环透平机环形燃烧相变室为这一设想提供了功能互补的设备保证。

本发明的技术解决方案是：双工质联合循环透平机环形燃烧相变室包括环形室，环形室其间有隔离板，隔成燃烧室和相变室。

隔离板为波纹板。燃烧室的喷油嘴呈45o单列多孔圆锥型喷射角。燃烧室入口处设置有红外线网罩。

燃烧室是环圆锥纵向波纹空间。相变室是燃烧室外壁隔离板与相变室外壁间的倒锥纵向波纹空间。

第二工质必须在燃烧室等压空间的相变室内完成相变，但，相变潜热不能从燃气中直接摄取，完成相变后的湿蒸汽与完全燃烧的燃气混合换热，共同推动叶轮作功。

 双工质联合循环透平机包括涡轮及轴、涡轮叶片；左边涡轮轴上有压气机叶轮，压气机叶片，压气机壳体，环形燃烧室环形相变室其间由隔离板隔开，隔成环锥形燃烧室和倒环锥形相变室；环形室左端设有环形喷油嘴和环形喷水嘴，环形喷油嘴与燃烧室相通；环形喷水嘴与环形相变室相通；环形室另一端的蒸汽和燃气在短双气通道内汇合后经导流板共同吹向涡轮叶片，大量、低温双气（势能）共同作功。

隔离板为纵向锥形波纹板。喷油嘴呈45o、单列、多孔、圆锥型喷射角。燃烧室入口处与喷油嘴间设置有圆环形螺旋红外线网罩。燃烧室是环圆锥纵向波纹空间。相变室是燃烧室外壁波纹板14与相变室外壁25间的倒锥纵向波纹空间。