專利名稱：低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱能與動力領(lǐng)域，尤其是一種低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
外燃熱動力系統(tǒng)目前應(yīng)用十分廣泛，如熱電廠等，但是目前最先進(jìn)超超臨界的外燃熱動力系統(tǒng)的工質(zhì)溫度也僅有630度左右，其原因是外燃加熱方式所致，因為熱量要穿過鍋爐的傳熱壁，所以鍋爐傳熱壁不僅要承受工質(zhì)的高壓作用，而且還要承受高于工質(zhì)溫度的高溫作用，所以在現(xiàn)有材料技術(shù)的前提下，無法使工質(zhì)的溫度和壓力繼續(xù)提高。因此， 急需發(fā)明一種具有更高工質(zhì)溫度和壓力的熱動力系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案如下一種低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，包括鍋爐、鍋爐工質(zhì)腔、作功機(jī)構(gòu)和燃燒室， 所述燃燒室上設(shè)有燃燒室工質(zhì)入口、燃燒室工質(zhì)出口、氧化劑入口和燃料入口，氧化劑源經(jīng)氧化劑高壓供送系統(tǒng)與所述氧化劑入口連通，燃料源經(jīng)燃料高壓供送系統(tǒng)與所述燃料入口連通，所述燃燒室全部設(shè)置在所述鍋爐工質(zhì)腔內(nèi)或所述燃燒室部分設(shè)置在所述鍋爐工質(zhì)腔內(nèi)或所述燃燒室設(shè)置在所述鍋爐外；所述鍋爐工質(zhì)腔與所述燃燒室工質(zhì)入口連通，所述燃燒室工質(zhì)出口與所述作功機(jī)構(gòu)連通。在所述燃燒室工質(zhì)入口處設(shè)增壓器，所述增壓器對所述燃燒室內(nèi)的工質(zhì)增壓。在所述燃燒室工質(zhì)出口處設(shè)動力單元，所述動力單元對所述增壓器輸出動力。所述作功機(jī)構(gòu)對所述增壓器輸出動力。所述作功機(jī)構(gòu)與發(fā)電機(jī)連接。所述低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)還包括冷凝冷卻器，所述作功機(jī)構(gòu)的工質(zhì)出口與所述冷凝冷卻器的被冷卻流體入口連通，所述冷凝冷卻器的被冷卻流體出口與液體高壓回流泵的入口連通，所述液體高壓回流泵的出口與所述鍋爐工質(zhì)腔連通，在所述液體高壓回流泵的作用下被所述冷凝冷卻器液化的工質(zhì)回流到所述鍋爐工質(zhì)腔內(nèi)。在所述冷凝冷卻器的被冷卻流體出口處設(shè)不凝氣體導(dǎo)出口。在所述冷凝冷卻器的被冷卻流體入口處和/或在所述冷凝冷卻器的被冷卻流體出口處設(shè)余量工質(zhì)導(dǎo)出口。所述動力單元與所述增壓器同軸設(shè)置。所述作功機(jī)構(gòu)與所述增壓器同軸設(shè)置。所述作功機(jī)構(gòu)設(shè)為動力透平或設(shè)為活塞式作功機(jī)構(gòu)。所述增壓器設(shè)為葉輪式壓縮機(jī)或活塞式壓縮機(jī)。所述動力單元設(shè)為葉輪式動力單元或活塞式動力單元。所述燃料源內(nèi)的燃料設(shè)為碳?xì)浠衔?、碳?xì)溲趸衔锘蛟O(shè)為氫氣。
所述氧化劑源內(nèi)的氧化劑設(shè)為液氧、高壓氣態(tài)氧或過氧化氫水溶液。所述燃料源內(nèi)的燃料設(shè)為金屬燃料，在所述燃燒室內(nèi)和/或在所述作功機(jī)構(gòu)前和 /或在所述作功機(jī)構(gòu)后設(shè)工質(zhì)金屬化合物分離器。 所述冷凝冷卻器設(shè)為晾水塔。在所述作功機(jī)構(gòu)的工質(zhì)出口處設(shè)回?zé)崞?。所述增壓器設(shè)為葉輪式壓縮機(jī)，所述作功機(jī)構(gòu)設(shè)為動力透平，所述動力透平對所述葉輪式壓縮機(jī)輸出動力，所述葉輪式壓縮機(jī)、所述燃燒室和所述動力透平的高壓區(qū)設(shè)在所述鍋爐工質(zhì)腔內(nèi)。所述燃燒室工質(zhì)入口設(shè)為沖壓發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣口，所述燃燒室設(shè)為沖壓發(fā)動機(jī)燃燒室，所述燃燒室工質(zhì)出口設(shè)為沖壓發(fā)動機(jī)擴(kuò)壓區(qū)氣體出口。本發(fā)明的原理是將由所述鍋爐工質(zhì)腔產(chǎn)生的高溫高壓工質(zhì)在所述燃燒室內(nèi)通過相內(nèi)加熱的方式(即燃燒反應(yīng)在來自鍋爐工質(zhì)腔的工質(zhì)中進(jìn)行)使工質(zhì)吸收熱量提高溫度，或者將來自鍋爐工質(zhì)腔的高溫高壓工質(zhì)經(jīng)所述增壓器增壓后在所述燃燒室內(nèi)通過相內(nèi)加熱的方式使工質(zhì)的溫度和壓力都進(jìn)一步提高，升溫后或升溫升壓后的工質(zhì)進(jìn)入所述作功機(jī)構(gòu)對外作功。本發(fā)明所公開的低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，不僅可以提高熱動力系統(tǒng)的效率，而且還可以有效利用粗糙燃料(如煤、生物質(zhì)等)和精細(xì)燃料(如汽油、柴油、氫氣、金屬燃料等)，使燃料資源得到更加充分的利用。本發(fā)明所公開的低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，所謂的金屬燃料是指直接與氧發(fā)生劇烈化學(xué)反應(yīng)的金屬或與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣(氫氣與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng))的金屬，例如金屬鋁或金屬鎂等。金屬燃料的使用的主要目的是規(guī)避在燃燒后產(chǎn)生不凝氣二氧化碳；所謂的工質(zhì)金屬化合物分離器是指將金屬燃料燃燒后產(chǎn)生的金屬化合物進(jìn)行分離的裝置。本發(fā)明所謂的沖壓發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣口是指沖壓發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道的空氣入口，所謂的沖壓發(fā)動機(jī)燃燒室是指由沖壓發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道進(jìn)入的氣體經(jīng)擴(kuò)壓區(qū)增壓后的氣體所在的空間， 所謂的沖壓發(fā)動機(jī)擴(kuò)壓區(qū)氣體出口是指沖壓發(fā)動機(jī)中進(jìn)入噴管之前的氣體高壓區(qū)。這一結(jié)構(gòu)的目的是利用沖壓發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道將工質(zhì)加速再經(jīng)擴(kuò)壓區(qū)增壓后經(jīng)所述燃燒室增溫后提高工質(zhì)的作功能力。在傳統(tǒng)的利用鍋爐工質(zhì)腔產(chǎn)生高溫高壓工質(zhì)的熱動力系統(tǒng)中，由于是外燃加熱方式，所以汽化室壁的溫度要遠(yuǎn)高于其內(nèi)部工質(zhì)的溫度，這就造成了如上所述工質(zhì)的壓力和溫度都嚴(yán)重受限制的狀況。而在本發(fā)明所公開的低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)中，作為進(jìn)一步提高工質(zhì)溫度或工質(zhì)溫度和壓力的技術(shù)手段，是采用了在工質(zhì)相內(nèi)混合加熱的方式， 即將燃燒火焰直接與工質(zhì)混合，這種燃燒產(chǎn)生的熱量不經(jīng)固體界面直接對工質(zhì)傳熱的方式可以使工質(zhì)的溫度遠(yuǎn)高于承載此工質(zhì)的容器或管道壁的溫度，為此，本發(fā)明所公開的低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)可以在現(xiàn)有材料技術(shù)的基礎(chǔ)上大幅度提高作功工質(zhì)的溫度和壓力，最終提高熱動力系統(tǒng)的效率。本發(fā)明所公開的低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)中，為了增加從所述燃燒室到所述作功機(jī)構(gòu)高壓區(qū)的承壓能力，可在所述燃燒室、連接所述燃燒室和所述作功機(jī)構(gòu)的連通通道和/或所述作功機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)隔熱襯。為了增加從所述燃燒室到所述作功機(jī)構(gòu)高壓區(qū)的承壓能力，可以對所述燃燒室、連接所述燃燒室和所述作功機(jī)構(gòu)的連通通道和/或所述作功機(jī)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)冷卻，以降低它們的壁的溫度，增大其承壓能力。本發(fā)明所公開的低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)中所謂的工質(zhì)可以是水或其他介質(zhì)，進(jìn)入所述作功機(jī)構(gòu)的工質(zhì)可以處于含濕狀態(tài)、過熱狀態(tài)、臨界狀態(tài)、超臨界狀態(tài)、超超臨界狀態(tài)或更高壓力溫度狀態(tài)。本發(fā)明所謂的高超臨界不僅包括工質(zhì)處于過熱狀態(tài)、臨界狀態(tài)、超臨界狀態(tài)和超超臨界狀態(tài)，還包括工質(zhì)處于更高溫度壓力狀態(tài)。本發(fā)明所公開的低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)中，在將所述燃燒室全部設(shè)在所述鍋爐工質(zhì)腔的結(jié)構(gòu)中，不僅可以減少所述燃燒室的熱量損失，而且由于所述燃燒室外部受到所述鍋爐工質(zhì)腔內(nèi)的工質(zhì)由外向內(nèi)的壓力作用，所以可以減少對所述燃燒室的承壓能力的要求；特別是當(dāng)在所述燃燒室工質(zhì)入口處設(shè)置增壓器時，所述燃燒室內(nèi)的壓力會大幅度增加，在這種情況下，如果將所述燃燒室設(shè)置在所述鍋爐工質(zhì)腔內(nèi)，會大大減少對所述燃燒室結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求，減少所述燃燒室的造價。在將所述作功機(jī)構(gòu)設(shè)為動力透平并利用所述動力透平對所述增壓器輸出動力的結(jié)構(gòu)中，如果將所述增壓器、所述燃燒室和所述動力透平的高壓區(qū)設(shè)置在所述鍋爐工質(zhì)腔內(nèi)，會減少系統(tǒng)的制造成本。本發(fā)明所謂的燃燒室是指一切可以在其內(nèi)部發(fā)生燃燒(劇烈放熱化學(xué)反應(yīng))的容器；所謂鍋爐工質(zhì)腔是指存儲鍋爐受熱后所產(chǎn)生的工質(zhì)，此時的工質(zhì)可以是蒸氣、過熱蒸氣、臨界狀態(tài)工質(zhì)、超臨界狀態(tài)工質(zhì)、超超臨界狀態(tài)工質(zhì)或更高溫度壓力狀態(tài)的工質(zhì)；所謂的作功機(jī)構(gòu)是指一切可以將高溫高壓工質(zhì)的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械功向外輸出的機(jī)械設(shè)備，如傳統(tǒng)往復(fù)式的氣缸活塞機(jī)構(gòu)，動力透平，噴管等；所謂增壓器是指一切可以對工質(zhì)增壓的裝置，可以是葉輪式壓縮機(jī)，也可以是活塞式壓縮機(jī)等；所謂冷凝冷卻器是指一切可以將工質(zhì)降溫冷卻、冷凝的裝置，它可以是散熱器，也可以是熱交換器，還可以是晾水塔；所謂不凝氣是指在冷凝冷卻器中不冷凝的氣體；所謂余量工質(zhì)是指因為燃燒化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的多余的工質(zhì)；所謂連通是指直接連通、間接連通或經(jīng)泵、控制閥等受控連通；所謂動力單元是指為了給所述增壓器提供動力而設(shè)置的可以利用所述低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)中的工質(zhì)產(chǎn)生動力的機(jī)構(gòu)，如透平或活塞曲柄連桿機(jī)構(gòu)等。本發(fā)明中應(yīng)根據(jù)公知技術(shù)，在適當(dāng)位置設(shè)閥、泵和相應(yīng)的控制裝置等。本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明所公開的低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，不僅效率高，而且還可以充分利用燃料資源。


圖1為本發(fā)明的實施例1的示意圖
圖2為本發(fā)明的實施例2的示意圖
圖3為本發(fā)明的實施例3的示意圖
圖4為本發(fā)明的實施例4的示意圖
圖5為本發(fā)明的實施例5的示意圖
圖6為本發(fā)明的實施例6的示意圖
圖7為本發(fā)明的實施例7的示意圖
圖8為本發(fā)明的實施例8的示意圖
圖9為本發(fā)明的實施例9的示意圖10為本發(fā)明的實施例10的示意圖
圖11為本發(fā)明的實施例11的示意圖
圖12為本發(fā)明的實施例12的示意圖
圖13為本發(fā)明的實施例13的示意圖
圖14為本發(fā)明的實施例14的示意圖
圖15為本發(fā)明的實施例15的示意圖
圖16為本發(fā)明的實施例16的示意圖
圖17為本發(fā)明的實施例17的示意圖
圖18為本發(fā)明的實施例18的示意圖。
具體實施例方式實施例1如圖1所示的低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，包括鍋爐1、鍋爐工質(zhì)腔2、作功機(jī)構(gòu) 3和燃燒室4，所述燃燒室4上設(shè)有燃燒室工質(zhì)入口 401、燃燒室工質(zhì)出口 402、氧化劑入口 403和燃料入口 404，氧化劑源5經(jīng)氧化劑高壓供送系統(tǒng)501與所述氧化劑入口 403連通， 燃料源6經(jīng)燃料高壓供送系統(tǒng)601與所述燃料入口 404連通，所述燃燒室4全部設(shè)置在所述鍋爐工質(zhì)腔2內(nèi)，所述鍋爐工質(zhì)腔2與所述燃燒室工質(zhì)入口 401連通，所述燃燒室工質(zhì)出口 402與所述作功機(jī)構(gòu)3連通。所述低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)還包括冷凝冷卻器10， 所述作功機(jī)構(gòu)3的工質(zhì)出口與所述冷凝冷卻器10的被冷卻流體入口連通，所述冷凝冷卻器 10的被冷卻流體出口與液體高壓回流泵11的入口連通，所述液體高壓回流泵11的出口與所述鍋爐工質(zhì)腔2連通，在所述液體高壓回流泵11的作用下被所述冷凝冷卻器10液化的工質(zhì)回流到所述鍋爐工質(zhì)腔2內(nèi)。所述燃料源6內(nèi)的燃料設(shè)為碳?xì)浠衔?、碳?xì)溲趸衔锘蛟O(shè)為氫氣。所述氧化劑源5內(nèi)的氧化劑設(shè)為液氧、高壓氣態(tài)氧或過氧化氫水溶液。實施例2如圖2所示的低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其與實施例1的區(qū)別在于。所述燃燒室4部分設(shè)置在所述鍋爐工質(zhì)腔2內(nèi)。這樣設(shè)置的目的不僅可以減少所述燃燒室的熱量損失，而且由于所述燃燒室外部受到所述鍋爐工質(zhì)腔內(nèi)的工質(zhì)由外向內(nèi)的壓力作用，所以可以減少對所述燃燒室的承壓能力的要求。實施例3如圖3所示的低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其與實施例1的區(qū)別在于所述燃燒室4設(shè)置在所述鍋爐1外。實施例4如圖4所示的低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其與實施例3的區(qū)別在于在所述燃燒室工質(zhì)入口 401處設(shè)增壓器7，所述增壓器7對所述燃燒室4內(nèi)的工質(zhì)增壓，在所述燃燒室工質(zhì)出口 402處設(shè)動力單元8，所述動力單元8對所述增壓器7輸出動力，所述動力單元 8與所述增壓器7同軸設(shè)置，并且所述動力單元8與所述增壓器7的連接軸設(shè)在所述燃燒室 4內(nèi)。實施例5
如圖5所示的低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其與實施例4的區(qū)別在于所述動力單元8與所述增壓器7同軸設(shè)置，并且所述動力單元8與所述增壓器7的連接軸設(shè)在所述燃燒室4外，這樣設(shè)置的目的是為了減少對所述連接軸的熱負(fù)荷要求，減少制造成本。實施例6如圖6所示的低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其與實施例3的區(qū)別在于在所述燃燒室工質(zhì)入口 401處設(shè)增壓器7，所述增壓器7對所述燃燒室4內(nèi)的工質(zhì)增壓，所述作功機(jī)構(gòu)3對所述增壓器7輸出動力，所述作功機(jī)構(gòu)3與所述增壓器7同軸設(shè)置。實施例7如圖7所示的低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其與實施例5的區(qū)別在于所述作功機(jī)構(gòu)3與發(fā)電機(jī)9連接，在所述冷凝冷卻器10的被冷卻流體出口處設(shè)不凝氣體導(dǎo)出口 12， 所述作功機(jī)構(gòu)3設(shè)為動力透平301。實施例8如圖8所示的低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其與實施例1的區(qū)別在于所述作功機(jī)構(gòu)3設(shè)為活塞式作功機(jī)構(gòu)302，在所述冷凝冷卻器10的被冷卻流體入口處和所述冷凝冷卻器10的被冷卻流體出口處設(shè)余量工質(zhì)導(dǎo)出口 13。具體實施時，還可以在所述冷凝冷卻器10的被冷卻流體入口處或在所述冷凝冷卻器10的被冷卻流體出口處設(shè)余量工質(zhì)導(dǎo)出口 13。實施例9如圖9所示的低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其與實施例1的區(qū)別在于所述增壓器7設(shè)為葉輪式壓縮機(jī)701，所述動力單元8設(shè)為葉輪式動力單元801。實施例10如圖10所示的低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其與實施例3的區(qū)別在于所述增壓器7設(shè)為活塞式壓縮機(jī)702，所述動力單元8設(shè)為活塞式動力單元。實施例11如圖11所示的低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其與實施例3的區(qū)別在于在所述燃燒室4壁的內(nèi)側(cè)設(shè)隔熱襯40。實施例12如圖12所示的低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其與實施例3的區(qū)別在于在所述燃燒室4壁的外側(cè)設(shè)散熱結(jié)構(gòu)110。實施例13如圖13所示的低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其與實施例1的區(qū)別在于所述燃料源6內(nèi)的燃料設(shè)為金屬燃料，在所述燃燒室4內(nèi)和/或在所述作功機(jī)構(gòu)3前和/或在所述作功機(jī)構(gòu)3后設(shè)工質(zhì)金屬化合物分離器405。實施例14如圖14所示的低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其與實施例3的區(qū)別在于所述冷凝冷卻器10設(shè)為晾水塔100。實施例15如圖15所示的低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其與實施例3的區(qū)別在于在所述作功機(jī)構(gòu)3的工質(zhì)出口處設(shè)回?zé)崞?00。
實施例16如圖16所示的低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其與實施例3的區(qū)別在于所述燃燒室工質(zhì)入口 401設(shè)為沖壓發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣口 4001，所述燃燒室4設(shè)為沖壓發(fā)動機(jī)燃燒室 400，所述燃燒室工質(zhì)出口 402設(shè)為沖壓發(fā)動機(jī)擴(kuò)壓區(qū)氣體出口 4002。這樣可以利用沖壓發(fā)動機(jī)的擴(kuò)壓區(qū)對氣體工質(zhì)進(jìn)行壓縮，提高氣體工質(zhì)的作功能力。實施例17如圖17所示的低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其與實施例3的區(qū)別在于所述作功機(jī)構(gòu)3設(shè)為動力透平301，所述增壓器7設(shè)為葉輪式壓縮機(jī)701，所述動力透平301設(shè)在所述燃燒室工質(zhì)出口 402內(nèi)，所述動力透平301對所述葉輪式壓縮機(jī)701輸出動力的同時對外輸出動力。實施例18如圖18所示的低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其與實施例4的區(qū)別在于所述增壓器7設(shè)為葉輪式壓縮機(jī)701，所述作功機(jī)構(gòu)3設(shè)為動力透平301，所述動力透平301對所述葉輪式壓縮機(jī)701輸出動力，所述葉輪式壓縮機(jī)701、所述燃燒室4和所述動力透平301 的高壓區(qū)設(shè)在所述鍋爐工質(zhì)腔2內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，包括鍋爐(1)、鍋爐工質(zhì)腔(2)、作功機(jī)構(gòu)(3)和燃燒室G)，其特征在于所述燃燒室(4)上設(shè)有燃燒室工質(zhì)入口 G01)、燃燒室工質(zhì)出口 002)、氧化劑入口(40 和燃料入口 004)，氧化劑源( 經(jīng)氧化劑高壓供送系統(tǒng)(501)與所述氧化劑入口(40 連通，燃料源(6)經(jīng)燃料高壓供送系統(tǒng)(601)與所述燃料入口(404) 連通，所述燃燒室(4)全部設(shè)置在所述鍋爐工質(zhì)腔O)內(nèi)或所述燃燒室(4)部分設(shè)置在所述鍋爐工質(zhì)腔O)內(nèi)或所述燃燒室(4)設(shè)置在所述鍋爐(1)外；所述鍋爐工質(zhì)腔( 與所述燃燒室工質(zhì)入口(401)連通，所述燃燒室工質(zhì)出口(402) 與所述作功機(jī)構(gòu)(3)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其特征在于在所述燃燒室工質(zhì)入口(401)處設(shè)增壓器(7)，所述增壓器(7)對所述燃燒室內(nèi)的工質(zhì)增壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其特征在于在所述燃燒室工質(zhì)出口(40 處設(shè)動力單元(8)，所述動力單元(8)對所述增壓器(7)輸出動力。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其特征在于所述作功機(jī)構(gòu) (3)對所述增壓器(7)輸出動力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其特征在于所述作功機(jī)構(gòu)(3) 與發(fā)電機(jī)(9)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其特征在于所述低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)還包括冷凝冷卻器(10)，所述作功機(jī)構(gòu)(3)的工質(zhì)出口與所述冷凝冷卻器(10)的被冷卻流體入口連通，所述冷凝冷卻器(10)的被冷卻流體出口與液體高壓回流泵(11)的入口連通，所述液體高壓回流泵(11)的出口與所述鍋爐工質(zhì)腔⑵連通，在所述液體高壓回流泵(11)的作用下被所述冷凝冷卻器(10)液化的工質(zhì)回流到所述鍋爐工質(zhì)腔(2)內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其特征在于在所述冷凝冷卻器(10)的被冷卻流體出口處設(shè)不凝氣體導(dǎo)出口(12)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其特征在于在所述冷凝冷卻器(10)的被冷卻流體入口處和/或在所述冷凝冷卻器(10)的被冷卻流體出口處設(shè)余量工質(zhì)導(dǎo)出口(13)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其特征在于所述動力單元(8) 與所述增壓器(7)同軸設(shè)置。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其特征在于所述作功機(jī)構(gòu)(3)與所述增壓器(7)同軸設(shè)置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其特征在于所述作功機(jī)構(gòu) (3)設(shè)為動力透平(301)或設(shè)為活塞式作功機(jī)構(gòu)(302)。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其特征在于所述增壓器(7) 設(shè)為葉輪式壓縮機(jī)(701)或活塞式壓縮機(jī)(702)。
13.根據(jù)權(quán)利要求3所述低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其特征在于所述動力單元 (8)設(shè)為葉輪式動力單元(801)或活塞式動力單元。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其特征在于所述燃料源(6) 內(nèi)的燃料設(shè)為碳?xì)浠衔?、碳?xì)溲趸衔锘蛟O(shè)為氫氣。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其特征在于所述氧化劑源 (5)內(nèi)的氧化劑設(shè)為液氧、高壓氣態(tài)氧或過氧化氫水溶液。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其特征在于所述燃料源(6) 內(nèi)的燃料設(shè)為金屬燃料，在所述燃燒室內(nèi)和/或在所述作功機(jī)構(gòu)C3)前和/或在所述作功機(jī)構(gòu)(3)后設(shè)工質(zhì)金屬化合物分離器(405)。
17.根據(jù)權(quán)利要求6所述低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其特征在于所述冷凝冷卻器 (10)設(shè)為晾水塔(100)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其特征在于在所述作功機(jī)構(gòu) (3)的工質(zhì)出口處設(shè)回?zé)崞?00)。
19.根據(jù)權(quán)利要求2所述低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其特征在于所述增壓器(7) 設(shè)為葉輪式壓縮機(jī)(701)，所述作功機(jī)構(gòu)(3)設(shè)為動力透平(301)，所述動力透平(301)對所述葉輪式壓縮機(jī)(701)輸出動力，所述葉輪式壓縮機(jī)(701)、所述燃燒室(4)和所述動力透平(301)的高壓區(qū)設(shè)在所述鍋爐工質(zhì)腔O)內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，其特征在于所述燃燒室工質(zhì)入口(401)設(shè)為沖壓發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣口(4001)，所述燃燒室(4)設(shè)為沖壓發(fā)動機(jī)燃燒室 000)，所述燃燒室工質(zhì)出口(402)設(shè)為沖壓發(fā)動機(jī)擴(kuò)壓區(qū)氣體出口 0002)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，包括鍋爐、鍋爐工質(zhì)腔、作功機(jī)構(gòu)和燃燒室，所述燃燒室上設(shè)有燃燒室工質(zhì)入口、燃燒室工質(zhì)出口、氧化劑入口和燃料入口，氧化劑源經(jīng)氧化劑高壓供送系統(tǒng)與所述氧化劑入口連通，燃料源經(jīng)燃料高壓供送系統(tǒng)與所述燃料入口連通，所述燃燒室全部設(shè)置在所述鍋爐工質(zhì)腔內(nèi)或所述燃燒室部分設(shè)置在所述鍋爐工質(zhì)腔內(nèi)或所述燃燒室設(shè)置在所述鍋爐外；所述鍋爐工質(zhì)腔與所述燃燒室工質(zhì)入口連通，所述燃燒室工質(zhì)出口與所述作功機(jī)構(gòu)連通。本發(fā)明所公開的低熵混燃高超臨界熱動力系統(tǒng)，不僅效率高，而且還可以充分利用燃料資源。
文檔編號F01D15/10GK102313273SQ20111003434
公開日2012年1月11日 申請日期2011年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月21日
發(fā)明者靳北彪 申請人:靳北彪