專利名稱：濕壓縮－回?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種燃?xì)廨啓C(jī)。具體地說是一種燃?xì)廨啓C(jī)的循環(huán)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
燃?xì)廨啓C(jī)可分為簡單循環(huán)和復(fù)雜循環(huán)。簡單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)具有壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪這三大類主要部件，為提高其循環(huán)效率，需要提高渦輪前溫度、壓氣機(jī)壓比和部件效率。復(fù)雜循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)是在簡單循環(huán)基礎(chǔ)上增加了其他部件，循環(huán)工質(zhì)的熱力過程有了性質(zhì)上的改變，可在渦輪前溫度等循環(huán)參數(shù)不變的條件下提高效率、功率等性能。簡單循環(huán)和復(fù)雜循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)各有優(yōu)缺點，自燃?xì)廨啓C(jī)誕生以來一直相互競爭發(fā)展，性能得到不斷提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以進(jìn)一步提高燃?xì)廨啓C(jī)的效率的濕壓縮-回?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(jī)。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的它包括濕壓縮壓氣機(jī)、熱源、渦輪、回?zé)崞?、冷源，在濕壓縮壓氣機(jī)的進(jìn)口和中間處設(shè)有水滴霧加入口，在氣體循環(huán)工質(zhì)的壓縮流程中，水滴與氣體循環(huán)工質(zhì)混合并吸熱蒸發(fā)；在壓氣機(jī)和渦輪之間設(shè)有表面換熱式回?zé)崞?，高溫?cè)通以渦輪排氣，低溫側(cè)通以壓氣機(jī)出口氣體。
本發(fā)明還可以包括1、所述的熱源是直接噴入燃料的燃燒室，所述的冷源是大氣環(huán)境，渦輪的循環(huán)工質(zhì)最后直接排入大氣，壓氣機(jī)吸入大氣的新鮮空氣。
2、所述的熱源是表面換熱式加熱室，所述的冷源是表面換熱式預(yù)冷器，出渦輪的循環(huán)工質(zhì)經(jīng)過回?zé)崞骱筮M(jìn)入預(yù)冷器，出預(yù)冷器的氣體進(jìn)入壓氣機(jī)，出預(yù)冷器的析出水經(jīng)水處理器后作為水滴霧用水進(jìn)入壓氣機(jī)。
本發(fā)明屬于復(fù)雜循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)，現(xiàn)有的復(fù)雜循環(huán)機(jī)組和技術(shù)方案盡管熱效率已經(jīng)比較高，但本發(fā)明的技術(shù)方案是一個效率更高、技術(shù)更先進(jìn)的復(fù)雜循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)。本發(fā)明將簡單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)及其三大類主要部件技術(shù)、回?zé)峒夹g(shù)、濕壓縮技術(shù)有機(jī)集成，形成濕壓縮-回?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(jī)，效果大幅超越了原有技術(shù)的單獨使用和已有的組合使用方案。
本發(fā)明的濕壓縮-回?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(jī)，在渦輪前溫度、壓氣機(jī)壓比和部件效率相同條件下，可比簡單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)在熱效率指標(biāo)方面提高約43％-52％，在單位空氣流量的輸出功率指標(biāo)方面提高約62％-75％；同等條件下，現(xiàn)有技術(shù)的復(fù)雜循環(huán)——蒸汽回注(STIG)、間冷回?zé)?ICR)、噴水中冷/蒸汽回注(S-S)在熱效率指標(biāo)方面的提高幅度明顯低于濕壓縮-回?zé)嵫h(huán)。
本發(fā)明的濕壓縮-回?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(jī)的熱力循環(huán)方案為從循環(huán)工質(zhì)壓縮過程始點開始，1)濕壓縮主體循環(huán)工質(zhì)(空氣、氦氣等)流經(jīng)壓氣機(jī)升壓，同時，在流程起始端加入水滴霧，必要時在流程中補充加入水滴霧，使水滴沿流程蒸發(fā)，起到降溫作用，流程終端為水蒸汽和主體循環(huán)工質(zhì)的混合物；2)回?zé)崞鞯蜏貍?cè)流程升壓后的主體循環(huán)工質(zhì)和水蒸汽在回?zé)崞髦信c高溫側(cè)氣體通過表面換熱增加溫度；3)燃燒/加熱在燃燒/加熱室通過直接或間接傳熱方式吸收高溫?zé)嵩吹臒崃浚?)膨脹做功高溫高壓混合循環(huán)工質(zhì)在渦輪中膨脹做功，降溫降壓；5)回?zé)崞鞲邷貍?cè)流程渦輪出口帶有余熱的循環(huán)工質(zhì)在回?zé)崞髦型ㄟ^表面換熱把熱量傳給低溫側(cè)氣體；6)向低溫冷源放熱循環(huán)工質(zhì)向低溫冷源放熱，重新回到常溫初壓的壓縮過程始點，對于開式循環(huán)，循環(huán)工質(zhì)直接排向大氣，對于閉式循環(huán)，循環(huán)工質(zhì)通過預(yù)冷器與冷媒表面換熱間接向大氣環(huán)境放熱，同時冷凝出在濕壓縮過程中所加入的水分。
本發(fā)明的濕壓縮-回?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(jī)提高功率和熱效率的理論依據(jù)及原理是壓氣機(jī)中噴入的水滴蒸發(fā)，降低了工質(zhì)溫度，因而明顯使壓氣機(jī)耗功減少，也就使機(jī)組的輸出功率增加；如果這時只有濕壓縮，不帶回?zé)?，則壓氣機(jī)出口溫度較低的氣體直接進(jìn)入燃燒室，需要消耗較多的燃料才能達(dá)到同樣高溫的渦輪前溫度，則整個機(jī)組的燃料熱效率變化不大；壓氣機(jī)出口溫度低于渦輪出口溫度，是回收渦輪排氣余熱的條件，充分利用濕壓縮壓氣機(jī)出口低溫特點，增設(shè)回?zé)崞?，大幅回收排氣余熱，使壓氣機(jī)出口氣體溫度升高后進(jìn)入燃燒室，減少燃料消耗，從而做到相同燃料消耗時輸出功率大幅增加，也就是熱效率的大幅增加。
與同類比較，本發(fā)明的濕壓縮-回?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(jī)性能能夠得到較大幅度提高的原因是濕壓縮冷卻效果好，更接近于等溫壓縮，使機(jī)組功率增加幅度大、回?zé)岢潭壬?；不同于冷卻水表面換熱冷卻，冷卻水帶走了大量熱能，而在濕壓縮中降溫的水滴蒸發(fā)為水蒸汽繼續(xù)在后面的渦輪中做功。
四

圖1是本發(fā)明的第一種具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的第二種具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。
五具體實施例方式
下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明作更詳細(xì)的描述結(jié)合圖1，濕壓縮-回?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(jī)的第一種實施方式的組成包括濕壓縮壓氣機(jī)、熱源、渦輪、回?zé)崞?、冷源，在濕壓縮壓氣機(jī)的進(jìn)口和中間處設(shè)有水滴霧加入口，在氣體循環(huán)工質(zhì)的壓縮流程中，水滴與氣體循環(huán)工質(zhì)混合并吸熱蒸發(fā)；在壓氣機(jī)和渦輪之間設(shè)有表面換熱式回?zé)崞?，高溫?cè)通以渦輪排氣，低溫側(cè)通以壓氣機(jī)出口氣體；所述的熱源是直接噴入燃料的燃燒室，所述的冷源是大氣環(huán)境，渦輪的循環(huán)工質(zhì)最后直接排入大氣，壓氣機(jī)吸入大氣的新鮮空氣。本實施方式屬于一種開式循環(huán)。
結(jié)合圖2，濕壓縮-回?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(jī)的第二種實施方式包含了第一種具體實施方式
的主要組成部分，其區(qū)別在于所述的熱源是表面換熱式加熱室，所述的冷源是表面換熱式預(yù)冷器，出渦輪的循環(huán)工質(zhì)經(jīng)過回?zé)崞骱筮M(jìn)入預(yù)冷器，出預(yù)冷器的氣體進(jìn)入壓氣機(jī)，出預(yù)冷器的析出水經(jīng)水處理器后作為水滴霧用水進(jìn)入壓氣機(jī)。本實施方式屬于一種閉式循環(huán)。
權(quán)利要求
1.一種濕壓縮-回?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(jī)，它包括濕壓縮壓氣機(jī)、熱源、渦輪、回?zé)崞?、冷源，其特征是壓氣機(jī)的進(jìn)口處和中間處設(shè)有水滴霧加入口，在氣體循環(huán)工質(zhì)的壓縮流程中，水滴與氣體循環(huán)工質(zhì)混合并吸熱蒸發(fā)；設(shè)有表面換熱式回?zé)崞鳎邷貍?cè)通以渦輪出口氣體，低溫側(cè)通以壓氣機(jī)出口氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕壓縮-回?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(jī)，其特征是所述的熱源是直接噴入燃料的燃燒室，所述的冷源是大氣環(huán)境，渦輪的循環(huán)工質(zhì)經(jīng)回?zé)崞骱笾苯优湃氪髿?，壓氣機(jī)吸入大氣的新鮮空氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕壓縮-回?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(jī)，其特征是所述的熱源是表面換熱式加熱室，所述的冷源是表面換熱式預(yù)冷器，出渦輪的循環(huán)工質(zhì)經(jīng)過回?zé)崞骱筮M(jìn)入預(yù)冷器，出預(yù)冷器的氣體進(jìn)入壓氣機(jī)，出預(yù)冷器的循環(huán)工質(zhì)冷凝析出水經(jīng)水處理器后作為水滴霧用水進(jìn)入壓氣機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種濕壓縮－回?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(jī)，它包括濕壓縮壓氣機(jī)、熱源、渦輪、回?zé)崞?、冷源。濕壓縮壓氣機(jī)的進(jìn)口和中間處有水滴霧加入口，在氣體循環(huán)工質(zhì)的壓縮流程中，水滴與氣體循環(huán)工質(zhì)混合并吸熱蒸發(fā)?；?zé)崞魇且环N表面換熱器，高溫側(cè)通以渦輪排氣，低溫側(cè)通以壓氣機(jī)出口氣體。本發(fā)明的濕壓縮－回?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(jī)，在渦輪前溫度、壓氣機(jī)壓比和部件效率相同條件下，可比簡單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)在熱效率指標(biāo)方面提高約43％－52％，在單位空氣流量的輸出功率指標(biāo)方面提高約62％－75％。
文檔編號F02C7/08GK101078369SQ20071007242
公開日2007年11月28日 申請日期2007年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月29日
發(fā)明者徐立民 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七○三研究所