[发明专利]双工质联合循环透平机降低自耗功方法

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，因为：“‘热’不能直接转化成为机械功，必须借助于工质”。“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：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、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、余热回收后再利用。

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。

燃气轮机为了提高热效率一味提高工作温度，造成了严重的热伤害；为了减轻热伤害，需要压气机大量的提供冷却空气，为此，极大地增加了压气机的负担。燃气轮机庞大的压气机要消耗65%左右的透平功，只有30%左右作有效机械功。压气机提供的压缩空气有60~70%是作为冷却工质来使用的，另30%几才是为燃料燃烧提供氧气需求的。

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，提高热效率的双工质联合循环透平机降低自耗功方法。

本发明的技术解决方案是：双工质联合循环透平机降低燃气轮机自耗功方法是向燃烧室外壁（纵向波纹隔离板）喷射界面温度的热水，吸收燃烧室外壁（纵向波纹隔离板）的热量发生相变，并取代低密度的空气为燃烧室降温；大幅度降低耗油率也就同比例降低供氧需求，进一步降低压气机的压缩功。水在一个大气压的环境下有１００℃的水和１００℃的汽，这１００℃的就是水在一个大气压下的界面温度，水的界面温度随着压力环境的变化而变化。

压气机只需按“气燃比”为燃料提供足量供氧空气，仅仅需要20~25%的透平功，其余≈75%透平功完全提供给负载。

双工质联合循环透平机降低燃气轮机自耗功方法是补充高密度的液态工质取代低密度的气态工质，以“剩余热”使液态工质发生相变，减少压气机的压缩功，以小比容的水完全替代大比容的空气为燃烧室和透平叶轮降温，不需对冷却工质进行压缩，只提供一点输送动力即可。

第二工质以汽液界面温度补入相变室，为零部件降温同时发生相变。

双质透平由于第二工质大量的替代了需要消耗燃料的“燃气”，降低了耗油率，减少了供油量，为此，供氧需求也同比例降低了，又可以进一步减少压气机的压缩功。

把不同燃烧方式的两部透平式发动机精简成一部透平，实现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。