[发明专利]一种基于水蒸气等离子体的水下热电混合动力系统

权利要求书

1.一种基于水蒸气等离子体的水下热电混合动力系统，其特征在于：包括燃烧室、气固分离器、1#压缩机、涡轮、换热器、冷凝器和气液分离器；

所述燃烧室上设置有铝粉进口，铝粉进口连接供应铝粉的粉末供给装置；铝粉由铝粉进口进入燃烧室内；所述燃烧室上设置有一次过热水蒸气进口；所述燃烧室的一端即燃烧室的头部设有等离子点火/助燃器，等离子点火/助燃器能够使燃烧室内的铝粉与一次过热水蒸气产生铝/水反应而产生固体氧化铝、氢气并释放出大量的热量；

所述燃烧室的另一端即燃烧室的尾端连接气固分离器；靠近燃烧室的尾端的燃烧室上设置有二次进水口，二次水从二次进水口进入燃烧室内部，利用铝/水反应释放出来的热量将二次水气化产生大量的水蒸气；

从燃烧室的尾端排出的携带有热量的固体氧化铝、氢气以及水蒸气进入气固分离器；气固分离器具有固体出口和两个气体出口，固体出口用于对经气固分离器气固分离后的氧化铝排出；两个气体出口用于对经气固分离器气固分离后的气体分流排出，两个气体出口分别为主流出口和副流出口，副流出口连接1#压缩机，从副流出口排出的气体经1#压缩机增压后经一次过热水蒸气进口进入燃烧室；

主流出口连接至涡轮，从主流出口排出的混合气体排出至涡轮，用于驱动涡轮，通过涡轮的运动进而带动与涡轮连接的动力装置；

换热器内设有冷流管路和热流管路，冷流管路的入口连接水泵，水泵用于将海水抽入换热器内的冷流管路；混合气体在涡轮做功之后进入换热器的热流管路，用于给冷流管路中的海水进行加热；换热器中热流管路的出口连接冷凝器，从换热器中热流管路的出口输出的含有氢气、水蒸气与冷却水的混合流经冷凝器将混合流中含有的水蒸气冷却成液态水；

冷凝器的出口连接气液分离器，从冷凝器排出的液态水和氢气在气液分离器中分离，其中气液分离器分离出的液态水进入水泵，同海水一起通过水泵抽入至换热器内的冷流管路进行加热，加热后的从换热器内冷流管路的出口输出的水作为二次水由二次水进口进入燃烧室，从而完成整个循环。

2.根据权利要求1所述的基于水蒸气等离子体的水下热电混合动力系统，其特征在于：气固分离器的主流出口的排量比副流出口的排量大，即经气固分离器气固分离后的混合气体大部分经主流出口排出，另一小部分的混合气体经副流出口排出。

3.根据权利要求1所述的基于水蒸气等离子体的水下热电混合动力系统，其特征在于：还包括2#压缩机，在以下处理方式(1)、(2)、(3)中选择其中的任一种，或者任两种结合，或者三种结合的方式处理从气液分离器分离出的氢气：

(1)由气液分离器分离出的氢气经过2#压缩机增压后，进入粉末供给装置，用作铝粉燃料的流化气；

(2)由气液分离器分离出的氢气经过2#压缩机增压后，作为燃料电池的燃料通过化学反应为等离子体点火/助燃器提供电能；

(3)由气液分离器分离出的氢气经过2#压缩机增压后直接排出。

4.根据权利要求1所述的基于水蒸气等离子体的水下热电混合动力系统，其特征在于：所述等离子点火/助燃器包括等离子体点火正极和等离子体点火负极；等离子点火/助燃器连接有燃料电池，由燃料电池为其提供工作电源。

5.根据权利要求1所述的基于水蒸气等离子体的水下热电混合动力系统，其特征在于：所述燃烧室包括燃烧室壳体，在燃烧室壳体上设置有联通燃烧室内部的二次水进口、铝粉进口以及一次过热水蒸气进口。

6.根据权利要求5所述的基于水蒸气等离子体的水下热电混合动力系统，其特征在于：所述燃烧室的横截面为圆形，燃烧室壳体上径向设置有多个铝粉进口，铝粉颗粒从各铝粉进口沿径向进入燃烧室内部；所有铝粉进口均设置在靠近燃烧室头部的一端。

7.根据权利要求6所述的基于水蒸气等离子体的水下热电混合动力系统，其特征在于：燃烧室壳体上切向设置有多个一次过热水蒸气进口，一次过热水蒸气从各一次过热水蒸气进口沿切向进入燃烧室内部；所有一次过热水蒸气进口均设置在靠近燃烧室头部的一端。