CN102865139A - 径流射流热动力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种径流射流热动力系统，包括多级径流压气机、燃烧室和单级动力涡轮，所述多级径流压气机的压缩气体出口经所述燃烧室与射流泵的高压气体入口连通，所述射流泵的气体出口与所述单级动力涡轮的气体入口连通，所述单级动力涡轮对所述多级径流压气机以及外界输出动力。本发明所公开的径流射流热动力系统可大大增强所述单级动力涡轮得做功能力并降低对所述单级动力涡轮的要求，成本低、结构简单，具有广阔的应用前景。

Description

径流射流热动力系统
技术领域
本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种热动力系统。
背景技术
具有连续燃烧室的燃气轮机可以在大空气过量系数下稳定工作，这种热动力系统对于利用低浓度煤层气等燃料含量较低的可燃气体的利用具有先天的优势，然而，经多级叶轮压气机压缩后的气体进入燃烧室燃烧后温度较高，直接作用在动力涡轮上会对动力涡轮提出较高的要求，因而导致成本高。为此，需要发明一种能够利用燃料含量较低的可燃气体的新型热动力系统。
发明内容
本发明公开了一种径流射流热动力系统，针对高温高压气体直接对动力涡轮做功会对动力涡轮提出较高要求而使得成本过高的问题，通过在高温高压气体出口与动力涡轮之间设置射流泵来解决上述问题，同时还增强了动力涡轮的做功能力，从而使得对燃料含量较低的可燃气体的利用得到了大幅扩展。
为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：
一种径流射流热动力系统，包括多级径流压气机、燃烧室和单级动力涡轮，所述多级径流压气机的压缩气体出口经所述燃烧室与射流泵的高压气体入口连通，所述射流泵的气体出口与所述单级动力涡轮的气体入口连通，所述单级动力涡轮对所述多级径流压气机输出动力。
所述径流射流热动力系统还包括单级压气机，所述射流泵的低压气体入口与所述单级压气机的压缩气体出口连通，所述单级动力涡轮对所述单级压气机输出动力。
所述径流射流热动力系统还包括旁通管，所述旁通管的气体入口设在所述多级径流压气机与所述燃烧室的连通通道上，所述旁通管的气体出口与所述射流泵的低压气体入口连通。
所述径流射流热动力系统还包括旁通管，所述旁通管的气体入口设在所述多级径流压气机的级间连通通道上，所述旁通管的气体出口与所述射流泵的低压气体入口连通。
在所述多级径流压气机的级间连通通道上设冷却器。
所述单级动力涡轮对发电机输出动力。
本发明中，所谓的多级径流压气机是指由两个以上的径流压气机串联构成的压气机。
本发明中，所谓的射流泵是指通过动力流体引射非动力流体，两流体相互作用从一个出口排出的装置，它可以是气体射流泵（即喷射泵），也可以是液体射流泵；所谓的射流泵可以是传统射流泵，也可以是非传统射流泵。
本发明中，所谓的传统射流泵是指由两个套装设置的管构成的，向内管提供高压动力气体，内管高压动力气体在外管内喷射，在内管高压动力气体喷射和外管的共同作用下使内外管之间的其他气体（从外管进入的气体）沿内管高压动力气体的喷射方向产生运动的装置；所谓射流泵的外管可以有缩扩区，外管可以设为文丘里管，内管喷嘴可以设为拉瓦尔喷管，所谓的缩扩区是指外管内截面面积发生变化的区域；所述射流泵至少有三个接口或称通道，即射流泵高压动力气体喷嘴、射流泵低压气体入口和射流泵气体出口。
本发明中，所谓的非传统射流泵是指由两个或两个以上相互套装设置或相互并列设置的管构成的，其中至少一个管与动力气体源连通，并且动力气体源中的动力气体的流动能够引起其他管中的气体产生定向流动的装置；所谓射流泵的管可以有缩扩区，可以设为文丘里管，管的喷嘴可以设为拉瓦尔喷管，所谓的缩扩区是指管内截面面积发生变化的区域；所述射流泵至少有三个接口或称通道，即射流泵高压动力气体喷嘴、射流泵低压气体入口和射流泵气体出口；所述射流泵可以包括多个射流泵高压动力气体喷嘴，在包括多个射流泵高压动力气体喷嘴的结构中，所述射流泵高压动力气体喷嘴可以布置在所述射流泵低压气体入口的管道中心区，也可以布置在所述射流泵低压气体入口的管道壁附近，所述射流泵高压动力气体喷嘴也可以是环绕所述射流泵低压气体入口管道壁的环形喷嘴。
本发明中，所述射流泵包括多级射流泵、多股射流泵和脉冲射流泵等。
本发明中，根据本领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统，例如在某些结构中，需要在燃烧室上设燃料喷射器等。
本发明的有益效果如下:
本发明所公开的径流射流热动力系统通过在所述燃烧室和所述单级动力涡轮之间设射流泵，不仅使得从所述燃烧室出来的高温高压气体在进入所述单级动力涡轮前的温度大幅降低，而且使得进入所述单级动力涡轮的气体摩尔数大幅增加，在大大增强所述单级动力涡轮做功能力的同时也降低了对所述单级动力涡轮的要求，有效降低了成本；另外，本发明所公开的径流射流热动力系统结构简单、易于实现工业化，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是本发明实施例2的结构示意图；
图3是本发明实施例3的结构示意图；
图4是本发明实施例4的结构示意图；
图5是本发明实施例5的结构示意图；
图6是本发明实施例6的结构示意图，
图中：
1多级径流压气机、2燃烧室、3单级动力涡轮、4射流泵、5单级压气机、6旁通管、7冷却器、8发电机。
具体实施方式
实施例1
如图1所示的径流射流热动力系统，包括多级径流压气机1、燃烧室2和单级动力涡轮3，所述多级径流压气机1的压缩气体出口经所述燃烧室2与射流泵4的高压气体入口连通，所述射流泵4的气体出口与所述单级动力涡轮3的气体入口连通，所述单级动力涡轮3对所述多级径流压气机1输出动力，其中，所述多级径流压气机1为三级径流压气机。
具体地，经所述多级径流压气机1压缩后的气体在所述燃烧室2中燃烧，燃烧后的气体作为所述射流泵4的高压气体；从所述射流泵4出来的气体工质推动所述单级动力涡轮3对外输出动力。
选择性地，所述多级径流压气机1可设为两级以上的任意级数的径流压气机。
实施例2
如图2所示的径流射流热动力系统，其与实施例1的区别在于：所述径流射流热动力系统还包括单级压气机5，所述单级压气机5提供所述射流泵4的低压气体，所述射流泵4的低压气体入口与所述单级压气机5的压缩气体出口连通，所述单级动力涡轮3对所述单级压气机5输出动力。
实施例3
如图3所示的径流射流热动力系统，其与实施例1的区别在于：还包括旁通管6，所述旁通管6的气体入口设在所述多级径流压气机1与所述燃烧室2的连通通道上，所述旁通管6的气体出口与所述射流泵4的低压气体入口连通，从所述多级径流压气机1出来的气体工质一部分进入所述燃烧室2中参与燃烧化学反应，另一部分通过所述旁通管6进入所述射流泵4中作为所述射流泵4的低压气体，从所述射流泵4出来的气体工质推动所述单级动力涡轮3对外输出动力。
实施例4
如图4所示的径流射流热动力系统，其与实施例1的区别在于：还包括旁通管6，所述旁通管6的气体入口设在所述多级径流压气机1的级间连通通道上，具体地，所述旁通管6的气体入口设在所述多级径流压气机1的第二级压气机和第三级压气机之间连通通道上，所述旁通管6的气体出口与所述射流泵4的低压气体入口连通，从所述多级径流压气机1的级间连通通道上出来的气体工质一部分经第三级压气机压缩之后随之进入所述燃烧室2中参与燃烧化学反应，另一部分通过所述旁通管6进入所述射流泵4中作为所述射流泵4的低压气体，从所述射流泵4出来的气体工质推动所述单级动力涡轮3对外输出动力。
实施例5
如图5所示的径流射流热动力系统，其与实施例1的区别在于：在所述多级径流压气机1的第二级压气机与第三级压气机之间的连通通道上设冷却器7。
实施例6
如图6所示的径流射流热动力系统，其与实施例1的区别在于：所述单级动力涡轮3对发电机8输出动力。
显然，本发明不限于以上实施例，根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案，可以推导出或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种径流射流热动力系统，包括多级径流压气机（1）、燃烧室（2）和单级动力涡轮（3），其特征在于：所述多级径流压气机（1）的压缩气体出口经所述燃烧室（2）与射流泵（4）的高压气体入口连通，所述射流泵（4）的气体出口与所述单级动力涡轮（3）的气体入口连通，所述单级动力涡轮（3）对所述多级径流压气机（1）输出动力。
2.如权利要求1所述径流射流热动力系统，其特征在于：所述径流射流热动力系统还包括单级压气机（5），所述射流泵（4）的低压气体入口与所述单级压气机（5）的压缩气体出口连通，所述单级动力涡轮（3）对所述单级压气机（5）输出动力。
3.如权利要求1所述径流射流热动力系统，其特征在于：所述径流射流热动力系统还包括旁通管（6），所述旁通管（6）的气体入口设在所述多级径流压气机（1）与所述燃烧室（2）的连通通道上，所述旁通管（6）的气体出口与所述射流泵（4）的低压气体入口连通。
4.如权利要求1所述径流射流热动力系统，其特征在于：所述径流射流热动力系统还包括旁通管（6），所述旁通管（6）的气体入口设在所述多级径流压气机（1）的级间连通通道上，所述旁通管（6）的气体出口与所述射流泵（4）的低压气体入口连通。
5.如权利要求1所述径流射流热动力系统，其特征在于：在所述多级径流压气机（1）的级间连通通道上设冷却器（7）。
6.如权利要求1所述径流射流热动力系统，其特征在于：所述单级动力涡轮（3）对发电机（8）输出动力。
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