CN103742288A - 热力循环工质加热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及能源与动力领域，公开了一种热力循环工质加热器，包括内燃燃烧室、烟气直混传热液体加热器和液气直混气体工质加热器，所述内燃燃烧室设置在所述烟气直混传热液体加热器内，所述内燃燃烧室和氧化剂源连通，所述内燃燃烧室和燃料源连通，在所述烟气直混传热液体加热器内设传热液体，在所述液气直混气体工质加热器上设被加热气体工质入口和被加热气体工质出口，在所述液气直混气体工质加热器内设传热液体，所述烟气直混传热液体加热器和所述液气直混气体工质加热器连通。本发明传热效率高，温差小。

Description

热力循环工质加热器

技术领域

本发明涉及能源与动力领域，特别是一种热力循环工质加热器。

背景技术

在至今为止的热动力循环中，按加热方式分，只有两类循环，即内燃加热循环和外燃加热循环，外燃加热循环由于材料等限制，其工质的温度和加热速率严重受限，所以往往会造成功率密度低、设备笨重等情况，而内燃加热循环中，燃烧产物均作为循环工质参与做功过程，而燃烧产物多数为水或二氧化碳或水和二氧化碳以及氮（来自于空气）的混合物，这种工质的绝热指数小，因此，在需要一定温比的前提下，压比必须很大，这就对机构提出了难以实现的要求。因此，需要发明一种新型的热力循环工质加热器。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出的技术方案如下：

方案1：一种热力循环工质加热器，包括内燃燃烧室、烟气直混传热液体加热器和液气直混气体工质加热器，所述内燃燃烧室设置在所述烟气直混传热液体加热器内，所述内燃燃烧室和氧化剂源连通，所述内燃燃烧室和燃料源连通，在所述内燃燃烧室处设内燃填料式回热器，所述内燃燃烧室产生的高温气体直接对所述内燃填料式回热器的回热载体传热后由设置在所述烟气直混传热液体加热器上的排气口排出，在所述液气直混气体工质加热器上设被加热气体工质入口和被加热气体工质出口，在所述液气直混气体工质加热器内于所述被加热气体工质入口和所述被加热气体工质出口之间设气体工质填料式回热器，所述烟气直混传热液体加热器和所述液气直混气体工质加热器连通，在所述烟气直混传热液体加热器和所述液气直混气体工质加热器内设传热液体；在所述被加热气体工质入口处设工质压力控制阀，和/或在所述被加热气体工质出口处设工质压力控制阀，和/或在所述排气口处设排气压力控制阀，和/或在所述内燃燃烧室和所述氧化剂源之间的连通通道上设氧化剂压力控制阀，和/或在所述内燃燃烧室和所述燃料源之间的连通通道上设燃料压力控制阀；所述工质压力控制阀、所述排气压力控制阀、所述氧化剂压力控制阀和所述燃料压力控制阀中至少一个受控制机构控制使所述传热液体在所述烟气直混传热液体加热器和所述液气直混气体工质加热器之间往复流动，实现所述内燃燃烧室放出的热量经所述内燃填料式回热器、所述传热液体和所述气体工质填料式回热器传递给由所述被加热气体工质入口进入的气体工质。

方案2：一种热力循环工质加热器，包括内燃燃烧室、烟气直混传热液体加热器和液气直混气体工质加热器，所述内燃燃烧室与至少一根内燃加热管的一端连通，所有所述内燃加热管的另一端与所述烟气直混传热液体加热器连通，所述内燃燃烧室和氧化剂源连通，所述内燃燃烧室和燃料源连通，所述内燃燃烧室产生的高温气体直接对所述内燃加热管传热后由设置在所述烟气直混传热液体加热器上的排气口排出，在所述液气直混气体工质加热器上设被加热气体工质入口和被加热气体工质出口；所述被加热气体工质入口与至少一个气体工质加热管的一端连通，所有所述气体工质加热管的另一端与所述液气直混气体工质加热器连通，或所述被加热气体工质出口与至少一个气体工质加热管的一端连通，所有所述气体工质加热管的另一端与所述液气直混气体工质加热器连通；所述烟气直混传热液体加热器和所述液气直混气体工质加热器连通，在所述烟气直混传热液体加热器和所述液气直混气体工质加热器内设传热液体；在所述被加热气体工质入口处设工质压力控制阀，和/或在被加热气体工质出口处设工质压力控制阀，和/或在所述排气口处设排气压力控制阀，和/或在所述内燃燃烧室和所述氧化剂源之间的连通通道上设氧化剂压力控制阀，和/或在所述内燃燃烧室和所述燃料源之间的连通通道上设燃料压力控制阀；所述工质压力控制阀、所述排气压力控制阀、所述氧化剂压力控制阀和所述燃料压力控制阀中至少一个受控制机构控制使所述传热液体在所述烟气直混传热液体加热器和所述液气直混气体工质加热器之间往复流动，实现所述内燃燃烧室放出的热量经所述内燃加热管、所述传热液体和所述气体工质加热管传递给由所述被加热气体工质入口进入的气体工质。

方案3：一种热力循环工质加热器，包括内燃燃烧室、烟气直混传热液体加热器和液气直混气体工质加热器，所述内燃燃烧室设置在所述烟气直混传热液体加热器内，所述内燃燃烧室和氧化剂源连通，所述内燃燃烧室和燃料源连通，所述烟气直混传热液体加热器和所述液气直混气体工质加热器连通，在所述烟气直混传热液体加热器和所述液气直混气体工质加热器内分别设传热液体，所述内燃燃烧室产生的高温气体直接对所述烟气直混传热液体加热器内的所述传热液体传热后由设置在所述烟气直混传热液体加热器上的排气口排出，在所述液气直混气体工质加热器上设被加热气体工质入口和被加热气体工质出口，在所述液气直混气体工质加热器内于所述被加热气体工质入口和所述被加热气体工质出口之间设气体工质填料式回热器；在所述被加热气体工质入口处设工质压力控制阀，和/或在所述被加热气体工质出口处设工质压力控制阀，和/或在所述排气口处设排气压力控制阀，和/或在所述内燃燃烧室和所述氧化剂源之间的连通通道上设氧化剂压力控制阀，和/或在所述内燃燃烧室和所述燃料源之间的连通通道上设燃料压力控制阀；所述工质压力控制阀、所述排气压力控制阀、所述氧化剂压力控制阀和所述燃料压力控制阀中至少一个受控制机构控制使所述传热液体在所述烟气直混传热液体加热器和所述液气直混气体工质加热器之间往复流动，实现所述内燃燃烧室放出的热量经所述传热液体和所述气体工质填料式回热器传递给由所述被加热气体工质入口进入的气体工质。

方案4:一种热力循环工质加热器，包括内燃燃烧室、烟气直混传热液体加热器和液气直混气体工质加热器，所述内燃燃烧室设置在所述烟气直混传热液体加热器内，所述内燃燃烧室和氧化剂源连通，所述内燃燃烧室和燃料源连通，所述烟气直混传热液体加热器和所述液气直混气体工质加热器重力循环式连通，在所述烟气直混传热液体加热器和所述液气直混气体工质加热器内分别设传热液体，所述内燃燃烧室产生的高温气体直接对所述烟气直混传热液体加热器内的所述传热液体传热后由设置在所述烟气直混传热液体加热器上的排气口排出，在所述液气直混气体工质加热器上设被加热气体工质入口和被加热气体工质出口，在所述液气直混气体工质加热器内于所述被加热气体工质入口和所述被加热气体工质出口之间设气体工质热轮式填料式回热器，所述传热液体在所述烟气直混传热液体加热器内被加热后流入所述液气直混气体工质加热器内并驱动所述气体工质热轮式填料式回热器，所述传热液体在所述液气直混气体工质加热器内将热量传给气体工质降温后流回所述烟气直混传热液体加热器，所述气体工质热轮式填料式回热器将热量传给所述气体工质，实现所述内燃燃烧室放出的热量经所述传热液体和所述气体工质热轮式填料式回热器传递给由所述被加热气体工质入口进入的气体工质。

方案5：一种热力循环工质加热器，包括内燃燃烧室、烟气直混传热液体加热器、液气直混气体工质加热器，所述内燃燃烧室设置在所述烟气直混传热液体加热器内，所述内燃燃烧室和氧化剂源连通，所述内燃燃烧室和燃料源连通，在所述烟气直混传热液体加热器内设传热液体，所述内燃燃烧室产生的高温气体直接对所述传热液体传热后由设置在所述烟气直混传热液体加热器上的排气口排出，在所述液气直混气体工质加热器上设被加热气体工质入口和被加热气体工质出口，在所述液气直混气体工质加热器内设传热液体，所述烟气直混传热液体加热器和所述液气直混气体工质加热器连通，所述传热液体在所述烟气直混传热液体加热器和所述液气直混气体工质加热器之间循环流动，在所述液气直混气体工质加热器内所述传热液体直接对由所述被加热气体工质入口进入的气体工质传热，被加热的所述气体工质由所述被加热气体工质出口导出。

方案6：在方案1至方案5中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述氧化剂源内的氧化剂设为液氧、高压氧气、高压空气或设为双氧水。

方案7：在方案1至方案6中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述燃料源内的燃料设为汽油、柴油、煤油、天然气、液化气、煤层气、甲烷、乙烷、甲醇、乙醇或设为氢气。

方案8：在方案1至方案7中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述传热液体设为熔盐或设为高温熔盐。

方案9：在方案1至方案7中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述传热液体设为高沸点金属单质。

方案10：在方案1至方案7中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述传热液体设为高沸点非金属单质。

方案11：在方案1至方案7中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述传热液体设为高沸点碱。

方案12：在方案1至方案7中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述传热液体设为高沸点酸。

方案13：在上述所有方案中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述气体工质设为氮气、二氧化碳、氢气、氦气、氖气、氩气、氪气或设为氙气。

方案14：在上述所有方案中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述气体工质设为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氢气、氮气和空气中的两种或三种以上物质的混合物。

方案15：在上述所有方案中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述排气口与做功机构连通。

方案16：在上述所有方案中任一方案的基础上，进一步可选择的，在所述烟气直混传热液体加热器和所述液气直混气体工质加热器之间的连通通道上设传热液体循环泵。

本发明的原理如下：

所述氧化剂源内的氧化剂和所述燃料源内的燃料分别或混合后进入所述内燃燃烧室，在所述内燃燃烧室内发生燃烧化学反应，形成高温气体，此高温气体在所述烟气直混传热液体加热器内直接对所述传热液体传热（所谓直接对所述传热液体传热是指所述高温气体与所述传热液体直接接触或混合（包括辐射、传导、对流和混合传热）），这样，不仅传热速率快，而且，温差损失小，在传热过程中，所述传热液体被加热，被加热的所述传热液体经所述烟气直混传热液体加热器和所述液气直混气体工质加热器之间的连通通道循环至所述液气直混气体工质加热器内，在所述液气直混气体工质加热器内所述传热液体直接对所述气体工质传热，使所述气体工质被加热，这个加热过程仍然是传热速率快，温差损失小的过程。通过这样一个由燃烧产生的高温气体直接对所述传热液体传热，所述传热液体直接对所述气体工质传热的过程，不仅实现了快速高效地将燃料燃烧产生的热量传给工质的过程，而且，还规避了燃烧产物参与热力循环这一传统内燃形式，其优点是既利用了内燃加热的快速传热温差损失小的优点，又利用了外燃循环可以灵活选择工质的优点。

本发明中，所谓的“传热液体”是指在常温下是固体或液体，但在工作条件下是液体的物质，其实质是液体热载体，可以是金属单质、非金属单质、有机化合物、无机化合物、盐类、酸、碱或氧化物等一切在工作条件的最低温度下是液体状态，在工作条件的最高温度下其蒸汽分压小于0.1MPa的物质。

本发明中，所谓的“高沸点”是指物质的沸点应满足该物质在工作条件下的最高温度下是液体状态且其蒸汽分压小于0.1MPa的条件。

本发明中，所谓的“高温熔盐”是指工作条件下的最高温度下是液体状态且其蒸汽分压小于0.1MPa的熔盐。

本发明中，在具体选择所述传热液体时，应综合考虑所述传热液体的导热系数、流动性、化学稳定性、安全性及腐蚀性等性质而决定。

本发明中，在具体选择所述传热液体时，应根据热力循环过程的压力及温度等因素选择熔点和沸点适合的物质。

本发明中，在有选择的前提下，选择所述传热液体熔点越低，沸点越高的物质越为适宜。

本发明中,所述烟气直混传热液体加热器中的传热液体可以选择熔点高于100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃、195℃或选择熔点高于200℃的物质。

本发明中,所述液气直混气体工质加热器中的传热液体可以选择熔点高于100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃、195℃或选择熔点高于200℃的物质。

本发明中，所述传热液体的沸点应尽可能高，以防止所述传热液体与气体工质混合，原则上讲，在条件允许的情况下越高越好。

本发明中，应尽可能选择熔点低、沸点高的所述传热液体，例如，汞、铯、铷、钠、钫、镓、钾、低熔点高沸点合金以及低沸点高熔点化合物（例如，浓硫酸、油酸等）。

本发明中，所述传热液体可选择性地选择：磷、砹、砷、硫、硒、烧碱、碲、汞、铯、铷、钠、锂、钋、铊、铅、锑、镎、铝、钡、镱、钙、镧、钫、镓、钾、铟、锡、铋、镉、锌、镁、镨、银或选择镅等。

本发明中，所述传热液体可选择性地选择：氯化镨、氯化钾、氯化钠、氯化银、氯化钡或氯化钙等其它符合条件的熔盐或高温熔盐（HTS）。

本发明中，所述传热液体可选择性地选择：硼、硫、硒、硅或碲等其它符合条件的非金属单质。

本发明中，所谓的“传热液体”在常温下可以是液体也可以是固体，只要在工作环境下是液体即可。

本发明中，所述烟气直混传热液体加热器或所述液气直混气体工质加热器内的所谓传热液体的选择应根据热力循环条件而决定。通常情况下，应选择：在热力循环的最高温度条件下，不应汽化或蒸汽分压可以接受，而在热力循环的最低温度条件下，不应发生固化的液体。

本发明中，所述传热液体可选择性地选择：钠、钾、汞、锌、镓、铯、镉、锡、镁、铟、铅、铋、硅烷、油酸、硬脂酸、卤代烃、丙三醇或低熔点合金等。

本发明中，所述烟气直混传热液体加热器或所述液气直混气体工质加热器内的所谓传热液体，可选择性的选择单质或化合物。

本发明中，所述气体工质可选择性地选择：氮气、二氧化碳、氢气、氦气、氖气、氩气、氪气或选择氙气等其它气体。

本发明中，所述热力循环工质加热器在用于加热经速度型压缩机构，例如叶轮式压气机，压缩后的气体工质的情况下，在选择气体工质时，应综合考虑气体工质的绝热指数、分子量和热导率，在有些情况下，某一种物质的热导率很高，但其分子量小，由于分子量小会影响叶轮式压气机的压比，例如氦气；另一种物质的热导率低但其分子量大，有利于提高叶轮式压气机的压比，例如氪气、氙气，在这种情况下，我们可以选择氦气和氪气、氦气和氙气或氦气、氪气和氙气的混合物，这样以统筹压比和热导率，使压比和热导率都达到可以接受的程度。

本发明中，所述气体工质设为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氢气、氮气和空气中的两种或三种以上物质的混合物的目的是为了统筹压比、热导率和绝热指数，使压比、绝热指数和热导率都达到可以接受的程度。

本发明中，所述气体工质可选择性地选择单质或化合物。

本发明中，应以互不发生化学反应为原则，选择所述传热液体和所述气体工质。

本发明中，应以互不发生或很少发生溶解为原则，选择所述传热液体和所述气体工质。

本发明中，在所述烟气直混传热液体加热器中，由所述内燃燃烧室产生的高温气体直接对所述传热液体传热。

本发明中，在所述液气直混气体工质加热器中，所述传热液体直接对需要加热的气体工质传热。

本发明中，所述内燃加热管和所述气体工质加热管都是能够传热的管道，名称不同是为了区分而加以定义的。

本发明中，所述内燃填料式回热器和所述气体工质填料式回热器都是填料式回热器，名称不同是为了区分而加以定义的。

本发明中，所谓的“填料式回热器”是指由多孔固体构成的，流体在其中能够往复流动，从而实现回热的单元。例如由金属丝或金属网构成的填料式回热器。

本发明中，所谓的“气体工质热轮式填料式回热器”是指包括填料的用于加热气体工质的热轮式回热器。

本发明中，所谓的“重力循环式连通”是指连通通道在重力场方向上具有高度差，在没有外部动力的条件下仅靠温度差就能实现所述传热液体在所述烟气直混传热液体加热器和所述液气直混气体工质加热器之间循环的连通方式。

本发明中，所述工质压力控制阀、所述排气压力控制阀、所述氧化剂压力控制阀和所述燃料压力控制阀都是控制阀，名称不同时为了区分而加以定义的。

本发明中，所述氧化剂源内的所述氧化剂是指能够与所述燃料源内的所述燃料发生燃烧化学反应的物质，例如，氧、含氧混合物或过氧化氢等，具体举例如：高压氧气、液氧、高压空气、液化空气、过氧化氢或过氧化氢水溶液等。

本发明中，所述燃料源内的所述燃料是指能与所述氧化剂发生燃烧化学反应的物质，例如碳氢化合物、碳氢氧化合物、固体碳或氢气等，其中，所述碳氢化合物包括汽油、柴油、重油、煤油、航空煤油、天然气、液化气、煤层气等烃类；所述碳氢氧化合物包括甲醇、乙醇、甲醚、乙醚等。

本发明中，应根据能源与动力领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统。

本发明的有益效果如下：

本发明的热力循环工质加热器传热效率高，温差小。

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7是本发明实施例7的结构示意图；

图8是本发明实施例8的结构示意图；

图中：

1内燃燃烧室、2烟气直混传热液体加热器、3液气直混气体工质加热器、4传热液体、5做功机构、6传热液体循环泵、7内燃填料式回热器、8气体工质填料式回热器、9内燃加热管、10气体工质加热管、12气体工质热轮式填料式回热器、101氧化剂源、1011氧化剂压力控制阀、102燃料源、1021燃料压力控制阀、201排气口、2011排气压力控制阀、301被加热气体工质入口、3011工质压力控制阀、302被加热气体工质出口。

具体实施方式

实施例1

如图1所示的热力循环工质加热器，包括内燃燃烧室1、烟气直混传热液体加热器2和液气直混气体工质加热器3，所述内燃燃烧室1设置在所述烟气直混传热液体加热器2内，所述内燃燃烧室1和氧化剂源101连通，所述内燃燃烧室1和燃料源102连通，在所述内燃燃烧室1处设内燃填料式回热器7，所述内燃燃烧室1产生的高温气体直接对所述内燃填料式回热器7的回热载体传热后由设置在所述烟气直混传热液体加热器2上的排气口201排出，在所述液气直混气体工质加热器3上设被加热气体工质入口301和被加热气体工质出口302，在所述液气直混气体工质加热器3内于所述被加热气体工质入口301和所述被加热气体工质出口302之间设气体工质填料式回热器8，所述烟气直混传热液体加热器2和所述液气直混气体工质加热器3连通，在所述烟气直混传热液体加热器2和所述液气直混气体工质加热器3内设传热液体4，在所述被加热气体工质入口301处设工质压力控制阀3011，在所述被加热气体工质出口302处设另一工质压力控制阀3011，在所述排气口201处设排气压力控制阀2011，在所述内燃燃烧室1和所述氧化剂源101之间的连通通道上设氧化剂压力控制阀1011，在所述内燃燃烧室1和所述燃料源102之间的连通通道上设燃料压力控制阀1021，所述工质压力控制阀3011、所述排气压力控制阀2011、所述氧化剂压力控制阀1011和所述燃料压力控制阀 1021受控制机构控制使所述传热液体 4 在所述烟气直混传热液体加热器2和所述液气直混气体工质加热器3之间往复流动，实现所述内燃燃烧室1放出的热量经所述内燃填料式回热器7、所述传热液体 4 和所述气体工质填料式回热器8传递给由所述被加热气体工质入口301进入的气体工质。

实施例2

如图2所示的热力循环工质加热器，包括内燃燃烧室1、烟气直混传热液体加热器2和液气直混气体工质加热器3，所述内燃燃烧室1与两根内燃加热管 9中每根所述内燃加热管9的一端连通，所有所述内燃加热管9的另一端均与所述烟气直混传热液体加热器2连通，所述内燃燃烧室1和氧化剂源101连通，所述内燃燃烧室1和燃料源102连通，所述内燃燃烧室1产生的高温气体直接对所述内燃加热管9传热后由设置在所述烟气直混传热液体加热器2上的排气口201排出，在所述液气直混气体工质加热器3上设被加热气体工质入口301和被加热气体工质出口302,所述被加热气体工质入口301与两根气体工质加热管 10中的每根所述气体工质加热管10 的一端连通，所有所述气体工质加热管10的另一端均与所述液气直混气体工质加热器3连通，所述烟气直混传热液体加热器2和所述液气直混气体工质加热器3连通，在所述烟气直混传热液体加热器2和所述液气直混气体工质加热器3内设传热液体4，在所述被加热气体工质入口301处设工质压力控制阀3011，在所述被加热气体工质出口302处设工质压力控制阀 3011 ，在所述排气口201处设排气压力控制阀2011，在所述内燃燃烧室1和所述氧化剂源101之间的连通通道上设氧化剂压力控制阀1011，在所述内燃燃烧室1和所述燃料源102之间的连通通道上设燃料压力控制阀1021，所述工质压力控制阀3011、所述排气压力控制阀2011、所述氧化剂压力控制阀1011和所述燃料压力控制阀 1021受控制机构控制使所述传热液体 4 在所述烟气直混传热液体加热器2和所述液气直混气体工质加热器3之间往复流动，实现所述内燃燃烧室1放出的热量经所述内燃加热管9、所述传热液体 4 和所述气体工质加热管 10 传递给由所述被加热气体工质入口301进入的气体工质。

本实施例中，所述烟气直混传热液体加热器2的壁、所述液气直混气体工质加热器 3的壁和所述烟气直混传热液体加热器2与所述液气直混气体工质加热器 3之间的连通通道的壁为承压壁。

作为可以变换的实施方式，所述气体工质加热管10还可取消不设，在不设所述气体工质加热管10的结构中，所述内燃燃烧室1放出的热量经所述内燃加热管9和所述传热液体4传递给由所述被加热气体工质入口301进入的气体工质。

作为可以变换的实施方式，所述内燃燃烧室1还可与一根所述内燃加热管9的一端连通，或者所述内燃燃烧室1还可与三根或三根以上所述内燃加热管9的一端连通；所述被加热气体工质入口 301可与一根所述气体工质加热器10的一端连通，或者所述被加热气体工质入口301与三根或三根以上所述气体工质加热管10的一端连通，或者取消与所述被加热气体工质入口 301连通的所述气体工质加热器10，而使所被加热气体工质出口302与至少一根所述气体工质加热管10中每根所述气体工质加热管的一端连通，所有所述气体工质加热管10的另一端与所述液气直混气体工质加热器3连通。

实施例3

如图3所示的热力循环工质加热器，包括内燃燃烧室1、烟气直混传热液体加热器2和液气直混气体工质加热器3，所述内燃燃烧室1设置在所述烟气直混传热液体加热器2内，所述内燃燃烧室1和氧化剂源101连通，所述内燃燃烧室1和燃料源102连通，所述烟气直混传热液体加热器2和所述液气直混气体工质加热器3连通，在所述烟气直混传热液体加热器2和所述液气直混气体工质加热器3内设传热液体4，所述内燃燃烧室1产生的高温气体直接对所述烟气直混传热液体加热器2内的所述传热液体 4 传热后由设置在所述烟气直混传热液体加热器2上的排气口201排出，在所述液气直混气体工质加热器3上设被加热气体工质入口301和被加热气体工质出口302，在所述液气直混气体工质加热器3内于所述被加热气体工质入口301和所述被加热气体工质出口302之间设气体工质填料式回热器8，在所述被加热气体工质入口301处设工质压力控制阀3011，在所述被加热气体工质出口302处设工质压力控制阀3011，在所述排气口201处设排气压力控制阀2011，在所述内燃燃烧室1和所述氧化剂源101之间的连通通道上设氧化剂压力控制阀1011,在所述内燃燃烧室1和所述燃料源102之间的连通通道上设燃料压力控制阀1021，所述工质压力控制阀3011、所述排气压力控制阀2011受控制机构控制使所述传热液体 4 在所述烟气直混传热液体加热器2和所述液气直混气体工质加热器3之间往复流动，实现所述内燃燃烧室1放出的热量经所述传热液体 4 和所述气体工质填料式回热器8传递给由所述被加热气体工质入口301进入的气体工质。

实施例1至实施例3中，均设置了5个控制阀，所述工质压力控制阀3011、所述排气压力控制阀2011、所述氧化剂压力控制阀1011和所述燃料压力控制阀 1021，作为可以变换的实施方式，在所述被加热气体工质入口301处、在所述被加热气体工质出口302处、在所述排气口201处、在所述内燃燃烧室1和所述氧化剂源101之间的连通通道上和在所述内燃燃烧室 1和所述燃料源102之间的连通通道上五个位置中可任意择一、择二、择三或择四设置控制阀，当设置两个以上控制阀时，可以设定至少一个控制阀受所述控制机构控制实现所述传热液体4的往复流动。

实施例4

如图4所示的热力循环工质加热器，包括内燃燃烧室1、烟气直混传热液体加热器2和液气直混气体工质加热器3，所述内燃燃烧室1设置在所述烟气直混传热液体加热器2内，所述内燃燃烧室1和氧化剂源101连通，所述内燃燃烧室1和燃料源102连通，所述烟气直混传热液体加热器2和所述液气直混气体工质加热器3重力循环式连通，在所述烟气直混传热液体加热器2和所述液气直混气体工质加热器3内设传热液体4，所述内燃燃烧室1产生的高温气体直接对所述烟气直混传热液体加热器2内的所述传热液体4传热后由设置在所述烟气直混传热液体加热器2上的排气口201排出，在所述液气直混气体工质加热器3上设被加热气体工质入口301和被加热气体工质出口302，在所述液气直混气体工质加热器3内于所述被加热气体工质入口301和所述被加热气体工质出口302之间设气体工质热轮式填料式回热器12，所述传热液体4在所述烟气直混传热液体加热器2内被加热后流入所述液气直混气体工质加热器3内并驱动所述气体工质热轮式填料式回热器12，所述传热液体4在所述液气直混气体工质加热内将热量传给气体工质降温后流回所述烟气直混传热液体加热器 2，所述气体工质热轮式填料式回热器12将热量传给所述气体工质，实现所述内燃燃烧室1放出的热量经所述传热液体4和所述气体工质热轮式填料式回热器12传递给由所述被加热气体工质入口301进入的所述气体工质。

实施例5

如图5所示的热力循环工质加热器，包括内燃燃烧室1、烟气直混传热液体加热器2和液气直混气体工质加热器3，所述内燃燃烧室1设置在所述烟气直混传热液体加热器2内，所述内燃燃烧室1和氧化剂源101连通，所述内燃燃烧室1和燃料源102连通，在所述烟气直混传热液体加热器2内设传热液体4，所述内燃燃烧室1产生的高温气体直接对所述传热液体4传热后由设置在所述烟气直混传热液体加热器2上的排气口201排出，在所述液气直混气体工质加热器3上设被加热气体工质入口301和被加热气体工质出口302，在所述液气直混气体工质加热器3内设传热液体4，所述烟气直混传热液体加热器2和所述液气直混气体工质加热器3连通，所述传热液体4在所述烟气直混传热液体加热器2和所述液气直混气体工质加热器3之间循环流动，在所述液气直混气体工质加热器3内所述传热液体4直接对由所述被加热气体工质入口301进入的气体工质传热，被加热的所述气体工质由所述被加热气体工质出口302导出。

实施例6

如图6所示的热力循环工质加热器，其在实施例5的基础上：将所述排气口201与做功机构5连通。

作为可变换的实施方式，本发明中所有实施方式均可参照本实例将所述排气口201与所述做功机构5连通。

实施例7

如图7所示的热力循环工质加热器，其与实施例6的区别在于：将所述烟气直混传热液体加热器2设为拉瓦尔喷管式加热器。

作为可变换的实施方式，本发明中实施例4、实施例5及在实施例4、实施例5的基础上变换得到的实施方式均可选择的将所述烟气直混传热液体加热器2设为拉瓦尔喷管式加热器。

实施例8

如图8所示的热力循环工质加热器，其在实施例7的基础上：在所述烟气直混传热液体加热器2和所述液气直混气体工质加热器3之间的连通通道上增设传热液体循环泵6。

作为可变换的实施方式，本发明中实施例4、实施例5及在实施例4、实施例5的基础上变换得到的实施方式均可参照本实施例在所述烟气直混传热液体加热器2和所述液气直混气体工质加热器3之间的连通通道上增设所述传热液体循环泵6。

选择性的，实施例4至8及在实施例4至8的基础上变换得到的实施方式中，均可参照实施例1至3在所述被加热气体工质入口301处、在所述被加热气体工质出口302处、在所述排气口201处、在所述内燃燃烧室1和所述氧化剂源101之间的连通通道上和在所述内燃燃烧室1和所述燃料源102之间的连通通道上五个位置中任意择一、择二、择三、择四或者全部设置控制阀。

上述所有实施方式中，具体实施时，可选择性地将所述氧化剂源101内的氧化剂设为液氧、高压氧气、高压空气或设为双氧水；可选择性地将所述燃料源102内的燃料设为汽油、柴油、煤油、天然气、液化气、煤层气、甲烷、乙烷、甲醇、乙醇或设为氢气；可选择性地将所述气体工质设为二氧化碳、氢气、氦气、氖气、氩气、氪气或设为氙气等其他气体，或将所述气体工质设为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氢气、氮气和空气中的两种或三种以上物质的混合物；

上述所有实施方式中，具体实施时，可将所述传热液体4可选择性的选择单质或化合物，具体的可设为熔盐、高温熔盐、高沸点金属单质、高沸点非金属单质、高沸点碱或设为高沸点酸，并可根据本发明指出的选择所述传热液体的原则，可选择性地选择本发明列举的具体物质。

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 (10)

1. 一种热力循环工质加热器，包括内燃燃烧室（1）、烟气直混传热液体加热器（2）和液气直混气体工质加热器（3），其特征在于：所述内燃燃烧室（1）设置在所述烟气直混传热液体加热器（2）内，所述内燃燃烧室（1）和氧化剂源（101）连通，所述内燃燃烧室（1）和燃料源（102）连通，在所述内燃燃烧室（1）处设内燃填料式回热器（7），所述内燃燃烧室（1）产生的高温气体直接对所述内燃填料式回热器（7）的回热载体传热后由设置在所述烟气直混传热液体加热器（2）上的排气口（201）排出，在所述液气直混气体工质加热器（3）上设被加热气体工质入口（301）和被加热气体工质出口（302），在所述液气直混气体工质加热器（3）内于所述被加热气体工质入口（301）和所述被加热气体工质出口（302）之间设气体工质填料式回热器（8），所述烟气直混传热液体加热器（2）和所述液气直混气体工质加热器（3）连通，在所述烟气直混传热液体加热器（2）和所述液气直混气体工质加热器（3）内设传热液体（4）；在所述被加热气体工质入口（301）处设工质压力控制阀（3011），和/或在所述被加热气体工质出口（302）处设工质压力控制阀（3011），和/或在所述排气口（201）处设排气压力控制阀（2011），和/或在所述内燃燃烧室（1）和所述氧化剂源（101）之间的连通通道上设氧化剂压力控制阀（1011），和/或在所述内燃燃烧室（1）和所述燃料源（102）之间的连通通道上设燃料压力控制阀（1021）；所述工质压力控制阀（3011）、所述排气压力控制阀（2011）、所述氧化剂压力控制阀（1011）和所述燃料压力控制阀（1021）中至少一个受控制机构控制使所述传热液体（4）在所述烟气直混传热液体加热器（2）和所述液气直混气体工质加热器（3）之间往复流动，实现所述内燃燃烧室（1）放出的热量经所述内燃填料式回热器（7）、所述传热液体（4）和所述气体工质填料式回热器（8）传递给由所述被加热气体工质入口（301）进入的气体工质。

2. 一种热力循环工质加热器，包括内燃燃烧室（1）、烟气直混传热液体加热器（2）和液气直混气体工质加热器（3），其特征在于：所述内燃燃烧室（1）与至少一根内燃加热管（9）的一端连通，所有所述内燃加热管（9）的另一端与所述烟气直混传热液体加热器（2）连通，所述内燃燃烧室（1）和氧化剂源（101）连通，所述内燃燃烧室（1）和燃料源（102）连通，所述内燃燃烧室（1）产生的高温气体直接对所述内燃加热管（9）传热后由设置在所述烟气直混传热液体加热器（2）上的排气口（201）排出，在所述液气直混气体工质加热器（3）上设被加热气体工质入口（301）和被加热气体工质出口（302）；所述被加热气体工质入口（301）与至少一个气体工质加热管（10）的一端连通，所有所述气体工质加热管（10）的另一端与所述液气直混气体工质加热器（3）连通，或所述被加热气体工质出口（302）与至少一个气体工质加热管（10）的一端连通，所有所述气体工质加热管（10）的另一端与所述液气直混气体工质加热器（3）连通；所述烟气直混传热液体加热器（2）和所述液气直混气体工质加热器（3）连通，在所述烟气直混传热液体加热器（2）和所述液气直混气体工质加热器（3）内设传热液体（4）；在所述被加热气体工质入口（301）处设工质压力控制阀（3011），和/或在所述被加热气体工质出口（302）处设工质压力控制阀（3011），和/或在所述排气口（201）处设排气压力控制阀（2011），和/或在所述内燃燃烧室（1）和所述氧化剂源（101）之间的连通通道上设氧化剂压力控制阀（1011），和/或在所述内燃燃烧室（1）和所述燃料源（102）之间的连通通道上设燃料压力控制阀（1021）；所述工质压力控制阀（3011）、所述排气压力控制阀（2011）、所述氧化剂压力控制阀（1011）和所述燃料压力控制阀（1021）中至少一个受控制机构控制使所述传热液体（4）在所述烟气直混传热液体加热器（2）和所述液气直混气体工质加热器（3）之间往复流动，实现所述内燃燃烧室（1）放出的热量经所述内燃加热管（9）、所述传热液体（4）和所述气体工质加热管（10）传递给由所述被加热气体工质入口（301）进入的气体工质。

3. 一种热力循环工质加热器，包括内燃燃烧室（1）、烟气直混传热液体加热器（2）和液气直混气体工质加热器（3），其特征在于：所述内燃燃烧室（1）设置在所述烟气直混传热液体加热器（2）内，所述内燃燃烧室（1）和氧化剂源（101）连通，所述内燃燃烧室（1）和燃料源（102）连通，所述烟气直混传热液体加热器（2）和所述液气直混气体工质加热器（3）连通，在所述烟气直混传热液体加热器（2）和所述液气直混气体工质加热器（3）内设传热液体（4），所述内燃燃烧室（1）产生的高温气体直接对所述烟气直混传热液体加热器（2）内的所述传热液体（4）传热后由设置在所述烟气直混传热液体加热器（2）上的排气口（201）排出，在所述液气直混气体工质加热器（3）上设被加热气体工质入口（301）和被加热气体工质出口（302），在所述液气直混气体工质加热器（3）内于所述被加热气体工质入口（301）和所述被加热气体工质出口（302）之间设气体工质填料式回热器（8）；在所述被加热气体工质入口（301）处设工质压力控制阀（3011），和/或在所述被加热气体工质出口（302）处设工质压力控制阀（3011），和/或在所述排气口（201）处设排气压力控制阀（2011），和/或在所述内燃燃烧室（1）和所述氧化剂源（101）之间的连通通道上设氧化剂压力控制阀（1011），和/或在所述内燃燃烧室（1）和所述燃料源（102）之间的连通通道上设燃料压力控制阀（1021）；所述工质压力控制阀（3011）、所述排气压力控制阀（2011）、所述氧化剂压力控制阀（1011）和所述燃料压力控制阀（1021）中至少一个受控制机构控制使所述传热液体（4）在所述烟气直混传热液体加热器（2）和所述液气直混气体工质加热器（3）之间往复流动，实现所述内燃燃烧室（1）放出的热量经所述传热液体（4）和所述气体工质填料式回热器（8）传递给由所述被加热气体工质入口（301）进入的气体工质。

4. 一种热力循环工质加热器，包括内燃燃烧室（1）、烟气直混传热液体加热器（2）和液气直混气体工质加热器（3），其特征在于：所述内燃燃烧室（1）设置在所述烟气直混传热液体加热器（2）内，所述内燃燃烧室（1）和氧化剂源（101）连通，所述内燃燃烧室（1）和燃料源（102）连通，所述烟气直混传热液体加热器（2）和所述液气直混气体工质加热器（3）重力循环式连通，在所述烟气直混传热液体加热器（2）和所述液气直混气体工质加热器（3）内设传热液体（4），所述内燃燃烧室（1）产生的高温气体直接对所述烟气直混传热液体加热器（2）内的所述传热液体（4）传热后由设置在所述烟气直混传热液体加热器（2）上的排气口（201）排出，在所述液气直混气体工质加热器（3）上设被加热气体工质入口（301）和被加热气体工质出口（302），在所述液气直混气体工质加热器（3）内于所述被加热气体工质入口（301）和所述被加热气体工质出口（302）之间设气体工质热轮式填料式回热器（12），

所述传热液体（4）在所述烟气直混传热液体加热器（2）内被加热后流入所述液气直混气体工质加热器（3）内并驱动所述气体工质热轮式填料式回热器（12），所述传热液体（4）在所述液气直混气体工质加热器（3）内将热量传给气体工质降温后流回所述烟气直混传热液体加热器（2），所述气体工质热轮式填料式回热器（12）将热量传给所述气体工质，实现所述内燃燃烧室（1）放出的热量经所述传热液体（4）和所述气体工质热轮式填料式回热器（12）传递给由所述被加热气体工质入口（301）进入的气体工质。

5. 一种热力循环工质加热器，包括内燃燃烧室（1）、烟气直混传热液体加热器（2）和液气直混气体工质加热器（3），其特征在于：所述内燃燃烧室（1）设置在所述烟气直混传热液体加热器（2）内，所述内燃燃烧室（1）和氧化剂源（101）连通，所述内燃燃烧室（1）和燃料源（102）连通，在所述烟气直混传热液体加热器（2）内设传热液体（4），所述内燃燃烧室（1）产生的高温气体直接对所述传热液体（4）传热后由设置在所述烟气直混传热液体加热器（2）上的排气口（201）排出，在所述液气直混气体工质加热器（3）上设被加热气体工质入口（301）和被加热气体工质出口（302），在所述液气直混气体工质加热器（3）内设传热液体（4）， 所述烟气直混传热液体加热器（2）和所述液气直混气体工质加热器（3）连通，所述传热液体（4）在所述烟气直混传热液体加热器（2）和所述液气直混气体工质加热器（3）之间循环流动，在所述液气直混气体工质加热器（3）内所述传热液体（4）直接对由所述被加热气体工质入口（301）进入的气体工质传热，被加热的所述气体工质由所述被加热气体工质出口（302）导出。

6. 如权利要求1至5中任一项所述热力循环工质加热器，其特征在于：所述氧化剂源（101）内的氧化剂设为液氧、高压氧气、高压空气或设为双氧水。

7. 如权利要求1至5中任一项所述热力循环工质加热器，其特征在于：所述燃料源（102）内的燃料设为汽油、柴油、煤油、天然气、液化气、煤层气、甲烷、乙烷、甲醇、乙醇或设为氢气。

8. 如权利要求1至5中任一项所述热力循环工质加热器，其特征在于：所述传热液体（4）设为熔盐或设为高温熔盐。

9. 如权利要求1至5中任一项所述热力循环工质加热器，其特征在于：所述传热液体（4）设为高沸点金属单质。

10. 如权利要求1至5中任一项所述热力循环工质加热器，其特征在于：所述传热液体（4）设为高沸点非金属单质。

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