CN107780987A - 涡轮机适宜多种工质等离子体法再热与磁流体联合发电及多联产 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了涡轮机适宜多种工质等离子体法再热与磁流体联合发电及多联产，其核心技术是涡轮机闭式发电+等离子体+磁流体发电+超级电容及电控冷却系统集成，即原动机；原动机+酸热解制氧和无膜电解制氢（或变换制氢）+再生燃料电池（或甲烷化），即超级原动机；双机联合循环即重型原动机；多机联合发电+万能熔融盐气化炉，广泛适用农林牧、工业及城乡生活垃圾涉碳资源高价值利用；适宜多种工质的多联产、其中甲烷氯化法联产乙烯乙炔+等离子体冶金，实现能源+材料两大支柱产业生态融合。原动机替代化石能源发电、交通、运输、航海、航空航天、工矿、企业、家庭、军事、边防等用电，全方位推进能源革命“两个替代”，开启“原动机+氢能”清洁能源无限零成本时代。

Description

涡轮机适宜多种工质等离子体法再热与磁流体联合发电及多 联产
技术领域
本发明公开了一种涡轮机适宜多种工质等离子体法再热与磁流体联合发电及多联产的方法，属能源循环应用技术领域，尤其是与涡轮机发电、等离子体技术、磁流体发电、生物质资源燃烧发电、城乡生活垃圾燃烧发电、煤化工、盐化工、石油化工、冶金、无机化工、燃料电池、超级电容、可再生能源替代化石能源等的生产、生活方式有关。
背景技术
蒸汽轮机和燃气轮机是一种将工质(蒸汽或燃气)的热能转换为机械功的旋转式动力机械。它们都隶属于涡轮机械(简称涡轮机)，使用蒸汽的被称为蒸汽轮机，它是现代火力发电厂中应用最广泛的动力机械。使用燃气的被称为燃气轮机，它是一种新型的动力机械，可以用在火力发电厂来带动发电机，也可以用在飞机、舰船和机车等运输工具上，作为发动机，燃气轮机又隶属于内燃机中的一种方式。涡轮机被广泛地应用于国民经济各部门。
燃气轮机又分轻型与重型，25MW以下是航改型燃机和小功率燃机为轻型，25MW以上是重型燃机。重型燃气轮机是发电设备的高端装备，其技术含量和设计制造难度居所有机械设备之首，是机械制造行业的金字塔顶端，在国民经济和能源电力工业中有重要的战略地位。目前燃气轮机联合循环发电已经达到全球发电总量的五分之一(欧美国家已超过三分之一)，最先进的H/J级燃气轮机单循环和联合循环效率已经达到40％～41％和60％～61％，单机功率达到400～520MW、燃气温度达到1550～1600℃，为所有发电方式之冠。燃用天然气的燃机电站污染排放较低，二氧化碳比排放量是超临界燃煤电站的一半，大力发展天然气发电是包括我国在内的世界各国保护环境和落实《巴黎协定》减少温室排放的主要措施之一。我国党和政府对发展重型燃气轮机产业高度重视，航空发动机与燃气轮机国家科技重大专项(简称两机专项)从今年开始进入实施阶段，已经列为“十三五”发展计划中我国要实施的100项重点任务之首。
从1939年世界第一台发电用重型燃气轮机诞生以来，经过半个多世纪技术进步和企业重组，GE、西门子和三菱公司各自形成了完整的技术体系和产品系列并垄断了全球市场。重型燃气轮机的研发是一项复杂的系统工程，技术难度高、研发投入巨大、实施周期很长，一旦决策失误，轻则造成不同程度的经济损失和市场份额损失，重则有可能使公司陷入危机甚至导致公司破产(被兼并)。七十多年来，为提高热效率而提高燃气温度，从不到800℃到1000℃；又从1200℃到1320℃～1350℃；在到目前的1550℃～1600℃，如果燃气温度提高到1650℃，材质和脱硝又是两大难题。再进一步提高压缩功等于“杀敌一千自损八百”。同时，全球化石能源电力企业共同面临资源环境的双重压力，二氧化碳的捕集和封存又是发展中的一只拦路虎。
等离子体是由电子、离子、自由基和中性粒子组成的导电性流体，称为物质第四态。其主要特征是：从微观角度来看，带电粒子有正负带电粒子之分，且所有负粒子的电荷总量同所有正粒子的电荷总量相等，而又能在宏观尺度内呈电中性；带电粒子之间不存在净库仑力；它是一种优良导电流体，利用这一种特征已实现磁流体发电；带电粒子之间无净磁力；电离气体具有一定的热效应。它为化学反应提供必需的能量粒子和活性物种，在化学工业、材料工业、电子工业、机械工业、国防工业、生物医学和环境保护等方面有着广泛的应用。尤其是高温等离子体法天然气裂解制乙炔、移弧等离子体炬和电感耦合等离子炬，适用于固体、液体及气体污染物的处理意义重大。等离子体技术作为一种高效率、低能耗、使用范围广、处理量大、操作简单的环保新技术成为处理有毒及难降解物质的热点。
磁流体发电、是将热能转换成电能的发电形式，是未来节约能源和减少污染的一种新型发电方式。它的工作原理与传统的旋转式发电机一样，都是基于法拉第的电磁感应定律，即利用导体切割磁力线产生感应电动势的方法。但是磁流体发电机中所使用的导体是高温导电气体，而不是普通电机中所用的那种固体金属导线。磁流体发电机的结构，是将等离子束(为高温下电离的气体。气体中正离子的电荷总数和负离子电荷总数相等，所以称为等离子体)射入磁场，正、负离子在磁场中所受洛伦磁力方向相反。根据左手定则可知，正离子受力向下，负离子受力向上，因此使上板带负电，下板带正电，上下板间产生电压。如果不停地将等离子体射入磁场，则电器上就会不断地通过直流电。这种发电机不像火力发电机那样，将燃料的化学能→热能→机械能→电能等多次能量转换，也不存在加热工质损耗能量的现象，所以它的能量转换效率高，很受人们的欢迎。
许多科学家把磁流体发电同火力发电比较，认为它有以下优点。
第一、综合效率高。磁流体发电效率比传统火力发电效率高30％～40％，还可提高到50％～60％，估计将来还会提高一些。第二、排放的污染物质少，对保护环境有利。磁流体发电由于高温气体里掺着少量的钾、钠和铯等物质，能同硫发生化学反应，生成硫化物，在发电以后回收这些金属时，就把硫元素也回收了。再加上它的热效率高，排放的废热少，因此产生的环境污染也很少。第三、启动比较快。在几秒钟内就能达到满功率运行，这是其他任何发电装置没法相比的，因此磁流体发电可以作为高峰负荷电源和特殊电源使用，所以，在军事上意义重大。第四、结构简单，建设费用比较低。它因没有高速旋转部件，所以结构比较简单，体积、重量都比较小。
美国是世界上最早研究磁流体发电的国家。早在1938～1945年，美国的西屋研究试验室就开展了磁流体发电的早期研究工作。到1959年，美国阿优柯公司研究成功了115千瓦的磁流体发电实验装置，并且指出磁流体和蒸汽联合发电站的热效率可达60％以上，证实了磁流体发电的实用性。后来许多国家展开了磁流体发电的研究工作。20世纪60年代中期，美国建成了准备用在激光武器上作脉冲电源和用在风洞实验上作电源的磁流体发电装置。
1971年，前苏联建成了世界上第一座大型工业性磁流体试验电站，总输出功率是7.5万千瓦，其中磁流体发电部分是2.5万千瓦，汽轮机发电部分是5万千瓦，使用的燃料是天然气。20世纪80年代初，前苏联开始兴建第一座50万千瓦的磁流体和蒸汽联合电站，这座电站既可供电，又可供热，比传统的火力发电省20％的燃料。
目前，世界上煤的储量远比石油多，因此，许多国家正在探索烧煤的磁流体发电装置。科学家认为，磁流体发电为高效利用煤炭资源提供了一条新的途径。世界各国，例如美国、俄罗斯、日本、印度、澳大利亚等国，也开始进行这项研究工作，有的国家正在兴建新的实验装置。我国是在20世纪60年代初期开始研究磁流体发电的，先后在北京、上海、南京建起了基地，主要研究燃煤磁流体发电新技术，已取得可喜的进展。磁流体发电从开始研究至今，已有半个多世纪的历史了，有的已经达到大规模工业性试验阶段，例如磁流体和蒸汽联合发电，已经试验成功。但要建成工业用的、功率又大又能长期可靠地运行的磁流体发电站，短时间里还很难实现。因为，还有许多理论问题和技术问题需要解决。例如，长寿命的发电通道、磁场强度很高的超导磁体、直接烧煤的高温燃烧室，加到流体里的金属的回收、氧化氮的控制等，尚未解决。
另一种槽式腔体式吸收器光热发电形式，即“勃莱敦循环”，是以微粒和惰性气体组成的固---气两相流为工作介质，当工作介质通过接收器时，强烈地吸收射入接收器窗口的高强度太阳辐射，并在极短时间内达到一高温状态。受热的工质可直接推动燃气轮机工作。
压气机是燃气轮机中的一个重要部件，它的作用是实现燃气轮机热力循环中的空气压缩过程，以求连续不断地向燃烧室提供高压空气。目前，在燃气轮机中应用得较广的压气机类型有轴流式压气机和离心式压气机两种。在轴流式压气机中，气体质点大体上是在圆柱形回转面上沿轴线方向流动。在离心式压气机中，气体质点则主要是沿着工作回转面的离心方向作径向流动。通常，轴流式压气机都是多级压气机，一个级的增压比只有1.15～1.35左右。对于离心式压气机，在工作叶轮中流动的气体，由于能够得到离心力的帮助，因而一个级的压比就有可能达到4～4.5，甚至更加高一些。但是其气流流动的路线却比较曲折，因此，其压缩效率要比轴流式压气机的低。在离心式压气机中，由于受材料强度的制约，工作叶轮的尺寸不能做得太大，因而进入这种压气机的空气流量就会受到限制，即使把工作叶轮设计成为双面进气的型式，其空气流量仍然不能做得很大。轴流式压气机则不然，它的空气流量可以做的很大，因而在近代大功率的燃气轮机中，几乎毫不例外地都采用轴流式压气机为压缩空气的基本设备，通常，离心式压气机则在中小型燃气轮机中有所应用。更应当关注的一点是轴流压气机一般要消耗燃气透平所发功率的60％左右，减少燃气轮机中空气压缩的自身消耗至关重要。
燃气透平又称为燃气轮，它也是燃气轮机中的一个重要部件，它的作用是把来自燃烧室的、蕴储在高温高压燃气中的能量转化为机械功，其中一部分用来带动压气机工作，多余的部分则作为燃气轮机的有效功输出，去带动外界的各种负荷。通常，把燃气透平分为轴流式与径流式两大类型。一般来说，径流式(又称向心式)透平适宜小功率燃气轮机中应用。通常所见的大多数燃气透平则是轴流式的，因为它允许流过比较大量的燃气流量，而膨胀效率又较高，结构上又便于做成多级型式。
向心涡轮机。向心涡轮机和压气机一样，涡轮机也做径向流动的形式。由于燃气轮机中现有的径流轮机的燃气工质都是由外径向内径流动的，故称为向心式涡轮机。燃气从外径流入后，经喷嘴(静叶)流入叶轮，在叶轮中做功，并转过90°呈轴向流出涡轮机。向心式涡轮机的叶轮形状和离心式压气机的叶轮形状极其相似，叶片以及叶轮都具有较好的强度和刚性，其轮周速度可达450～550m/S，由于作向心流动，涡轮机级能获得较大的比功和效率，故在小功率燃气轮机中有一定应用。由于向心式涡轮机结构的关系，其不方便使用多级，已有的向心涡轮机绝大多数是单级的。单级向心涡轮机与单级轴流涡轮机相比，大致有如下优点：(1)当设计得当时，由于级中叶轮流动损失和余速损失均较小，向心涡轮机的效率比较高，在容积流量较小的情况下，这点表现更为明显。(2)由于叶轮的流动损失对向心涡轮机效率的影响较小，使通流部分的几何偏差对效率的影响不大，这样就可采用较简单、高效率的叶轮制造工艺。(3)质量较轻，结构简单。特别是使用无叶蜗壳时，向心涡轮机的结构变得更为简单，降低了制造成本。(4)可以利用可调的静叶(或喷嘴)来实现流量调节，使向心涡轮机具有较宽的运行范围。(5)由于向心涡轮机允许较高的圆周速度，故一级中能做转换较大的焓降。向心涡轮机的缺点有径向外壳尺寸较大；工作转速高，特别是在流量小、焓降大的情况下，将降低轴承的可靠性，提高减速装置的传动比；大功率和多级的向心涡轮机较难实现；叶轮全部与燃气接触，受热面积大，转子内温度梯度大，热应力大。
航天器电推进。电推进几乎可以用在所有类型的航天器，电推进的能源系统与推进剂供给系统是相互独立的，一般的气体均可用作电推力器的推进工质，其中多数为单质惰性气体，甚至废水。电推力器中，工质靠来自电源的电能加热、电离或离解，将能量以等离子态的形式储存，然后加速释放，形成推进动能。电源在电推进系统中占有十分重要的地位，其体积、质量和技术难度往往超过推力器本身。电推进排放的羽流为自由电子、离子和工质的原子、分子等组成的等离子体。等离子体整体上不显电性，但在有电磁场存在的情况下，会在电磁力的作用下发生偏转或产生定向运动。电推进的最大特点是小推力和高比冲。受电功率限制，推进工质的流量不能太大，故它的推力一般很小，因而，特别适用于失重情况下空间推进中要求控制精度高的情形。电推力器的种类繁多，原理多样，性能指标相差很大，且各有各的特点和适用范围。按电能加热和加速推进工质的原理分类，电推力器可分为电热式、静电式和电磁式，电热式通常说的是电阻加热、电弧加热和微波加热推力器；静电式指的是离子发动机和稳态等离子推力器；电磁式包括脉冲等离子推力器和磁等离子体动力推力器。应用电推进可增加航天器有效载荷，或降低其发射成本；或延长其使用寿命，所以，采用电推是提高商业卫星效率、增加竞争力的有效手段。电推进将是21世纪航天器推进发展和应用的主流推力器，是进行深空探测任务的必须装置。电推进与化学推进的结合是一条优化之路，将会在今后相当长时期内探索和应用。电推进是提高航天器竞争力的有力手段，是一个国家航天推进技术发展水平的象征。
综上所述，思路决出路，取长补短，优化组合，事半功倍，珠联璧合，一种涡轮机适宜多种工质等离子体法再热与磁流体联合发电及多联产的方法蓄势待发，电弧等离子体发生器再热+磁流体发电+向心涡轮机闭式发电+超级电容及冷却系统一体化集成，即原动机，包括硫酸盐原动机和碳酸盐型原动机；涡轮机工质等离子体法再热与磁流体联合发电+酸热解制氧与无膜电解制氢联合循环+燃料电池一体化集成，即硫酸盐型超级原动机；涡轮机工质等离子体法再热与磁流体联合发电+酸热解气轮机联合发电+无膜电解制氢与甲烷化一体化循环集成，即硫酸盐重型原动机；涡轮机工质等离子体法再热与磁流体联合发电+高温高压变换制氢+甲烷化一体化联合循环集成，即碳酸盐重型原动机；分别有硫磺、硫化钠、炭焦(生物质)、液氨和空气氧消耗的：硫磺空气电池超级原动机联产硫酸(或二氧化硫)；硫化钠空气电池超级原动机联产硫酸钠；炭焦空气电池超级原动机联产二氧化碳；液氨空气电池超级原动机联产纯水。原动机联合冷却剂分别与液体SO2、CO2、N2O4、NH3涡轮机闭式循环冷、热、电三联供。碳酸盐原动机+三聚氰酸和二氧化氮或四氧化二氮双热裂解联合循环+阴膜与阳膜电解一体化循环，碳酸盐和二氧化氮或四氧化二氮工质再生循环，只有三聚氰酸和水消耗的高效制氢制硝酸，即：2(CHNO)3+24H2O→24H2+6HNO3+6CO2。氯化钠或氯化镁或氯化钙高温熔融盐与经预热的甲烷为涡轮机工质，等离子体法再热与磁流体联合发电，并有联苯参与涡轮机联合循环，只有甲烷消耗的联产乙烯、乙炔及氢气，即：6CH4→2C2H4+C2H2+7H2。双机或多机重型原动机+万能熔融盐气化炉造气，并有压缩空气分缸处理熔融盐灰渣脱碳，尾气碱吸收二氧化碳制备碳酸氢钠配料，最后尾气纯氮气与电解制氢或变换制氢合成氨，万能熔融盐气化炉，广泛应用农林牧生物质涉碳资源，工业及城乡生活垃圾涉碳资源高价值利用，合成气再制造甲烷、甲醇、乙烯、乙炔等煤化工及石油化工产品。
能源革命是工业革命的根本动力，回顾历史进程，清晰展现了先进技术对能源革命、进而对工业革命的巨大推动力，“蒸汽机+煤炭”替代“人工+柴薪”，“内燃机+石油”替代“蒸汽机+煤炭”，分别开启了第二次工业革命。当前新一轮能源革命及其对应的第三次工业革命，必将在能源技术开发上与能源消费上实施“两个替代”为引领。
原动机过程工程，既没有二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳废弃物温室气体的概念，又没有化石能源的概念，只有低碳与高碳化工原料之分。广泛适用于生物质及城乡生活垃圾涉碳资源高价值利用与资源再生，替代化石能源发电、交通、运输、航海、航空、航天、工矿、企业、家庭、军事、边防、抢险临时用电等，立体全方位推进能源革命“两个替代”，开启“原动机+氢能”清洁能源无限零成本时代。氨经济“安天下”，甲烷化“甲天下”。
发明内容
本发明的目的是提供一种涡轮机适宜多种工质等离子体法再热与磁流体联合发电及多联产，以实现立体全方位推进能源革命“两个替代”、开启“原动机+氢能”清洁能源无限零成本时代。
为实现本发明的目的采用了如下技术方案：
一种涡轮机适宜多种工质等离子体法再热与磁流体联合发电及多联产，其特征在于涡流机适宜多种工质闭式循环发电+等离子体发生器再热+磁流体发电+超级电容和电控制系统及冷却系统一体化集成，即原动机；包括适宜多种工质的范围：常用的有Na、K、Li的熔融硫酸盐或混合盐、熔融碳酸盐或混合盐、以及熔融NaCl、KCl、LiCl或混合盐，常温常压下液态或气态工质有CO2、SO2、H2O、CH4、O2、NH3，NO2、H2S、CS2、CH3Cl、CCl4、Cl2、SiCl4、HSiCl3，固态工质有Na2S、硫磺、炭焦、Al2O3、FeS、FeS2、Fe2O3、(COONa)2；包括向心式涡轮机适宜(3Na2SO4+Na2S)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有富余的SO2+H2O经离心式压气机增压联合循环,即轻型原动机(硫酸盐型)；包括向心式涡轮机适宜(3Na2SO4+Na2S)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有H2SO4热解制O2和无膜电解H2SO3制H2联合循环，即只有H2O消耗的原动机发电及联产O2和H2；包括向心式涡轮机适宜(3Na2SO4+Na2S)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有H2SO4热解制O2和无膜电解制H2与碱性燃料电池联合循环，即超级原动机(硫酸盐型)＝原动机+碱性燃料电池，或原动机+再生燃料电池；包括涡轮机(3Na2SO4+Na2S)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有硫磺还原H2SO4热解和无膜电解H2SO3制H2与燃料电池联合循环联产H2SO4(或液体SO2)，即硫磺空气无燃烧超级原动机发电联产硫酸(或液体SO2)；包括硫化氢(H2S)空气(O2)无燃烧超级原动机发电联产H2SO4；包括硫化钠(Na2S)空气(O2)无燃烧超级原动机发电联产硫酸钠(Na2SO4)；包括涡轮机(3Na2SO4+Na2S)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有液氨(冷却剂)直接热解或催化热解或电阻热解或电弧热解、(3H2+N2)工质气轮机与氢燃料电池联合发电联产纯水及氮气，无温室气体排放，即氨空气无燃烧超级原动机发电联产纯水及氮气；包括涡轮机适宜(Na2SO4+3CH4+3H2O)工质等离子法再热与磁流体联合发电，有还原态Na2S与酸反应再生氧化态Na2SO4,酸与新生H2S还原热解再生的气态工质(4SO2+4H2O)经过热,气轮机发电与无膜电解制氢和甲烷化一体化联合循环，各种工质再生利用，即重型原动机发电；包括涡轮机适宜(3Na2SO4+4Fe2Cl6)工质等离子体法再热与磁流体联合发电、并有适量液体CCl4工质注入向心式涡轮机进气管气化，对Cl2和设备起着降温、稀释和保护作用，从涡轮机排出的物料经热交换、降温至CCl4沸点以下、分离Cl2和Na2S及Fe2O3固体混合物，Na2S和Fe2O3混合物配水和补加Na2S熬制NaOH固碱，沉淀渣为Fe2S3，NaCl熔融盐与Fe2S3反应制备Na2S渣和Fe2Cl6气体工质、即有食盐(24NaCl)、元明粉(3Na2SO4)和水(12H2O)消耗的原动机发电联产氯气(12Cl2)、烧碱(24NaOH)和硫化碱(3Na2S)；包括向心式涡轮机适宜(Na2CO3+Na2S)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有富余的CO2+H2O经离心式压气机增压联合循环，即轻型原动机(碳酸盐型)；包括涡轮机适宜(Na2CO3+CH4+H2O)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有变换制氢和甲烷化一体化的联合循环，即超级原动机(碳酸盐型)＝原动机+变换制氢+甲烷化；包括有NaHCO3消耗的超级原动机发电联产NaOH和CO2；包括有2NaOH和新合成甲烷(CH4+H2O)消耗的超级原动机发电联产4H2和Na2CO3；包括有生物质炭焦和水消耗的超级原动机发电联产合成气(CO2+H2)；包括涡轮机适宜(Na2CO3+C+H2O)工质等离子体法再热与磁流体联合发电、并有变换制氢与氢燃料电池一体化联合循环，只有炭焦和空气(O2)消耗的超级原动机发电联产CO2；包括只有H2O消耗的硫酸盐原动机发电及联产H2和O2+涡轮机适宜(4Na2CO3+lOC+2O2+6H2O)工质等离子体法再热与磁流体联合发电、并有高温高压变换制氢联合循环，即有H2O和炭焦消耗的双机重型原动机联合发电联产合成气(CO+H2)；包括有三机或多机原动机联合发电+万能熔融盐气化炉造气，广泛适应农林牧涉碳资源，工业及城乡生活垃圾渉碳资源高价利用，替代化石能源资源；包括只有H2O消耗的原动机发电与无膜电解制H2联产新鲜O2，只有生活垃圾和废H2O消耗的原动机发电与变换制氢联合质子膜燃料电池发电，再生纯H2O，并捕集到CO2用于植物光合作用生产食材，构建太空或潜艇生活仓天人合一的生态系统工程；包括涡轮机适宜[Na2CO3+2C+(COONa)2]工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有联苯为向心式涡轮机循环工质，联产合成气纯5CO，副产2Na2O；包括涡轮机适宜(CH4+2S2)工质等离子体法再热与磁流体联合发电并有联苯为向心式涡轮机循环工质，联产液体CS2和2H2S气体；包括涡轮机适宜(Na2CO3+CS2)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有联苯为向心式涡轮机循环工质，制备合成气纯氧硫化碳(2COS),副产Na2O；包括涡轮机适宜(CO2+CS2)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有新生氧硫化碳(COS)与新增工质氨(NH3)气相反应，联产氰酸或三聚氰酸(CHNO)3固体和H2S气体；包括涡轮机适宜(4Na2CO3)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并与2(CHNO)3(三聚氰酸)和36NO2(二氧化氮)或18N2O4(四氧化二氮)双热裂解联合循环，发电与阴膜电解+阳膜电解一体化循环高效制氢制硝酸，工质4Na2CO3与36NO2或18N2O4再生循环，只有三聚氰酸和水消耗的物料平衡式为：2(CHNO)3+18H2O→21H2+3N2O4+6CO2或2(CHNO)3+24H2O→24H2+6HNO3+6CO2或2(CHNO)3+24H2O+6NH3→24H2+6NH4NO3+6CO2；包括涡轮机适宜(CH4+2FeS+FeS2)工质等离子体法再热与与磁流体联合发电，并有联苯为向心式涡轮机循环工质，有甲烷和硫精矿粉消耗的制备铁粉(3Fe)、液体CS2和2H2S气体；包括涡轮机适宜(2Al2O3+3C+3CCl4)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有联苯为向心式涡轮机循环工质，有氧化铝粉和焦炭及四氯化碳消耗的联产无水三氯化铝(2Al2Cl6和煤气(6CO)；包括涡轮机适宜(Al2Cl6+6CH4)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有氯甲烷热解和联苯为向心式涡轮机循环工质，有无水三氯化铝和甲烷氯甲烷消耗的联产金属铝粉、乙烯、乙炔及氯化氢，其物料平衡式为：Al2Cl6+6CH4+6CH3Cl→2Al+4C2H4+2C2H2+8H2+12HCl；包括涡轮机适宜(Fe2Cl6+6CH4)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有氯甲烷热解和联苯为向心式涡轮机循环工质，有无水三氯化铁和甲烷、氯甲烷消耗的联产铁粉、乙烯、乙炔及氯化氢，其物料平衡式为：Fe2Cl6+6CH4+6CH3Cl→2Fe+4C2H4+2C2H2+8H2+12HCl；包括涡轮机适宜(2Fe2O3+3C+3CCl4)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有氯化氢和甲醇注入向心式涡轮机作功及离心式压气机增压，新生三氯化铁为催化剂联合生产氯甲烷，其化学过程及物料平衡式 包括涡轮机适宜(3SiCl4+12CH4)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有联苯为向心式涡轮机循环工质，有四氯化硅和甲烷消耗的联产金属硅粉、乙烯、乙炔及氯化氢，其物料平衡式：3SiCl4+12CH4→3Si+4C2H4+2C2H2+8H2+12HCl；包括涡轮机适宜(2HSiCl3+6CH4)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有联苯为向心式涡轮机循环工质，有三氯氢硅和甲烷消耗的联产金属硅粉、乙烯、乙炔及氯化氢，其物料平衡式为：2HSiCl3+6CH4→2Si+2C2H4+C2H2+5H2+6HCl；包括利用回收的硅粉和氯化氢副产品，采用传统的制备三氯氢硅方法与联合发电一体化更优越，高温合成三氯氢硅是强放热反应，高温反应的混合气体直接经增压与甲烷配比进行联合发电，只有甲烷消耗的联产乙烯、乙炔及氢气，2Si+6HCl→2HSiCl3+2H2。即6CH4→2C2H4+C2H2+7H2；包括涡轮机适宜(6NaCl+6CH4)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有联苯为向心式涡轮机循环工质，只有6CH4消耗的制2C2H4+C2H2+7H2；包括涡轮机适宜(3MgCl2+6CH4)工质等离子法再热与磁流体联合发电，并有联苯为向心式涡轮机循环工质，只有6CH4消耗的制备2C2H4+C2H2+7H2；包括涡轮机适宜(3CaCl2+6CH4)工质等离子法再热与磁流体联合发电，并有联苯为向心式涡轮机循环工质，只有6CH4消耗的制备2C2H4+C2H2+7H2；包括涡轮机适宜(2NaCl+H2S)工质等离子法再热与磁流体联合发电，并有二氯乙烷热解参与向心式涡轮机作功联产氯乙烯及氯化氢和硫化钠，其化学过程及物料平衡式为： 包括涡轮机适宜(CO2+CS2)工质等离子体再热与磁流体联合发电，并有乙烯硫酸法生产乙醇制备的硫酸氢乙酯(CH3CH2-OSO2OH)，经氧硫化碳还原热解参与涡轮机做功联产无水乙醇及SO2和CO2，其化学过程及物料平衡式为 包括原动机等离子体焰尾段间接再热闭式循环冷却剂CO2超临界涡轮机及双机的冷热电联产，联接供热和供冷交换器，可以切换为以供热或供冷为主的运行模式；包括原动机等离子体焰尾段间接再热闭式循环冷却剂SO2涡轮机及双机的冷热电联产,联接供热和供冷交换器,可以切换为以供热或供冷为主的运行模式；包括原动机等离子体焰尾段间接再热闭式循环冷却剂NO2涡轮机及双机的冷热电联产,联接供热和供冷交换器，可以切换为以供热或供冷为主的运行模式；包括原动机等离子体焰尾段间接再热闭式循环冷却剂NH3涡轮机及双机的冷热电联产,联接供热和供冷交换器，可以切换为以供热或供冷为主的运行模式；包括原动机等离子体焰尾段间接再热闭式循环冷却剂H2O蒸汽超临界涡轮机及双机的冷热电联产,联接供热和供冷交换器，可以切换为以供热或供冷为主的运行模式。
本发明所述的涡轮机适宜多种工质等离子体法再热与磁流体联合发电及多联产，其特征在于涡轮机适宜多种工质闭式循环发电+等离子体发生器再热+磁流体发电+超级电容器和电控制系统及冷却系统一体化集成，即原动机。原动机结构，根据各个不同的电力、动力商业化市场要求，设计开发各种类别的原动机、超级原动机、电站、分布式能源。根据不同特性的工质及流通量、设计开发不同型号的单级向心式涡轮机、单级或多级离心式压气机、多级轴流式燃气透平机、多级轴流式压气机、单缸或分缸高低压气轮机。与其配套的等离子发生器，可采用小功率的热丝等离子体发生器、中小功率的电弧等离子体发生器，大中功率的非转移弧等离子体炬和电感耦合等离子炬。设计开发与等离子体发生器功率相匹配的各种磁流体发电装置，设计开发超级电容和电控制系统智能化，不仅用于开机、停机，又要保障等离子体发生器恒流供电，同时兼顾高低负荷的快速供电与充电，实现原动机效能的最大化。原动机的冷却系统至关重要，直接影响到原动机的效能和使用寿命。常规的风冷和液冷不能从根本上解决问题。由于高温等离子体法再热，化学热和电弧的加热作用，在等离子体发生器和磁流体发电装置中蓄积大量的热量，特别是发电通道的火焰管内面直接与高温气体接触，所以必须对装置进行有效的冷却才能保证原动机的安全。采用目前成熟的电弧加热式推力器的冷却方式，主要有辐射冷却、再生冷却和强制冷却三种。所谓辐射冷却就是指装置的散热主要通过表面向空间的热辐射完成。再生冷却是利用涡轮机适宜多种工质，在再生冷却结构中，通过工质流动通道的设计，使工质先流过装置的高温区预热，在冷却装置的同时也回收了部分能量，提高了原动机的效率，特别适合有水、二氧化碳、氢气消耗的工质冷却效果更优越。强制冷却是指用某些低温的介质流过装置的高温区，从而增强原动机的散热。原动机、超级原动机分别联合液态冷却剂H2O、CO2、SO2、N2O4、NH3涡轮机闭式循环冷、热、电三联供，效果更佳，事半功倍。
本发明所述的适宜多种工质的范围：常用的有Na、K、Li的熔融硫酸盐或混合盐、熔融碳酸盐或混合盐、以及熔融NaCl、KCl、LiCl或混合盐，常温常压下液态或气态工质有CO2、SO2、H2O、CH4、O2、NH3、NO2、H2S、CS2、CH3Cl、CCl4、Cl2、SiCl4、HSiCl3，固态工质有Na2S、硫磺、炭焦、Al2O3、FeS、FeS2、Fe2O3、(COONa)2。
本发明所述的向心式涡轮机适宜(3Na2SO4+Na2S)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有富余的SO2+H2O经离心式压气机增压联合循环，即轻型原动机(硫酸盐型)。该技术方案，是利用高温熔融亚硫酸盐易歧化分解为硫酸钠和硫化钠这一特性，采取高于硫酸钠熔点的熔融硫酸钠与微粒硫化钠混合盐为工质，经高压泵输送雾化喷入电弧等离子体发生器，控制温度1300～1600℃，并通过磁流体发电装置进入向心式涡轮机进气管，熔融混合盐工质经等离子体法再热与发电，转化为气态氧化钠微粒和二氧化硫，在进气管与经离心式压气机增压返回的二氧化硫和水蒸气混合，通过向心式涡轮机作功过程中，气态氧化钠微粒吸收水蒸气转化为氢氧化钠微液，同时氢氧化钠吸收二氧化硫转化为亚硫酸钠、亚硫酸钠歧化再生熔融硫酸钠和硫化钠微粒混合盐工质。其化学过程及物料平衡式可表示为： 该技术方案适用于碱金属的熔融硫酸盐或混合盐为工质，硫酸盐型原动机的正常运行，是通过电控系统调控电弧等离子发生器的再热温度。
本发明所述的向心式涡轮机适宜(3Na2SO4+Na2S)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有H2SO4解热制O2和无膜电解H2SO3制H2联合循环，即只有H2O消耗的原动机发电及联产O2和H2。该技术方案是在硫酸盐原动机的基础上、添加增压热交换器和无膜电解制氢装置经双面式离心压气机增压的涡轮机尾气，压入热交换器与用泵压入的浓硫酸逆流热交换，从高温端排出的气态硫酸和部分热解混合气，压入涡轮机进气管混合，在1000℃以上温度条件下硫酸完全分解并参与涡轮机作功，在作功过程中(3Na2SO4+Na2S)工质再生循环。从热交换器低温端排出的尾气，经水洗冷却获得纯氧气和亚硫酸水溶液，无膜电解亚硫酸水溶液获得纯氢气和浓硫酸工质再生。其化学过程及物料平衡式可表示为： 即只有H2O消耗的硫酸盐型原动机发电及联产O2和H2。
本发明所述的向心式涡轮机适宜(3Na2SO4+Na2S)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有H2SO4热解制O2和无膜电解制H2与碱性燃料电池联合循环，即超级原动机(硫酸盐型)＝原动机+碱性燃料电池，或原动机+再生燃料电池。该技术方案无原料消耗，适应各种环境，不仅适用于碱金属的硫酸熔融盐或混合盐为工质，更适用于航天推进器太空、深空运行、和潜艇深海远海航行。
本发明所述的向心式涡轮机适宜(3Na2SO4+Na2S)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有硫磺还原H2SO4热解和无膜电解H2SO3制H2与燃料电池联合循环联产H2SO4(或液体SO2)。该技术方案的特征，是在硫酸盐型超级原动机运行的过程中，补充硫磺还原剂，酸热解无氧气产生，增加水消耗无膜电解制得更多的氢气，氢气用于燃料电池(适用于质子膜、碱性、磷酸三种燃料电池)再生水，消耗了空气中的氧，经济高效，超级原动机功率有50％以上的提高。其相关化学反应及物料平衡式可表示为：S+2H2SO4→3SO2+2H2O,3SO2+6H2O→3H2+3H2SO4,3H2+3/2O2→3H2O,即S+3/2 O2+H2O→H2SO4。
本发明所述的硫化氢(H2S)空气(O2)无燃烧超级原动机发电联产硫酸(H2SO4)。其相关化学反应及物料平衡式可表示为：H2S+3H2SO4→4SO2+4H2O,4SO2+8H2O→4H2+4H2SO4，4H2+2O2→4H2O,即H2S+2O2→H2SO4
本发明所述的硫化钠(Na2S)空气(O2)无燃烧超级原动机发电联产硫酸钠(Na2SO4)。其相关化学反应及物料平衡式可表示为：Na2S+4H2SO4→H2S+Na2SO4、H2S+3H2SO4→4SO2+4H2O,4SO2+8H2O→4H2+4H2SO4，4H2+2O2→4H2O，即Na2S+4O2→Na2SO4。
本发明所述的涡轮机(3Na2SO4+Na2S)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有液氨(冷却剂)直接热解或催化热解或电阻热解或电弧热解，(3H2+N2)工质气轮机与氢燃料电池联合发电联产纯水及氮气，无温室气体排放，即氨空气无燃烧超级原动发电联产纯水及氮气。该技术方案，有液氨冷却剂消耗的气轮机与燃料电池联合发电，使超级原动机的功率乘倍增加，安全系数更大，环境更优，辐射热污染更小，一举多得，事半功倍。液氨又是氢能的优良载体，成本低廉，排放的水可饮用，应用于航空航天电推动器有得天独厚的优势，回收的水和氮气又是优良的推进剂。其相关化学反应及物料平衡式可表示为：2NH3→3H2+N2,3H2+N2+3/2 O2→3H2O+N2。
本发明所述的涡轮机适宜(Na2SO4+3CH4+3H2O)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，有还原态Na2S与酸反应再生氧化态Na2SO4，酸与新生H2S还原热解，再生的气态工质(4SO2+4H2O)经过热，气轮机发电与无膜电解制氢和甲烷化一体化联合循环，各种工质再生利用，即重型原动机发电。该技术方案的突出特征，是充分利用甲烷裂变+聚变的热效应，和元素硫各态的催化推动作用，加之电加热等离子体推进，重型原动机有强大的可持续的动力。甲烷化反应是强放热反应，自热绝热式甲烷合成，目前可达到700℃以上的高温，产生30--35MPa的压力，随着高温催化剂和材质的开发，有望达到900℃以上的高温和40MPa的压力。首先利用高温高压甲烷化工质经轴流式高压透平作功，再与熔融硫酸钠同为涡轮机工质，等离子体法再热与磁流体联合发电，其过程既有电加热又有硫酸钠电离出的氧离子与甲烷的燃烧热。从低压轴流式涡轮机排出的混合气体，进入余热锅炉热交换，在100℃以下排出的尾气去甲烷化，排出的硫化钠浆状水溶液，泵入硫化氢增压发生器与硫酸反应，分离出的硫酸钠经浓硫酸脱水获得无水硫酸钠固体，再利用水溶液去无膜电解制氢，再生浓硫酸泵入余热锅炉与增压的硫化氢配料，经间接加热分解气化与过热气轮机发电。再生氢气与甲烷热裂解尾气经轴流式压气机输入甲烷化合成塔，构成闭试循环。其化学反应及物料平衡式可表示如下： 即重型原动机全系统无资源消耗。
本发明所述的涡轮机适宜(3Na2SO4+4Fe2Cl6)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有适量液体CCl4工质注入向心式涡轮机进气管气化，对Cl2和设备起着降温、稀释和保护作用，从涡轮机排出的物料经热交换、降温至CCl4沸点以下，分离Cl2和Na2S及Fe2O3固体混合物，Na2S和Fe2O3混合物配水和补加Na2S熬制NaOH固碱，沉淀渣为Fe2S3，NaCl熔融盐与Fe2S3反应制备Na2S和Fe2Cl6气体工质，即有食盐(24NaCl)、元明粉(3Na2SO4)和水(12H2O)消耗的原动机发电联产氯气(12Cl2)、烧碱(24NaOH)和硫化碱(3Na2S)。该技术方案的主要目是化学原料制备，但也只有通过高温熔融盐等离子体法再热与磁流体发电，才能实现产品的制备，充分显示联合发电及多联产的优越。其化学过程及物料平衡式可表示如下：
3Na2SO4+4Fe2Cl6→3Na2S+4Fe2O3+12Cl2
12Na2S+4Fe2O3+12H2O→24NaOH+4Fe2S3
24NaCl+4Fe2S3→12Na2S+4Fe2Cl6
即24NaCl+3Na2SO4+12H2O→24NaOH+12Cl2+3Na2S
本发明所述的向心式涡轮机适宜(Na2CO3+Na2S)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有富余的CO2+H2O经离心式压气机增压联合循环，即轻型原动机(碳酸盐型)。该技术方案，是采用高于碳酸钠熔点的熔融碳酸钠与微粒硫化钠混合盐为工质，经高压泵输送雾化喷入电弧等离子发生器，控制温度1300～1600℃，并通过磁流体发电装置进入向心式涡轮机进气管，由熔融混合盐工质经等离子体法再热，转化为气态氧化钠微粒和氧硫化碳，在进气管与经离心式压气机增压返回的二氧化碳和水蒸气混合，通过向心式涡轮机作功过程中，气态氧化钠微粒吸收水蒸气转化为氢氧化钠微液，同时氢氧化钠吸收二氧化碳并脱水转化为碳酸钠，而氧硫化碳气体在高温和有碱存在下，与水蒸气反应迅速转化为二氧化碳和硫化氢，氢氧化钠吸收硫化氢再生硫化钠和水，即熔融碳酸钠和硫化钠微粒混合盐工质再生。其化学过程及物料平衡式可表示为： 该技术方案适用于碱金属的熔融碳酸盐或混合盐为工质，碳酸盐型原动机的正常运行，是通过电控制系统调控电弧等离子体发生器的再热温度。
本发明所述的向心式涡轮机适宜(Na2CO3+CH4+H2O)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有变换制氢和甲烷化一体化的联合循环，即超级原动机(碳酸盐型)＝原动机+变换制氢+甲烷化。该技术方案适宜大流通量的轴流式涡轮机和压气机，采用成熟的变换制氢、碱液脱炭、自热甲烷化合成技术，自热高温高压的甲烷和水蒸气与熔融碳酸钠为工质，经等离子体法再热，工质几乎完全离解，先通过磁流体发电，再通过涡轮机发电，尾气经热交换器气液分离，温度在150～250℃的尾气经轴流压气机增压，大于1/2的尾气经变换和脱碳后与剩余尾气汇合输入甲烷化合成，气态工质构成闭式循环。从热交换器排出的液体是氢氧化钠溶液，直接用于脱碳，分离出的固体碳酸氢钠在热交换器中热解制备固态碳酸钠，热解气体二氧化碳和水输入变换工序，固态碳酸钠在发电通道的焰尾管段设置的热交换器中熔化，高温熔融盐工质再生，构成碳酸盐型超级原动机的闭式联合循环。其化学过程及物料平衡式可表示为：Na2CO3+CH4+H2O→2NaOH+2CO+2H2，
即碳酸盐型超级原动机全系统无资源消耗。
本发明所述的有NaHCO3消耗的超级原动机发电联产NaOH和CO2，该技术方案表现的物料平衡式是：2NaHCO3→2NaOH+2CO2，按现代常规的技术是不可能的。只有在碳酸盐型超级原动机闭式循环的基础上，补加NaHCO3在热交换器中热解制备固态Na2CO3的同时，富余的CO2和H2O经冷凝获得纯CO2气体，冷凝H2O用于变换制氢，补加的Na2HCO3经联合循环副产NaOH。
本发明所述的有2NaOH和新合成甲烷(CH4+H2O)消耗的超级原动机发电联产4H2和Na2CO3。该技术方案的目的是改变传统的天然气制合成氨、制甲醇，在超级原动机高效供电的基础上，尾气全部用于变换和脱碳工序制备纯氢，消耗氢氧化钠脱碳制备的碳酸氢钠，在系统有消耗富余碳酸钠，其相关化学过程及物料平衡式可表示为：Na2CO3+CH4+H2O→2NaOH+2CO+2H2，2CO+2H2O→2H2+2CO2，4NaOH+2CO2→2Na2CO3+2H2O，即2NaOH+CH4+H2O→4H2+Na2CO3
本发明所述的有生物质炭焦和水消耗的超级原动机发电联产合成气(CO+H2)，该技术方案是联合发电及多联产的方法，是在碳酸盐型超级原动机的正常运转的基础上，在熔融碳酸盐发生器，配入适量生物质炭焦随熔融盐进入等离子体法再热，炽热炭焦在焰尾管段与水蒸气反应生成合成气(CO+H2)，所消耗的水蒸气是再生冷却系统的去离子水，在变换制氢和甲烷化正常运转的条件下，富余的涡轮机尾气即为合成气。
本发明所述的涡轮机适宜(Na2CO3+C+H2O)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有变换制氢与氢燃料电池一体化联合循环，只有炭焦和空气(O2)消耗的超级原动机发电联产CO2。该技术方案适宜质子膜、碱性和磷酸中低温燃料电池，回收的液态水先用于再生冷却系统的冷却剂，经气化过热后为工质循环利用，回收的二氧化碳加压液化，既可用于化工原料又可用于碳酸饮料。更适宜熔融碳酸盐燃料电池，可省去变换制氢，是一种高温燃料电池，较高的操作温度使其能够直接将天然气作为燃料，而不需要对燃料进行预处理，并能使用来自工业过程的低热值气体，并有不使用贵金属和寿命长的优点。该技术方案又属于原动机+再生燃料电池类型，燃料电池排出的高温CO2和H2O蒸气，大部分直接用作工质联合循环，富余部分直接用于其他类型的联合发电机及多联产，所消耗的水由再生冷却系统补给。其化学过程及物料平衡式可表示为：Na2CO3+C+H2O→2NaOH+2CO，2CO+2H2O→2H2+2CO2，2H+O2→2H2O，2NaOH+CO2→Na2CO3+H2O，即C+O2→CO2。
本发明所述的只有H2O消耗的硫酸盐原动机发电及联产H2和O2+涡轮机适宜(4Na2CO3+10C+2O2+6H2O)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有高温高压变换制氢联合循环，即有H2O和炭焦消耗的双机重型原动机联合发电联产合成气(CO+H2)，其相关化学过程及物料平衡式可表示为：
单机物料平衡式：4H2O→4H2+2O2；4Na2CO3+8C+2O2→4Na2O+12CO2，2C+2H2O→2CO+2H2，4Na2O+4H2O→8NaOH，4CO+4H2O→4H2+4CO2，8NaOH+4CO2→4Na2CO3+4H2O，
单机物料平衡式：2O2+10C+6H2O→6H2+10CO；
双机物料平衡式为：10C+10H2O→10H2+10CO，即C+H2O→H2+CO。
本发明所述的有三级或多级原动机联合发电+万能熔融盐气化炉造气，广泛适应农林牧涉碳资源、工业及城乡生活垃圾涉碳资源高价值利用，替代化石能源资源。该技术方案中的万能熔融盐(碳酸盐)气化炉造气，并有压缩空气分缸处理熔融盐灰渣脱碳，尾气碱吸收二氧化碳制备碳酸氢钠配料，最后尾气纯氮气与电解制氢或变换制氢合成氨，万能熔融盐气化炉，广泛使用生物质秸秆、林业下脚料、畜牧业动物粪便及病死尸体，废塑料橡胶、旧衣物、餐厨垃圾、地沟油，过期霉变食品、储备粮(玉米、小麦、稻谷等)，工业酸碱盐废弃物及污水，有机合成废渣废液等，以及城乡生活垃圾涉碳资源高价值利用，合成气再制造甲烷、甲醇、乙烯、乙炔等煤化工及石油化工产品。
本发明所述的只有H2O消耗的原动机发电与无膜电解制H2联产新鲜O2，只有生活垃圾和废H2O消耗的原动机发电与变换制氢联合质子膜燃料电池发电再生纯H2O，并捕集到的CO2用于植物光合作用生产食材，构建太空或潜艇生活仓天人和一的生态系统工程。该技术方案对推动深空航天事业和深海远海航海事业发展意义重大，包括太空微重力冶金、化工、植物育种、动物繁殖等方面的研究开发意义重大。
本发明所述的涡轮机适宜(Na2CO3+2C+Na2C2O4)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有联苯为向心式涡轮机循环工质，联产合成气纯5CO，副产2Na2O。该技术方案是通过消耗熔融碳酸钠和炭焦与可再生循环的熔融草酸钠为工质，联合发电及多联产的主要目的是制备纯一氧化碳(CO)，用于专项有机合成。其中包括CO净化后在1.8～2.0MPa压力下与NaOH反应，生成甲酸钠(HCOONa)，然后经400℃高温脱氢生成草酸钠。中间产品Na2O是有机合成中的脱水剂。其相关化学过程及物料平衡式可表示为：Na2CO3+2C+Na2C2O4→2Na2O+5CO。
本发明所述的涡轮机适宜(CH4+2S2)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有联苯为向心式涡轮机循环工质，联产液体CS2和2H2S气体。该技术方案是联合发电及多联产，以制备专用化工原料为目的。同时采用联苯为循环工质，较好的解决了等离子体法再热与磁流体联合发电中，存在工质流通量小、温度高的问题。联苯(C12H10)的沸点255.2℃，熔点为69.2℃，受热稳定，联苯广泛用做热载体，再热温度300～400℃，也可用作核电站汽轮机体系的工作介质。经过脱水预热的甲烷与硫蒸气压入等离子体发生器，经磁流体发电后，再与联苯液体气化或蒸汽混合进行涡轮机发电、尾气经热交换，联苯液化再固化与液体CS2和2H2S气体分离。其相关化学过程及物料平衡式可表示为：CH4+2S2→CS2+2H2S
本发明所述的涡轮机适宜(Na2CO3+CS2)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有联苯为向心式涡轮机循环工质，制备合成气纯氧硫化碳(COS)、副产Na2O。该技术方案的目的是制备纯氧硫化碳专用化学品，用途广泛。主要用于新法生产尿素、氧硫化碳与氨合成硫代氨基甲酸铵(NH2COSNH4)，受热分解为尿素CO(NH2)2和H2S。其相关化学过程及物料平衡式可为：Na2CO3+CS2→Na2O+2COS
本发明所述的涡轮机适宜(CO2+CS2)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有新生氧硫化碳(COS)与新增工质氨(NH3)气相反应，联产氰酸或三聚氰酸(CHNO)3固体和H2S气体。在该技术方案中，所消耗原料二硫化碳是液态、如果二氧化碳和氨也是液态，先用做系统的冷却剂，液态CO2，液NH3分别经过预热和过热后，先分别进行高压涡轮机发电后，再分别进入联合发电系统，整体发电功率倍增。所以获得的三聚氰酸和硫化氢，是闭式循环联合发电的新能源资源。其相关化学过程及物料平衡式可表示为：
本发明所述的涡轮机适宜(4Na2CO3)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并与2(CHNO)3(三聚氰酸)和36NO2(二氧化氮)或18N2O4(四氧化二氮)双热裂解联合循环，发电与阴膜电解+阳膜电解一体化循环高效制氢制硝酸，工质4Na2CO3与36NO2或18N2O4再生循环，只有三聚氰酸和水消耗的物料平衡式为：
2(CHNO)3+18H2O→21H2+3N2O4+6CO2
或：2(CHNO)3+24H2O→24H2+6HNO3+6CO2
或：2(CHNO)3+24H2O+6NH3→24H2+6NH4NO3+6CO2
该技术方案的突出特征，是等离子体与磁流体发电的高温焰尾，直接通旋风式双裂解器进气孔，经预热部分裂解的氰酸和二氧化氮混合气体，从进气孔进入双裂解器完全分解，控制温度在碳酸钠熔点以上，气液分离，熔融碳酸钠再生循环，从排气孔排出的混合气体进入轴流式涡轮机膨胀作功，排气先经高温热交换器，再进入轴流式压气机，混合气经压缩进入低温热交换器水吸收制备亚硝酸、粉状三聚氰酸与再生二氧化氮或四氧化二氮配料，从低温热交换器到高温热交换器，逆流热交换后进入双裂解器循环。从制备的亚硝酸中、部分氨化制备亚硝酸铵用作阳膜电解槽的阳极液，阳膜电解阴极制氢再生氨、阳极母液硝酸铵主要用于阴膜电解槽的阴极液，经阴膜电解阴极制氢再生氨，阳极电解亚硝酸再生二氧化氮，若经液氨冷却获得液态四氧化二氮，阳极母液配亚硝酸氨化循环利用，其相关化学过程及物料平衡式可表示为：4Na2CO3→4Na2O+4CO2→4Na2CO3，
即2(CHNO)3+18H2O→21H2+3N2O4+6CO2
或18HNO2+18NH3→18NH4NO2
即2(CHNO)3+24H2O→24H2+6HNO3+6CO2.
或2(CHNO)3+24H2O+6NH3→24H2+6NH4NO3+6CO2
本发明所述的涡轮机适宜(CH4+2FeS+FeS2)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有联苯为向心式涡轮机循环工质，有甲烷和硫精矿粉消耗的制备金属铁粉(3Fe)、液体CS2和2H2S气体。该技术方案是联合发电及多联产的方法之一，其化学过程及物料平衡式可表示为：CH4+2FeS+FeS2→3Fe+CS2+2H2S.
本发明所述的涡轮机适宜(2Al2O3+3C+3CCl4)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有联苯为向心式涡轮机循环工质，有氧化铝粉和焦炭及四氯化碳消耗的联产无水三氯化铝(2Al2Cl6)和煤气(6CO)。其化学过程及物料平衡式为：2Al2O3+3C+3CCl4→2Al2Cl6+6CO
本发明所述的涡轮机适宜(Al2Cl6+6CH4)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有氯甲烷热解和联苯为向心式涡轮机循环工质，有无水三氯化铝和甲烷、氯甲烷消耗的联产金属铝粉、乙烯、乙炔及氯化氢，其物料平衡式为：Al2Cl6+6CH4+6CH3Cl→2Al+4C2H4+2C2H2+8H2+12HCl。
该技术方案，是联合发电与甲烷氯化法制备乙烯乙炔的方法之一。利用无水三氯化铝易气化为Al2Cl6气体的特点，采用常规甲烷催化氯化法制备乙烯乙炔技术，应用于等离子体法热解与磁流体发电一体化制备乙烯乙炔。首先原料经系统热交换器预热，气态Al2Cl6与甲烷配比进入等离子体发生器裂解，同时通过磁流体发电，高温等离子体焰尾气体首先与预热的氯甲烷混合裂解，保持温度950～1050℃，再用液态联苯雾化冷却，控制温度在400℃以下，混合气体工质进入向心式涡轮机膨胀作功后，排入热交换器，联苯液化捕集铝粉，经过滤获得铝粉，液态联苯再循环，气态乙烯、乙炔及H2和HCl进入分离工序。
本发明所述的涡轮机适宜(Fe2Cl6+6CH4)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有氯甲烷热解和联苯为向心式涡轮机循环工质，有无水三氯化铁和甲烷、氯甲烷、消耗的联产金属铁粉、乙烯、乙炔、及氯化氢，其物料平衡式为：Fe2Cl6+6CH4+6CH3Cl→2Fe+4C2H4+2C2H2+8H2+12HCl该技术方案，是联合发电与甲烷氯化法制备乙烯、乙炔的方法之一。是充分利用无水三氯化铁易气化为Fe2Cl6气体的特点，生产工艺与利用无水三氯化铝的方法相同。
本发明所述的涡轮机适宜(2Fe2O3+3C+3CCl4)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有氯化氢(HCl)和甲醇(CH3OH)注入向心式涡轮机作功及离心式压气机增压，新生三氯化铁为催化剂联合生产氯甲烷，其化学过程及物料平衡式可表示为：
该技术方案，是制备无水三氯化铁的方法之一，又是在等离子体法加热和磁流体发电过程中完成的。新生无水三氯化铁与注入的经预热的氯化氢和气态甲醇混合，三氯化铁气相催化，是常规的甲醇氯化法生产氯甲烷，在Fe2Cl6气化点以上，通过氯化钙脱水干燥，经过增压的混合气体冷凝，先得到固体Fe2Cl6，后得到液体CH3Cl，不凝气体煤气去合成工序。甲醇氯化法制备氯甲烷，又是在涡轮机发电过程中完成的。
本发明所述的涡轮机适宜(3SiCl4+12CH4)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有联苯为向心式涡轮机循环工质，有四氯化硅和甲烷消耗的联产金属硅粉、乙烯、乙炔及氯化氢，其物料平衡式为：3SiCl4+12CH4→3Si+4C2H4+2C2H2+8H2+12HCl。该技术方案，是联合发电及多联产的方法之一，以制备乙烯、乙炔为目的，同时解决多晶硅企业废弃四氯化硅处理难的问题。
本发明所述的涡轮机适宜(2HSiCl3+6CH4)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有联苯为向心式涡轮机循环工质，有三氯氢硅和甲烷消耗的联产硅粉、乙烯、乙炔及氯化氢，其物料平衡式为：2HSiCl3+6CH4→2Si+2C2H4+C2H2+5H2+6HCl。
本发明所述的利用回收的硅粉和氯化氢副产品，采用传统的制备三氯氢硅的方法与联合发电一体化更优越，高温合成三氯氢硅是强效放热反应，高温反应的混合气体直接增压与甲烷配比进行联合发电，只有甲烷消耗的联产乙烯、乙炔及氢气，2Si+6HCl→2HSiCl3+2H2，即6CH4→2C2H4+C2H2+7H2。该技术方案，是联合发电及多联产的方法之一，是有三氯氢硅的制备与联合发电一体化联合循环，热效率高、经济性好。
本发明所述的涡轮机适宜(6NaCl+6CH4)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有联苯为向心式涡轮机循环工质，只有6CH4消耗的制备2C2H4+C2H2+7H2。该技术方案，是联合发电及甲烷氯化法联产乙烯、乙炔的方法之一，突出特点是熔融氯化钠经电弧加热易离解为钠离子和氯离子，磁流体发电效率高，同时氯离子对甲烷裂解有催化作用，通过发电后的混合气体中，钠与氯化氢反应再生氯化钠，氯化钠在联苯气化透平作功后255℃以下的液体中回收再利用，混合气体中几乎没有氯化氢，使甲烷裂解气乙烯、乙炔和氢气的分离更简单化。
本发明所述的涡轮机适宜(3MgCl2+6CH4)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有联苯为向心式涡轮机循环工质，只有6CH4消耗的制备2C2H4+C2H2+7H2。该技术方案，是联合发电及甲烷氯化法联产乙烯、乙炔的方法之一，突出特点是熔融氯化镁与预热的甲烷配比，等离子体法再热，镁先离解为带正电荷镁离子，经磁流体发电后，转化为单质镁，镁容易和新生的氯化氢反应再生氯化镁。
本发明所述的涡轮机适宜(3CaCl2+6CH4)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有联苯为向心式涡轮机循环工质，只有6CH4消耗的制备2C2H4+C2H2+7H2。该技术方案，是联合发电及甲烷氯化法联产乙烯、乙炔和氢气的方法之一，是利用熔融氯化钙经电弧再热、离解为钙离子，钙离子经磁流体发电转化为单质钙，高温条件下金属钙和氯化氢反应再生氯化钙。
本发明所述的涡轮机适宜(2NaCl+H2S)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有二氯乙烷热解参与向心式涡轮机作功联产氯乙烯及氯化氢和硫化钠，其化学过程及物料平衡式为：
该技术方案，是联合发电及多联产中的生产氯乙烯专项技术工艺，是联合发电与传统的二氯乙烷热裂解优化组合，液体二氯乙烷在焰尾管段气化热裂解产生氯乙烯和氯化氢，并通过涡轮机透平作功，省去了传统方法中控制温度500～550℃的有燃料消耗的热解反应炉，后续工序几乎相同，在冷却剂二氯乙烷骤冷工序中，从液体中分离出固态硫化钠。副产品气体氯化氢用于乙烯或甲烷氧氯化法制备二氯乙烷或氯甲烷。
本发明所述的涡轮机适宜(CO2+CS2)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有乙烯硫酸法生产乙醇制备的硫酸氢乙酯(CH3CH2-OSO2OH)、经氧硫化碳还原热解，参与涡轮机作功联产无水乙醇及SO2和CO2，其化学过程及物料平衡式为：该技术方案，是联合发电及多联产中的生产乙醇专项技术工艺，是联合发电与乙烯硫酸法生产乙醇的优化组合。传统生产工艺包括乙烯气的吸收、硫酸吸收液的水解，粗乙醇的精馏和稀硫酸的处理四个过程，该方法乙烯单程转化率高，可以用浓度较低的乙烯原料，反应条件较缓和，但产品分离提纯困难以及要用大量硫酸，对设备有强烈的腐蚀作用，用过的稀硫酸再提浓蒸汽消耗大，且浓缩后仅有部分可返回使用，仍有大量的废酸需处理。在专项技术工艺中，直接利用经96％硫酸吸收乙烯制备的硫酸氢乙酯，温度低于80℃，在焰尾管段雾化并迅速还原热解产生二氧化硫、二氧化碳和无水乙醇，并通过涡轮机透平作功，控制还原温度在400℃以下。经冷却在SO2的熔点温度以上，获得液体无水乙醇，SO2液化用于无膜电解制氢再生浓硫酸，尾气CO2再资源化利用。
本发明所述的原动机等离子体焰尾段间接再热闭式循环冷却剂CO2超临界涡轮机及双机的冷热电联产，该技术方案是涡轮机双机联合发电，更高效更安全的方法之一。既充分利用等离子体法再热与磁流体发电的焰尾段高温优势，间接再热闭式循环的冷却剂工质涡轮机再发电，又充分利用冷却剂工质易液化和气化的特点进行热交换，冷却剂CO2经再热处于高压和700℃高温条件下，既非液体也非固体的CO2驱动涡轮机发电，即超临界涡轮机发电，膨胀作功后的CO2工质既可经增压再热循环，又可经热交换器向外供暖风、热水、蒸汽，再经管道泵增压转向为冷却剂工质的热交换器，向外供冷风、冷水、或低温蒸汽，CO2工质吸收外界热量升温经再热循环。联接供热和供冷交换器，可以切换为以供热或供冷为主的运行模式。
本发明所述的原动机等离子体焰尾段间接再热闭式循环冷却剂SO2涡轮机及双机的冷热电联产，该技术方案，是涡轮机双机联合循环，更高效更安全的方法之一，是充分利用SO2常温下易液化和气化的特点，既作冷却剂又是涡轮机工质，实现双机联合循环的冷热电多联产。联接供热和供冷交换器，可以切换为以供热或供冷为主的运行模式。
本发明所述的原动机等离子体焰尾段间接再热闭式循环冷却剂NO2涡轮机及双机的冷热电联产，该技术方案，是涡轮机双机联合循环，更高效更安全的方法之一，是充分利用NO2氮氧化物，温度低于熔点零下负11℃以下时完全由N2O4组成，到150℃以上时完全分解为NO2，到800℃以上时完全分解NO和O2，增压冷却发生氧化和液化的放热反应，加热发生气化和热解的吸热反应，既作冷却剂又是涡轮机工质，实现双机联合循环的冷热电多联产。联接供热和供冷交换器，可以切换为以供热或供冷为主的运行模式。
本发明所述的原动机等离子体焰尾段间接再热闭式循环冷却剂NH3涡轮机及双机的冷热电联产，该技术方案，是涡轮机双机联合循环，更高效更安全的方法之一，是充分利用NH3易气化和液化的特点，且液氨气化有更低的冷却效果，控制工质氨的再热温度不大于800℃，防止氨分解，氨膨胀作功后经压气机压缩冷却热交换液化，液氨用泵输送经热交换气化和再热循环。实现涡轮机双机联合循环的冷热电多联产。联接供热和供冷交换器，可以切换为以供热或供冷为主的运行模式。
本发明所述的原动机等离子体焰尾段间接再热闭式循环冷却剂H2O蒸汽超临界涡轮机及双机的冷热电联产，联接供热和供冷交换器，可以切换为以供热或供冷为主的运行模式，该技术方案，是双机联合循环，更高效更安全的方法之一，是充分利用水冷却剂吸收热量，经再热处于高压和700℃高温条件下，既非液体也非气体的H2O驱动涡轮机发电的特点，实现双机联合循环的冷热电多联产。联接供热和供冷交换器，可以切换为以供热或供冷为主的运行模式。
具体实施方式
涡轮机适宜多种工质等离子体法再热与磁流体联合发电及多联产，是先进技术融合集成的载体，集成的焦点即为原动机，只有通过对题名的解析，才能理清原动机新概念。涡轮机是燃气轮机和蒸汽轮机或气轮机的总称，其主要部件分轴流式透平机和向心式涡轮机、轴流式压气机和离心式压气机，另一个关键部件是燃烧室或蒸汽锅炉，作功过程分燃气驱动或蒸汽驱动。该技术方案，没有燃烧室和蒸汽锅炉，并且压气机的作用退化和应用范围也有限，主要是电推进驱动涡轮机，核心技术是等离子体法，关键措施是选择适宜的工质。工质靠来自电源的电能加热，电离或离解，将能量以等离子态的形式储存，然后加速释放，形成推进动能。电推进排放的羽流为自由电子、离子和工质的原子、分子等组成的等离子体导电性流体，等离子体整体上不显电性，但在有电磁场存在的情况下，会在电磁的作用下发生偏转或产生定向运动，因此可实现先磁流体发电，再涡轮机发电，即联合发电。所谓工质等离子体法再热，就不是完全靠电加热，工质来自涡轮机闭式循环再生高温熔融盐、和自热甲烷化的高温高压混合气体、或经系统热交换的预热工质。电能自消耗远小于常规压气机的压缩功耗，涡轮机和磁流体联合发电的输出功率就有很大的提高，由此便产生原动机新概念。以原动机新概念为基础的分类，可分为无资源消耗的原动机、原动机冷热电联产和有资源消耗的原动机发电及多联产两大类别。在原动机新概念中，没有废弃物的名词，也没有化石能源的名词，涉碳资源只有高碳和低碳的化工原料之分。在原动机过程工程中，二氧化硫、二氧化碳和氮氧化物是最适宜的工质，是可再生循环的新能源资源。农林牧及城乡生活垃圾涉碳资源、是低碳可再生资源，低碳可再生资源与高碳化石资源，生产相同化工产品的工艺和成本相差无几，回收成本也远低于开采成本。“原动机+氢能”开启清洁能源无限零成本时代，可再生资源的高价值利用资源化仍不可或缺，是生态文明的重要组成部分，而化石资源的开采利用完全失去意义。原动机是清洁能源的代名词，是资源能源环境一体化系统工程的商标，是人类可持续发展、天人和一的生态文明体系。
正是由于适宜多种工质，才有了许多轻型原动机，双机原动机、超级原动机、重型原动机，万能熔融盐气化炉。也正是由于联合发电及多联产，原动机过程工程，广泛适用于生物质及城乡生活垃圾涉碳资源高价值利用与资源化再生，替代化石能源发电、交通、运输、航海、航空、航天、工矿、企业、家庭、军事、边防、抢险临时用电等，全方位推进能源革命的“两个替代”，在大融合、大循环、大发展的经济社会生产生活中，跨越中等收入的陷阱，超前进入信息化、智能化、生态化文明的第四次工业革命时代。
下面结合五个具体实施例进一步详细说明本发明的技术特征：
实例1
涡轮机适宜多种工质等离子体法再热与磁流体联合发电及多联产，其特征在于涡轮机适宜多种工质闭式循环发电+等离子体法再热+磁流体发电+超级电容和电控制系统及冷却系统一体化集成，即原动机。包括向心式涡轮机适宜(3Na2SO4+Na2S)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有富余的SO2+H2O经离心式压气机增压联合循环，即轻型原动机(硫酸盐型)；该技术方案，是利用高温熔融亚硫酸钠易歧化分解为硫酸钠和硫化钠这一特性，采取高于硫酸钠熔点的熔融硫酸钠与微粒硫化钠混合盐为工质，经高压泵输送雾化喷入电弧等离子体发生器，控制温度1300～1600℃，并通过磁流体发电装置进入向心式涡轮机进气管(即焰尾管)，熔融混合盐工质经等离子体法再热与发电，转化为气态氧化钠微粒和二氧化硫，在进气管与经离心式压气机增压返回的二氧化硫和水蒸气混合，通过向心式涡轮机作功过程中，气态氧化钠微粒吸收水蒸气转化为氢氧化钠微液，同时氢氧化钠吸收二氧化硫转化为亚硫酸钠、亚硫酸钠歧化再生熔融硫酸钠和硫化钠微粒混合盐工质。富余的二氧化硫和水蒸气经离心式压气机增压返回再循环。其化学过程及物料平衡式可表示为： 该技术方案适用于碱金属的熔融硫酸盐或混合盐为工质，硫酸盐型原动机的正常运行，是通过电控系统调控电弧等离子发生器的再热温度。配置的超级电容与电控制系统，不仅用于开停机供电和启动前的硫酸盐电加热熔融，又要保障等离子体发生器恒流供电，同时兼顾高低负荷的快速供电和充电。
只有H2O消耗的原动机发电及联产O2和H2，就是在硫酸盐原动机的基础上，添加增压热交换器和无膜电解制氢装置，经双面式离心压气机增压的涡轮机尾气，压入热交换器与用泵压入的浓硫酸逆流热交换。从高温端排出的气态硫酸和部分热解混合气，压入涡轮机进气管混合再热，在1000℃以上温度条件下硫酸完全分解并参与涡轮机作功，在作功过程中(3Na2SO4+Na2S)工质再生循环。从热交换器低温端排出的尾气，经水洗冷却获得纯氧气和亚硫酸水溶液，无膜电解亚硫酸水溶液获得纯氢气和浓硫酸工质再生。
即在只有H2O消耗的原动机发电及联产O2和H2的基础上，再添加碱性燃料电池，H2O再生循环，即超级原动机(硫酸盐型)＝原动机+碱性燃料电池，或原动机+再生燃料电池。此超级原动机适应各种环境，更适用于航天电推进器太空、深空运行，和潜艇深海远海航行。
更进一步，在无资源消耗的超级原动机的基础上，分别有还原剂(S、H2S、Na2S、NH3)和空气(O2)消耗的无燃烧超级原动机发电联产(H2SO4或SO2、H2SO4、Na2SO4、H2O和N2)。其中再生燃料电池包括质子膜、碱性、磷酸三种燃料电池。
有硫酸盐轻型原动机、超级原动机，就有重型原动机。重型原动机结构，是三机联合发电+无膜电解制氢与甲烷化一体化的闭式联合循环。首先利用自然的高温高压甲烷化工质，经轴流式高压透平机作功后，再于熔融硫酸钠同为涡轮机工质，等离子体法再热与磁流体联合发电，其过程既有电加热又有硫酸钠电离出的氧离子与甲烷的燃烧热。从低压轴流式涡轮机排出的混合气体，进入余热锅炉热交换，100℃以下排出的尾气去甲烷化，排出的硫化钠浆状水溶液，泵入硫化氢增压发生器与硫酸反应，分离出的硫酸钠经浓硫酸脱水获得无水物固体去熔融再利用，水溶液去无膜电解制氢，再生浓硫酸泵入余热锅炉与增压的硫化氢配料，经间接加热分解气化与过热，气轮机发电。再生氢气与甲烷热裂解尾气经轴流式压气机输入甲烷化合成塔，构成闭试循环。其化学反应及物料平衡式可表示如下：
Na2SO4+H2S,H2S+3H2SO4→4SO2+4H2O,4SO2+8H2O→4H2+4H2SO4,3CO+9H2→3CH4+3H2O。
实例2：
向心式涡轮机适宜(Na2CO3+Na2S)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有富余的CO2+HO2经离心式压气机增压联合循环，即碳酸盐轻型原动机。该技术方案，是采用高于碳酸钠熔点的熔融碳酸钠与微粒硫化钠混合盐为工质，经高压泵输送雾化喷入电弧等离子发生器，控制温度1300～1600℃，并通过磁流体发电装置进入向心式涡轮机进气管，由熔融混合盐工质经等离子体法再热，转化为气态氧化钠微粒和氧硫化碳，在进气管与经离心式压气机增压返回的(CO2+H2O)混合，通过向心式涡轮机作功过程中，气态氧化钠微粒吸收水蒸气转化为氢氧化钠微液，同时氢氧化钠吸收二氧化碳并脱水转化为碳酸钠，而氧硫化碳气体在高温和有碱存在下，与水蒸气反应，迅速转化为二氧化碳和硫化氢，氢氧化钠吸收硫化氢再生硫化钠和水，即熔融碳酸钠和硫化钠微粒混合盐工质再生。其化学过程及物料平衡式可表示为：
该技术方案适用于碱金属的熔融碳酸盐或混合盐为工质，碳酸盐型原动机的正常运行，是通过电控制系统调控电弧等离子体发生器的再热温度。配置的超级电容与电控系统，不仅用于开停机供电和启动前的碳酸盐电加热熔融，又要保障等离子体发生器恒流供电，同时兼顾高低负荷的快速供电与充电。
原动机的冷却系统至关重要，特别是等离子体发生器与磁流体发电通道的冷却不可或缺，直接影响到原动机的效能和使用寿命。采取原动机等离子体焰尾段，间接再热闭式循环的冷却剂涡轮机级及双机的冷热电联产，更高效更安全，常用的液态冷却剂有H2O、CO2、SO2、N2O4、NH3。特别是H2O和CO2在超临界状态下闭式循环涡轮机发电，供电效率更高。氮氧化物(N2O4)易吸热分解和易氧化放热，其热电效率更高。而液氨的冷却效果更好。在原动机与冷却剂双机联合循环冷热电联产过程中，联接供热和供冷交换器，可以切换为以供热或供冷为主的运行模式。
在碳酸盐的原动机类型中，向心式涡轮机适宜(Na2CO3+CH4+H2O)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有变换制氢和甲烷化一体化的联合循环，即超级原动机(碳酸盐型)＝原动机+变换制氢+甲烷化。该技术方案适宜大流通量的轴流式涡轮机和压气机，采用成熟的变换制氢和碱液脱碳、自热甲烷化合成技术，自热高温高压的甲烷和水蒸气与熔融碳酸钠为工质，经等离子体法再热，工质几乎完全离解，先通过磁流体发电、再通过涡轮机发电，尾气经热交换器气液分离，温度在150～250℃的尾气经轴流压气机增压，大于1/2的尾气经变换和脱碳后，与剩余尾气汇合输入甲烷化合成，气态工质构成闭式循环。从热交换器排出的液体是氢氧化钠溶液，直接用于脱碳，分离出的固体碳酸氢钠在热交换中热解制备固态碳酸钠，热解气体二氧化碳和水输入变换工序，固态碳酸钠在发电通道的焰尾管段设置的热交换器中熔化，高温熔融盐工质再生，构成碳酸盐型超级原动机的闭式联合循环。其化学过程及物料平衡式可表示为：
上述过程工程，为重型碳酸盐超级原动机，中小型超级原动机结构有所不同。自热高温高压甲烷化混合气体，与熔融碳酸钠雾化配比，经等离子体法再热和磁流体发电后，与不经过脱碳的高温高压变换制氢混合气体，同一入口进入旋风分离器，排气进入轴流式多级涡轮机发电，排液为熔融碳酸钠再生循环。作功尾气直接进入压气机增压，经分流大于1/2的尾气去甲烷化合成进行再循环，剩余尾气经高温高压变换制氢后返回旋风分离器再循环。碳酸盐轻型超级原动机，结构简单紧凑、安全高效、将有广泛的发展空间。
在碳酸盐重型超级原动机过程工程中，有碳酸氢钠消耗的联产烧碱和纯二氧化碳，即2NaHCO3→2NaOH+2CO2；有氢氧化钠和新合成甲烷消耗的联产纯碱和氢，即2NaOH+CH4+H2O→Na2CO3+5H2；有生物质炭焦和水消耗的联产合成气，即C+H2O→CO+H2；只有炭焦和空气(O2)消耗的无燃烧联产纯二氧化碳，即原动机+变换制氢+甲烷化+燃料电池＝重型超级原动机+再生燃料电池。
实例3：
只有H2O消耗的硫酸盐原动机发电及联产H2和O2+涡轮机适宜(4Na2CO3+10C+2O2+6H2O)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有高温高压变换制氢联合循环，即有H2O和炭焦消耗的双机重型原动机联合发电联产合成气(CO+H2)，其相关化学过程及物料平衡式可表示为：
单机物料平衡式：4H2O→4H2+2O2； 4CO+6H2O→2H2O+4CO2+4H2，
单机物料平衡式：2O2+10C+6H2O→10CO+6H2；
双机物料平衡式为：10C+10H2O→10CO+10H2，即C+H2O→CO+H2。
有三机或多机原动机联合发电+万能熔融盐气化炉造气，广泛适应农林牧涉碳资源，工业及城乡生活垃圾涉碳资源高价值利用，替代化石能源资源。
三机或多机原动机联合发电，包括简单基础的硫酸盐涡轮机适宜(3Na2SO4+Na2S)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有酸热解制O2+无膜电解制H2联合循环；包括简单基础的碳酸盐涡轮机适宜(4Na2CO3+10C+2O2+6H2O)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有高温高压变换制氢的联合循环；包括简单基础的涡轮机适宜(Na2CO3+2C+CH4+2H2O)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有变换制氢+甲烷化一体化的联合循环，包括简单基础的涡轮机适宜(Na2CO3+2C+CO2+H2O)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有变换制氢和二氧化碳裂解的联合循环，等等。
万能熔融气化炉。上述多种简单基础的碳酸盐原动机联合发电的排气，直通万能熔融盐气化炉的熔融层，含有炭焦的熔融碳酸盐经泵联接，直通各个等离子体再热器，与其它工质配比进行联合循环，保持一定压力的煤气化合成气，控制分流成三种流向，去变换制氢和甲烷化的两种，进行联合发电的联合循环，生物质和水消耗新生的富余煤气(CO+H2)去合成工序。水消耗来源包括原料中的水，和用作冷却剂气化的高温蒸汽，所消耗的各种涉碳资源经粉碎，螺旋喂料送入气化炉的熔融盐层，熔融盐温度接近900℃，原料水分直接和碳发生气化反应造气。在万能熔融盐气化炉中，并有压缩空气分缸处理熔融盐灰渣脱碳，尾气碱吸收CO2制备NaHCO3配料，最后尾气纯N2与电解制H2或变换制H2合成NH3，省掉空分制氧制氮气。
万能熔融盐气化炉，广泛使用生物质秸秆、林业下脚料、畜牧业动物粪便及病死尸体，废塑料橡胶、旧衣物、餐厨垃圾、地沟油，过期霉变食品、储备粮(玉米、小麦、稻谷等)，工业酸碱盐废弃物及污水，有机合成废渣废液等，以及城乡生活垃圾涉碳资源高价值利用，合成气再制造甲烷、甲醇、乙烯、乙炔等煤化工及石油化工产品。
实例4：
涡轮机适宜(6NaCl+6CH4)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有联苯为向心式涡轮机循环工质，只有6CH4消耗的制备2C2H4+C2H2+7H2。该技术方案，是联合发电及甲烷氯化法联产乙烯、乙炔的方法之一，突出特点是熔融氯化钠经电弧加热易离解为钠离子和氯离子，磁流体发电效率高，同时氯离子对甲烷及裂解有催化作用，通过发电后的混合气体中，钠与氯化氢反应再生氯化钠，氯化钠在联苯气化透平作功后255℃以下的液体中回收再利用，混合气体中几乎没有氯化氢，使甲烷裂解气乙烯、乙炔和氢气的分离更简单化。同时，对原料甲烷的水分严格控制，并有富余氢气为稀释剂，先预热到800℃以上更佳，电热温度控制在1450～1650℃，迅速用液态联苯冷却至400℃以下。
该技术方案同样适用熔融的氯化镁、氯化钙等碱金属碱土金属氯化物联合发电及甲烷氯化法联产乙烯、乙炔。
甲烷氯化法联产乙烯、乙炔+等离子体法冶金+磁流体发电+涡轮机闭式发电一体化联合循环，开启工业革命的能源+材料两大支柱产业的生态融合。在黑色金属和有色金属中，最有代表性和最易气化的金属氯化物、有三氯化铁(Fe2Cl6)、三氯化铝(Al2Cl6)、四氯化硅(SiCl4)、三氯氢硅(HSiCl3)，首先原料经系统热交换器预热，气态金属氯化物与甲烷配比进入等离子体发生器裂解，同时通过磁流体发电，高温等离子体焰尾气体首先与预热的氯甲烷混合裂解，保持温度950～1050℃，再用液态联苯雾化冷却，控制温度在400℃以下，混和气体工质进入向心式涡轮机膨胀作功后，排入热交换器，联苯液化捕集黑色或有色金属粉末，经过滤获得，液态联苯循环、气态乙烯、乙炔及氢气和氯化氢进入分离工序。其物料平衡式分别为：
Fe2Cl6+6CH4+6CH3Cl→2Fe+4C2H4+2C2H2+8H2+12HCl
Al2Cl6+6CH4+6CH3Cl→2Al+4C2H4+2C2H2+8H2+12HCl
3SiCl4+12CH4→3Si+4C2H2+2C2H2+8H2+12HCl
2HSiCl3+6CH4→2Si+2C2H2+C2H2+5H2+6HCl
实例5：
涡轮机适宜(4Na2CO3)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并与2(CHNO)3(三聚氰酸)和36NO2(二氧化氮)或18N2O4(四氧化二氮)双热裂解联合循环，发电与阴膜电解+阳膜电解一体化循环高效制氢制硝酸，工质4Na2CO3与36NO2或18N2O4再生循环，只有三聚氰酸和水消耗的联合发电及联产四氧化二氮或硝酸或硝酸铵，副产二氧化碳再利用。其物料平衡式可表示为：
2(CHNO)3+18H2O→21H2+3N2O4+6CO2
或：2(CHNO)3+24H2O→24H2+6HNO3+6CO2
或：2(CHNO)3+24H2O+6NH3→24H2+6NH4NO3+6CO2
该技术方案的实施，是通过等离子体法再热与磁流体发电的高温焰尾，直通旋风式双裂解器进气孔，经预热部分裂解的氰酸和二氧化氮混合气体，从进气孔进入双裂解器完全分解，控制温度在碳酸钠熔点以上，气液分离，熔融碳酸钠循环再生。从排气孔排出的混合气体进入轴流式涡轮机膨胀作功，排气先经高温热交换器、再进入轴流式压气机，混和气体经压缩进入低温热交换器水吸收制备亚硝酸，尾气为二氧化碳。粉状三聚氰酸与再生二氧化氮或四氧化氮配料，从低温热交换器到高温热交换器，逆流热交换后进入双裂解器循环。从制备的亚硝酸中，部分氨化制备亚硝酸铵用作阳膜电解槽的阳极液，阳膜电解阴极制氢再生氨，阳极母液硝酸铵主要用于阴膜电解槽的阴极液，经阴膜电解阴极制氢再生氨，阳极电解亚硝酸再生二氧化氮，若经液氨冷却获得液态四氧化二氮，阳极母液配亚硝酸氨化循环利用。
涡轮机适宜(CO2+CS2)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有乙烯硫酸法生产乙醇制备的硫酸氢乙酯(CH3CH2-OSO2OH)、经氧硫化碳还原热解，参与涡轮机作功联产无水乙醇及二氧化硫和二氧化碳，其化学过程及物料平衡式为：该技术方案，是联合发电及多联产中的生产乙醇专项技术工艺，是联合发电与乙烯硫酸法生产乙醇的优化组合。在专项技术工艺中，直接利用经96％硫酸吸收乙烯制备的硫酸氢乙酯，温度低于80℃，在焰尾管段雾化并迅速还原热解产生二氧化硫、二氧化碳和无水乙醇。并通过涡轮机透平作功，控制还原温度在400℃以下。经冷却在SO2的熔点温度以上，获得液体无水乙醇，SO2液化用于无膜电解制氢再生浓硫酸，尾气CO2再资源化利用。
涡轮机适宜(2NaCl+H2S)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有二氯乙烷热解参与向心式涡轮机作功、联产氯乙烯及氯化氢和硫化钠，其化学过程及物料平衡式为： 该技术方案，是联合发电及多联产中的生产氯乙烯专项技术工艺，是联合发电与传统的二氯乙烷热裂解优化组合，液体二氯乙烷在焰尾管段气化热裂解产生氯乙烯和氯化氢，并通过涡轮机透平作功，省去了传统方法中控制温度500～550℃的有燃料消耗的热解反应炉，后续工序几乎相同，在冷却剂二氯乙烷骤冷工序中，从液体中分离出固态硫化钠。副产气体氯化氢用于乙烯或甲烷氧氯化法制备二氯乙烷或氯甲烷。

Claims (1)

1.一种涡轮机适宜多种工质等离子体法再热与磁流体联合发电及多联产，其特征在于：涡流机适宜多种工质闭式循环发电+等离子体发生器再热+磁流体发电+超级电容和电控制系统及冷却系统一体化集成，即原动机；包括适宜多种工质的范围：常用的有Na、K、Li的熔融硫酸盐或混合盐、熔融碳酸盐或混合盐、以及熔融NaCl、KCl、LiCl或混合盐，常温常压下液态或气态工质有CO2、SO2、H2O、CH4、O2、NH3，NO2、H2S、CS2、CH3Cl、CCl4、Cl2、SiCl4、HSiCl3，固态工质有Na2S、硫磺、炭焦、Al2O3、FeS、FeS2、Fe2O3、(COONa)2；包括向心式涡轮机适宜(3Na2SO4+Na2S)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有富余的SO2+H2O经离心式压气机增压联合循环,即轻型原动机(硫酸盐型)；包括向心式涡轮机适宜(3Na2SO4+Na2S)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有H2SO4热解制O2和无膜电解H2SO3制H2联合循环，即只有H2O消耗的原动机发电及联产O2和H2；包括向心式涡轮机适宜(3Na2SO4+Na2S)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有H2SO4热解制O2和无膜电解制H2与碱性燃料电池联合循环，即超级原动机(硫酸盐型)＝原动机+碱性燃料电池，或原动机+再生燃料电池；包括涡轮机(3Na2SO4+Na2S)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有硫磺还原H2SO4热解和无膜电解H2SO3制H2与燃料电池联合循环联产H2SO4(或液体SO2)，即硫磺空气无燃烧超级原动机发电联产硫酸(或液体SO2)；包括硫化氢(H2S)空气(O2)无燃烧超级原动机发电联产H2SO4；包括硫化钠(Na2S)空气(O2)无燃烧超级原动机发电联产硫酸钠(Na2SO4)；包括涡轮机(3Na2SO4+Na2S)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有液氨(冷却剂)直接热解或催化热解或电阻热解或电弧热解、(3H2+N2)工质气轮机与氢燃料电池联合发电联产纯水及氮气，无温室气体排放，即氨空气无燃烧超级原动机发电联产纯水及氮气；包括涡轮机适宜(Na2SO4+3CH4+3H2O)工质等离子法再热与磁流体联合发电，有还原态Na2S与酸反应再生氧化态Na2SO4,酸与新生H2S还原热解再生的气态工质(4SO2+4H2O)经过热,气轮机发电与无膜电解制氢和甲烷化一体化联合循环，各种工质再生利用，即重型原动机发电；包括涡轮机适宜(3Na2SO4+4Fe2Cl6)工质等离子体法再热与磁流体联合发电、并有适量液体CCl4工质注入向心式涡轮机进气管气化，对Cl2和设备起着降温、稀释和保护作用，从涡轮机排出的物料经热交换、降温至CCl4沸点以下、分离Cl2和Na2S及Fe2O3固体混合物，Na2S和Fe2O3混合物配水和补加Na2S熬制NaOH固碱，沉淀渣为Fe2S3，NaCl熔融盐与Fe2S3反应制备Na2S渣和Fe2Cl6气体工质、即有食盐(24NaCl)、元明粉(3Na2SO4)和水(12H2O)消耗的原动机发电联产氯气(12Cl2)、烧碱(24NaOH)和硫化碱(3Na2S)；包括向心式涡轮机适宜(Na2CO3+Na2S)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有富余的CO2+H2O经离心式压气机增压联合循环，即轻型原动机(碳酸盐型)；包括涡轮机适宜(Na2CO3+CH4+H2O)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有变换制氢和甲烷化一体化的联合循环，即超级原动机(碳酸盐型)＝原动机+变换制氢+甲烷化；包括有NaHCO3消耗的超级原动机发电联产NaOH和CO2；包括有2NaOH和新合成甲烷(CH4+H2O)消耗的超级原动机发电联产4H2和Na2CO3；包括有生物质炭焦和水消耗的超级原动机发电联产合成气(CO2+H2)；包括涡轮机适宜(Na2CO3+C+H2O)工质等离子体法再热与磁流体联合发电、并有变换制氢与氢燃料电池一体化联合循环，只有炭焦和空气(O2)消耗的超级原动机发电联产CO2；包括只有H2O消耗的硫酸盐原动机发电及联产H2和O2+涡轮机适宜(4Na2CO3+lOC+2O2+6H2O)工质等离子体法再热与磁流体联合发电、并有高温高压变换制氢联合循环，即有H2O和炭焦消耗的双机重型原动机联合发电联产合成气(CO+H2)；包括有三机或多机原动机联合发电+万能熔融盐气化炉造气，广泛适应农林牧涉碳资源，工业及城乡生活垃圾渉碳资源高价利用，替代化石能源资源；包括只有H2O消耗的原动机发电与无膜电解制H2联产新鲜O2，只有生活垃圾和废H2O消耗的原动机发电与变换制氢联合质子膜燃料电池发电，再生纯H2O，并捕集到CO2用于植物光合作用生产食材，构建太空或潜艇生活仓天人合一的生态系统工程；包括涡轮机适宜[Na2CO3+2C+(COONa)2]工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有联苯为向心式涡轮机循环工质，联产合成气纯5CO，副产2Na2O；包括涡轮机适宜(CH4+2S2)工质等离子体法再热与磁流体联合发电并有联苯为向心式涡轮机循环工质，联产液体CS2和2H2S气体；包括涡轮机适宜(Na2CO3+CS2)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有联苯为向心式涡轮机循环工质，制备合成气纯氧硫化碳(2COS),副产Na2O；包括涡轮机适宜(CO2+CS2)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有新生氧硫化碳(COS)与新增工质氨(NH3)气相反应，联产氰酸或三聚氰酸(CHNO)3固体和H2S气体；包括涡轮机适宜(4Na2CO3)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并与2(CHNO)3(三聚氰酸)和36NO2(二氧化氮)或18N2O4(四氧化二氮)双热裂解联合循环，发电与阴膜电解+阳膜电解一体化循环高效制氢制硝酸，工质4Na2CO3与36NO2或18N2O4再生循环，只有三聚氰酸和水消耗的物料平衡式为：2(CHNO)3+18H2O→21H2+3N2O4+6CO2或2(CHNO)3+24H2O→24H2+6HNO3+6CO2或2(CHNO)3+24H2O+6NH3→24H2+6NH4NO3+6CO2；包括涡轮机适宜(CH4+2FeS+FeS2)工质等离子体法再热与与磁流体联合发电，并有联苯为向心式涡轮机循环工质，有甲烷和硫精矿粉消耗的制备铁粉(3Fe)、液体CS2和2H2S气体；包括涡轮机适宜(2Al2O3+3C+3CCl4)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有联苯为向心式涡轮机循环工质，有氧化铝粉和焦炭及四氯化碳消耗的联产无水三氯化铝(2Al2Cl6和煤气(6CO)；包括涡轮机适宜(Al2Cl6+6CH4)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有氯甲烷热解和联苯为向心式涡轮机循环工质，有无水三氯化铝和甲烷氯甲烷消耗的联产金属铝粉、乙烯、乙炔及氯化氢，其物料平衡式为：Al2Cl6+6CH4+6CH3Cl→2Al+4C2H4+2C2H2+8H2+12HCl；包括涡轮机适宜(Fe2Cl6+6CH4)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有氯甲烷热解和联苯为向心式涡轮机循环工质，有无水三氯化铁和甲烷、氯甲烷消耗的联产铁粉、乙烯、乙炔及氯化氢，其物料平衡式为：Fe2Cl6+6CH4+6CH3Cl→2Fe+4C2H4+2C2H2+8H2+12HCl；包括涡轮机适宜(2Fe2O3+3C+3CCl4)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有氯化氢和甲醇注入向心式涡轮机作功及离心式压气机增压，新生三氯化铁为催化剂联合生产氯甲烷，其化学过程及物料平衡式 包括涡轮机适宜(3SiCl4+12CH4)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有联苯为向心式涡轮机循环工质，有四氯化硅和甲烷消耗的联产金属硅粉、乙烯、乙炔及氯化氢，其物料平衡式：3SiCl4+12CH4→3Si+4C2H4+2C2H2+8H2+12HCl；包括涡轮机适宜(2HSiCl3+6CH4)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有联苯为向心式涡轮机循环工质，有三氯氢硅和甲烷消耗的联产金属硅粉、乙烯、乙炔及氯化氢，其物料平衡式为：2HSiCl3+6CH4→2Si+2C2H4+C2H2+5H2+6HCl；包括利用回收的硅粉和氯化氢副产品，采用传统的制备三氯氢硅方法与联合发电一体化更优越，高温合成三氯氢硅是强放热反应，高温反应的混合气体直接经增压与甲烷配比进行联合发电，只有甲烷消耗的联产乙烯、乙炔及氢气，2Si+6HCl→2HSiCl3+2H2。即6CH4→2C2H4+C2H2+7H2；包括涡轮机适宜(6NaCl+6CH4)工质等离子体法再热与磁流体联合发电，并有联苯为向心式涡轮机循环工质，只有6CH4消耗的制2C2H4+C2H2+7H2；包括涡轮机适宜(3MgCl2+6CH4)工质等离子法再热与磁流体联合发电，并有联苯为向心式涡轮机循环工质，只有6CH4消耗的制备2C2H4+C2H2+7H2；包括涡轮机适宜(3CaCl2+6CH4)工质等离子法再热与磁流体联合发电，并有联苯为向心式涡轮机循环工质，只有6CH4消耗的制备2C2H4+C2H2+7H2；包括涡轮机适宜(2NaCl+H2S)工质等离子法再热与磁流体联合发电，并有二氯乙烷热解参与向心式涡轮机作功联产氯乙烯及氯化氢和硫化钠，其化学过程及物料平衡式为： 包括涡轮机适宜(CO2+CS2)工质等离子体再热与磁流体联合发电，并有乙烯硫酸法生产乙醇制备的硫酸氢乙酯(CH3CH2-OSO2OH)，经氧硫化碳还原热解参与涡轮机做功联产无水乙醇及SO2和CO2，其化学过程及物料平衡式为 包括原动机等离子体焰尾段间接再热闭式循环冷却剂CO2超临界涡轮机及双机的冷热电联产，联接供热和供冷交换器，可以切换为以供热或供冷为主的运行模式；包括原动机等离子体焰尾段间接再热闭式循环冷却剂SO2涡轮机及双机的冷热电联产,联接供热和供冷交换器,可以切换为以供热或供冷为主的运行模式；包括原动机等离子体焰尾段间接再热闭式循环冷却剂NO2涡轮机及双机的冷热电联产,联接供热和供冷交换器，可以切换为以供热或供冷为主的运行模式；包括原动机等离子体焰尾段间接再热闭式循环冷却剂NH3涡轮机及双机的冷热电联产,联接供热和供冷交换器，可以切换为以供热或供冷为主的运行模式；包括原动机等离子体焰尾段间接再热闭式循环冷却剂H2O蒸汽超临界涡轮机及双机的冷热电联产,联接供热和供冷交换器，可以切换为以供热或供冷为主的运行模式。
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CN114658537A (zh) * 2022-04-25 2022-06-24 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院) 基于co2共电解与生物催化的发电与物质联供系统及方法
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