CN113217126A - 内燃机型联合循环动力装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供内燃机型联合循环动力装置，属于能源与动力技术领域。外部有空气通道与内燃机连通，外部还有燃料通道与内燃机连通，内燃机还有燃气通道经高温热交换器和蒸发器与外部连通；冷凝器有冷凝液管路经循环泵和内燃机与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道与高温热交换器连通，压缩机有蒸汽通道与高温热交换器连通，高温热交换器还有蒸汽通道与膨胀机连通，膨胀机还有低压蒸汽通道与蒸发器连通之后蒸发器再有低压蒸汽通道分别与压缩机和冷凝器连通；冷凝器还有冷却介质通道与外部连通，内燃机和膨胀机连接压缩机并传输动力，形成内燃机型联合循环动力装置。

Description

内燃机型联合循环动力装置
技术领域：
本发明属于能源与动力技术领域。
背景技术：
冷需求、热需求和动力需求，为人类生活与生产当中所常见；其中，利用热能转换为机械能是获得和提供动力的重要方式。一般情况下，热源的温度随着热的释放而降低，热源是变温的。在以化石燃料为源头能源时，热源同时具有高温和变温的双重特点，这使得基于单一热力循环的动力装置难以将更多的热能转化为机械能。特别是对其中的优质燃料来说，采用传统内燃机装置时，冷却介质带走的热负荷利用价值有待提高；并且，内燃机排放的燃气的高效利用也需要进一步深入探索——即内燃机的热效率仍有提升的空间。
人们需要简单、主动、安全、高效地利用热能来获得动力，需要采用先进技术以充分发挥优质燃料的价值；随着内燃机制造技术水平的提高，内燃机气缸内燃气的工作温度随之提升，其排放的燃气的温度也越来越高，冷却介质带走的热负荷往往也随之增大——这使得内燃机的不可逆损失加大。为此，本发明提出了应对优质燃料为驱动能源、具有热效率高、安全性强和有效回收冷却热负荷与排放燃气热负荷的内燃机型联合循环动力装置。
发明内容：
本发明主要目的是要提供内燃机型联合循环动力装置，具体发明内容分项阐述如下：
1.内燃机型联合循环动力装置，主要由内燃机、压缩机、膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器和蒸发器所组成；外部有空气通道与内燃机连通，外部还有燃料通道与内燃机连通，内燃机还有燃气通道经高温热交换器与外部连通；冷凝器有冷凝液管路经循环泵和内燃机与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道与高温热交换器连通，压缩机有蒸汽通道与高温热交换器连通，高温热交换器还有蒸汽通道与膨胀机连通，膨胀机还有低压蒸汽通道与蒸发器连通之后蒸发器再有低压蒸汽通道分别与压缩机和冷凝器连通；冷凝器还有冷却介质通道与外部连通，内燃机和膨胀机连接压缩机并传输动力，形成内燃机型联合循环动力装置；其中，或内燃机和膨胀机连接压缩机和循环泵并传输动力。
2.内燃机型联合循环动力装置，是在第1项所述的内燃机型联合循环动力装置中，增加高温回热器，将蒸发器有蒸汽通道与高温热交换器连通调整为蒸发器有蒸汽通道经高温回热器与高温热交换器连通，将压缩机有蒸汽通道与高温热交换器连通调整为压缩机有蒸汽通道经高温回热器与高温热交换器连通，形成内燃机型联合循环动力装置。
3.内燃机型联合循环动力装置，主要由内燃机、压缩机、膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器、蒸发器和供热器所组成；外部有空气通道与内燃机连通，外部还有燃料通道与内燃机连通，内燃机还有燃气通道经高温热交换器和蒸发器与外部连通；冷凝器有冷凝液管路经循环泵和内燃机与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道与高温热交换器连通，压缩机有蒸汽通道与高温热交换器连通，高温热交换器还有蒸汽通道与膨胀机连通，膨胀机还有低压蒸汽通道与供热器连通之后供热器再有低压蒸汽通道分别与压缩机和冷凝器连通；冷凝器还有冷却介质通道与外部连通，供热器还有被加热介质通道与外部连通，内燃机和膨胀机连接压缩机并传输动力，形成内燃机型联合循环动力装置；其中，或内燃机和膨胀机连接压缩机和循环泵并传输动力。
4.内燃机型联合循环动力装置，主要由内燃机、压缩机、膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器、蒸发器和第二高温热交换器所组成；外部有空气通道与内燃机连通，外部还有燃料通道与内燃机连通，内燃机还有燃气通道经高温热交换器和第二高温热交换器与外部连通；冷凝器有冷凝液管路经循环泵和内燃机与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道与高温热交换器连通，高温热交换器还有蒸汽通道与膨胀机连通，压缩机有蒸汽通道与第二高温热交换器连通，第二高温热交换器还有蒸汽通道经中间进汽通道与膨胀机连通，膨胀机还有低压蒸汽通道与蒸发器连通之后蒸发器再有低压蒸汽通道分别与压缩机和冷凝器连通；冷凝器还有冷却介质通道与外部连通，内燃机和膨胀机连接压缩机并传输动力，形成内燃机型联合循环动力装置；其中，或内燃机和膨胀机连接压缩机和循环泵并传输动力。
5.内燃机型联合循环动力装置，主要由内燃机、压缩机、膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器和蒸发器所组成；外部有空气通道与内燃机连通，外部还有燃料通道与内燃机连通，内燃机还有燃气通道经高温热交换器与外部连通；冷凝器有冷凝液管路经循环泵和内燃机与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道经中间进汽通道与膨胀机连通，压缩机有蒸汽通道经高温热交换器与膨胀机连通，膨胀机还有低压蒸汽通道与蒸发器连通之后蒸发器再有低压蒸汽通道分别与压缩机和冷凝器连通；冷凝器还有冷却介质通道与外部连通，内燃机和膨胀机连接压缩机并传输动力，形成内燃机型联合循环动力装置；其中，或内燃机和膨胀机连接压缩机和循环泵并传输动力。
6.内燃机型联合循环动力装置，是在第5项所述的内燃机型联合循环动力装置中，增加高温回热器，将压缩机有蒸汽通道经高温热交换器与膨胀机连通调整为压缩机有蒸汽通道经高温回热器和高温热交换器与膨胀机连通，将膨胀机有低压蒸汽通道与蒸发器连通调整为膨胀机有低压蒸汽通道经高温回热器与蒸发器连通，形成内燃机型联合循环动力装置。
7.内燃机型联合循环动力装置，主要由内燃机、压缩机、膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器、蒸发器和第二膨胀机所组成；外部有空气通道与内燃机连通，外部还有燃料通道与内燃机连通，内燃机还有燃气通道经高温热交换器与外部连通；冷凝器有冷凝液管路经循环泵和内燃机与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有低压蒸汽通道与蒸发器连通，压缩机有蒸汽通道经高温热交换器与膨胀机连通，膨胀机还有低压蒸汽通道与蒸发器连通，蒸发器还有低压蒸汽通道分别与压缩机和冷凝器连通；冷凝器还有冷却介质通道与外部连通，内燃机、膨胀机和第二膨胀机连接压缩机并传输动力，形成内燃机型联合循环动力装置；其中，或内燃机、膨胀机和第二膨胀机连接压缩机和循环泵并传输动力。
8.内燃机型联合循环动力装置，主要由内燃机、压缩机、膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器、蒸发器和供热器所组成；外部有空气通道与内燃机连通，外部还有燃料通道与内燃机连通，内燃机还有燃气通道经高温热交换器与外部连通；冷凝器有冷凝液管路经循环泵和内燃机与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道与高温热交换器连通，压缩机有蒸汽通道与高温热交换器连通，高温热交换器还有蒸汽通道与膨胀机连通，膨胀机还有低压蒸汽通道与蒸发器连通之后蒸发器再有低压蒸汽通道与供热器连通，供热器还有低压蒸汽通道分别与压缩机和冷凝器连通；冷凝器还有冷却介质通道与外部连通，供热器还有被加热介质通道与外部连通，内燃机和膨胀机连接压缩机并传输动力，形成内燃机型联合循环动力装置；其中，或内燃机和膨胀机连接压缩机和循环泵并传输动力。
9.内燃机型联合循环动力装置，是在第1-2、5-8项所述的任一一款内燃机型联合循环动力装置中，将内燃机有燃气通道经高温热交换器与外部连通调整为内燃机有燃气通道经高温热交换器和蒸发器与外部连通，形成内燃机型联合循环动力装置。
10.内燃机型联合循环动力装置，是在第4项所述的内燃机型联合循环动力装置中，将内燃机有燃气通道经高温热交换器和第二高温热交换器与外部连通调整为内燃机有燃气通道经高温热交换器、第二高温热交换器与和蒸发器外部连通，形成内燃机型联合循环动力装置。
11.内燃机型联合循环动力装置，是在第1-10项所述的任一一款内燃机型联合循环动力装置中，增加低温回热器和第二循环泵，将冷凝器有冷凝液管路经循环泵和内燃机与蒸发器连通调整为冷凝器有冷凝液管路经循环泵与低温回热器连通，压缩机增设中间抽汽通道与低温回热器连通，低温回热器再有冷凝液管路经第二循环泵和内燃机与蒸发器连通，形成内燃机型联合循环动力装置。
12.内燃机型联合循环动力装置，主要由内燃机、双能压缩机、膨胀增速机、扩压管、高温热交换器、冷凝器和蒸发器所组成；外部有空气通道与内燃机连通，外部还有燃料通道与内燃机连通，内燃机还有燃气通道经高温热交换器与外部连通；冷凝器有冷凝液管路经扩压管和内燃机与蒸发器连通之后蒸发器再有蒸汽通道与高温热交换器连通，双能压缩机有蒸汽通道与高温热交换器连通，高温热交换器还有蒸汽通道与膨胀增速机连通，膨胀增速机还有低压蒸汽通道与蒸发器连通之后蒸发器再有低压蒸汽通道分别与双能压缩机和冷凝器连通；冷凝器还有冷却介质通道与外部连通，内燃机和膨胀增速机连接双能压缩机并传输动力，形成内燃机型联合循环动力装置。
13.内燃机型联合循环动力装置，是在第12项所述的内燃机型联合循环动力装置中，将内燃机有燃气通道经高温热交换器与外部连通调整为内燃机有燃气通道经高温热交换器和蒸发器与外部连通，形成内燃机型联合循环动力装置。
附图说明：
图1是依据本发明所提供的内燃机型联合循环动力装置第1种原则性热力系统图。
图2是依据本发明所提供的内燃机型联合循环动力装置第2种原则性热力系统图。
图3是依据本发明所提供的内燃机型联合循环动力装置第3种原则性热力系统图。
图4是依据本发明所提供的内燃机型联合循环动力装置第4种原则性热力系统图。
图5是依据本发明所提供的内燃机型联合循环动力装置第5种原则性热力系统图。
图6是依据本发明所提供的内燃机型联合循环动力装置第6种原则性热力系统图。
图7是依据本发明所提供的内燃机型联合循环动力装置第7种原则性热力系统图。
图8是依据本发明所提供的内燃机型联合循环动力装置第8种原则性热力系统图。
图9是依据本发明所提供的内燃机型联合循环动力装置第9种原则性热力系统图。
图10是依据本发明所提供的内燃机型联合循环动力装置第10种原则性热力系统图。
图11是依据本发明所提供的内燃机型联合循环动力装置第11种原则性热力系统图。
图中，A-内燃机，1-压缩机，2-膨胀机，3-循环泵，4-高温热交换器，5-冷凝器，6-蒸发器(余热锅炉)，7-高温回热器，8-供热器，9-第二高温热交换器，10-第二膨胀机，11-低温回热器，12-第二循环泵，13-双能压缩机，14-膨胀增速机，15-扩压管。
这里要声明的是：
以图3所示为例，内燃机A排放的燃气依次流经高温热交换器4和蒸发器6逐步放热降温；为使附图不至于过于复杂和减轻绘图工作量，申请人在图3中没有将表征燃气通道的线路连接起来；在表述中，申请人表明了内燃机A排放的燃气流经不同部件的顺序。
具体实施方式：
首先要说明的是，在结构和流程的表述上，非必要情况下不重复进行；对显而易见的流程不作表述。下面结合附图和实例来详细描述本发明。
图1所示的内燃机型联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由内燃机、压缩机、膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器和蒸发器所组成；外部有空气通道与内燃机A连通，外部还有燃料通道与内燃机A连通，内燃机A还有燃气通道经高温热交换器4与外部连通；冷凝器5有冷凝液管路经循环泵3和内燃机A与蒸发器6连通之后蒸发器6再有蒸汽通道与高温热交换器4连通，压缩机1有蒸汽通道与高温热交换器4连通，高温热交换器4还有蒸汽通道与膨胀机2连通，膨胀机2还有低压蒸汽通道与蒸发器6连通之后蒸发器6再有低压蒸汽通道分别与压缩机1和冷凝器5连通；冷凝器5还有冷却介质通道与外部连通，内燃机A和膨胀机2连接压缩机1并传输动力。
(2)流程上，外部燃料和空气进入内燃机A，在内燃机A气缸内完成包括压缩、燃烧和膨胀在内的一系列过程，内燃机A排放的燃气流经高温热交换器4放热，之后对外排放；冷凝器5的冷凝液经循环泵3升压之后提供给内燃机A作冷却液、吸热升温并部分汽化，而后进入蒸发器6吸热、汽化和过热，随后进入高温热交换器4吸热升温，压缩机1排放的蒸汽进入高温热交换器4吸热升温；高温热交换器4排放的蒸汽流经膨胀机2降压作功，膨胀机2排放的低压蒸汽流经蒸发器6放热并降温，之后分成两路——第一路进入压缩机1升压升温，第二路进入冷凝器5放热并冷凝；燃料通过内燃机A提供驱动热负荷，冷却介质通过冷凝器5带走低温热负荷；内燃机A和膨胀机2向压缩机1和外部提供动力，形成内燃机型联合循环动力装置。
图2所示的内燃机型联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，在图1所示的内燃机型联合循环动力装置中，增加高温回热器，将蒸发器6有蒸汽通道与高温热交换器4连通调整为蒸发器6有蒸汽通道经高温回热器7与高温热交换器4连通，将压缩机1有蒸汽通道与高温热交换器4连通调整为压缩机1有蒸汽通道经高温回热器7与高温热交换器4连通。
(2)流程上，外部燃料和空气进入内燃机A，在内燃机A气缸内完成包括压缩、燃烧和膨胀在内的一系列过程，内燃机A排放的燃气流经高温热交换器4放热，之后对外排放；冷凝器5的冷凝液经循环泵3升压之后提供给内燃机A作冷却液、吸热升温并部分汽化，而后进入蒸发器6吸热、汽化和过热，流经高温回热器7吸热升温，随后进入高温热交换器4吸热升温；压缩机1排放的蒸汽流经高温回热器7吸热升温，之后进入高温热交换器4吸热升温；高温热交换器4排放的蒸汽流经膨胀机2降压作功，膨胀机2排放的低压蒸汽流经高温回热器7和蒸发器6逐步放热并降温，之后分成两路——第一路进入压缩机1升压升温，第二路进入冷凝器5放热并冷凝；燃料通过内燃机A提供驱动热负荷，冷却介质通过冷凝器5带走低温热负荷；内燃机A和膨胀机2向压缩机1和外部提供动力，形成内燃机型联合循环动力装置。
图3所示的内燃机型联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由内燃机、压缩机、膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器、蒸发器和供热器所组成；外部有空气通道与内燃机A连通，外部还有燃料通道与内燃机A连通，内燃机A还有燃气通道经高温热交换器4和蒸发器6与外部连通；冷凝器5有冷凝液管路经循环泵3和内燃机A与蒸发器6连通之后蒸发器6再有蒸汽通道与高温热交换器4连通，压缩机1有蒸汽通道与高温热交换器4连通，高温热交换器4还有蒸汽通道与膨胀机2连通，膨胀机2还有低压蒸汽通道与供热器8连通之后供热器8再有低压蒸汽通道分别与压缩机1和冷凝器5连通；冷凝器5还有冷却介质通道与外部连通，供热器8还有被加热介质通道与外部连通，内燃机A和膨胀机2连接压缩机1并传输动力。
(2)流程上，外部燃料和空气进入内燃机A，在内燃机A气缸内完成包括压缩、燃烧和膨胀在内的一系列过程，内燃机A排放的燃气流经高温热交换器4和蒸发器6逐步放热并降温，之后对外排放；冷凝器5的冷凝液经循环泵3升压之后提供给内燃机A作冷却液、吸热升温并部分汽化，而后进入蒸发器6吸热、汽化和过热，随后进入高温热交换器4吸热升温，压缩机1排放的蒸汽进入高温热交换器4吸热升温；高温热交换器4排放的蒸汽流经膨胀机2降压作功，膨胀机2排放的低压蒸汽流经供热器8放热并降温，之后分成两路——第一路进入压缩机1升压升温，第二路进入冷凝器5放热并冷凝；燃料通过内燃机A提供驱动热负荷，冷却介质通过冷凝器5带走低温热负荷，被加热介质通过供热器8带走中温热负荷；内燃机A和膨胀机2向压缩机1和外部提供动力，形成内燃机型联合循环动力装置。
图4所示的内燃机型联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由内燃机、压缩机、膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器、蒸发器和第二高温热交换器所组成；外部有空气通道与内燃机A连通，外部还有燃料通道与内燃机A连通，内燃机A还有燃气通道经高温热交换器4和第二高温热交换器9与外部连通；冷凝器5有冷凝液管路经循环泵3和内燃机A与蒸发器6连通之后蒸发器6再有蒸汽通道与高温热交换器4连通，高温热交换器4还有蒸汽通道与膨胀机2连通，压缩机1有蒸汽通道与第二高温热交换器9连通，第二高温热交换器9还有蒸汽通道经中间进汽通道与膨胀机2连通，膨胀机2还有低压蒸汽通道与蒸发器6连通之后蒸发器6再有低压蒸汽通道分别与压缩机1和冷凝器5连通；冷凝器5还有冷却介质通道与外部连通，内燃机A和膨胀机2连接压缩机1并传输动力。
(2)流程上，外部燃料和空气进入内燃机A，在内燃机A气缸内完成包括压缩、燃烧和膨胀在内的一系列过程，内燃机A排放的燃气流经高温热交换器4和第二高温热交换器9逐步放热并降温，之后对外排放；冷凝器5的冷凝液经循环泵3升压之后提供给内燃机A作冷却液、吸热升温并部分汽化，而后进入蒸发器6吸热、汽化和过热，随后进入高温热交换器4吸热升温，之后进入膨胀机2降压作功；压缩机1排放的蒸汽流经第二高温热交换器9吸热升温，之后经中间进汽通道进入膨胀机2降压作功；膨胀机2排放的低压蒸汽流经蒸发器6放热降温，之后分成两路——第一路进入压缩机1升压升温，第二路进入冷凝器5放热并冷凝；燃料通过内燃机A提供驱动热负荷，冷却介质通过冷凝器5带走低温热负荷；内燃机A和膨胀机2向压缩机1和外部提供动力，形成内燃机型联合循环动力装置。
图5所示的内燃机型联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由内燃机、压缩机、膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器和蒸发器所组成；外部有空气通道与内燃机A连通，外部还有燃料通道与内燃机A连通，内燃机A还有燃气通道经高温热交换器4与外部连通；冷凝器5有冷凝液管路经循环泵3和内燃机A与蒸发器6连通之后蒸发器6再有蒸汽通道经中间进汽通道与膨胀机2连通，压缩机1有蒸汽通道经高温热交换器4与膨胀机2连通，膨胀机2还有低压蒸汽通道与蒸发器6连通之后蒸发器6再有低压蒸汽通道分别与压缩机1和冷凝器5连通；冷凝器5还有冷却介质通道与外部连通，内燃机A和膨胀机2连接压缩机1并传输动力。
(2)流程上，外部燃料和空气进入内燃机A，在内燃机A气缸内完成包括压缩、燃烧和膨胀在内的一系列过程，内燃机A排放的燃气流经高温热交换器4放热，之后对外排放；冷凝器5的冷凝液经循环泵3升压之后提供给内燃机A作冷却液、吸热升温并部分汽化，而后进入蒸发器6吸热、汽化和过热，之后通过中间进汽通道进入膨胀机2降压作功；压缩机1排放的蒸汽流经高温热交换器4吸热升温，之后进入膨胀机2降压作功；膨胀机2排放的低压蒸汽流经蒸发器6放热降温，之后分成两路——第一路进入压缩机1升压升温，第二路进入冷凝器5放热并冷凝；燃料通过内燃机A提供驱动热负荷，冷却介质通过冷凝器5带走低温热负荷；内燃机A和膨胀机2向压缩机1和外部提供动力，形成内燃机型联合循环动力装置。
图6所示的内燃机型联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，在图5所示的内燃机型联合循环动力装置中，增加高温回热器，将压缩机1有蒸汽通道经高温热交换器4与膨胀机2连通调整为压缩机1有蒸汽通道经高温回热器7和高温热交换器4与膨胀机2连通，将膨胀机2有低压蒸汽通道与蒸发器6连通调整为膨胀机2有低压蒸汽通道经高温回热器7与蒸发器6连通。
(2)流程上，外部燃料和空气进入内燃机A，在内燃机A气缸内完成包括压缩、燃烧和膨胀在内的一系列过程，内燃机A排放的燃气流经高温热交换器4放热，之后对外排放；冷凝器5的冷凝液经循环泵3升压之后提供给内燃机A作冷却液、吸热升温并部分汽化，而后进入蒸发器6吸热、汽化和过热，之后通过中间进汽通道进入膨胀机2降压作功；压缩机1排放的蒸汽流经高温回热器7和高温热交换器4逐步吸热升温，之后进入膨胀机2降压作功；膨胀机2排放的低压蒸汽流经高温回热器7和蒸发器6逐步放热降温，之后分成两路——第一路进入压缩机1升压升温，第二路进入冷凝器5放热并冷凝；燃料通过内燃机A提供驱动热负荷，冷却介质通过冷凝器5带走低温热负荷；内燃机A和膨胀机2向压缩机1和外部提供动力，形成内燃机型联合循环动力装置。
图7所示的内燃机型联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由内燃机、压缩机、膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器、蒸发器和第二膨胀机所组成；外部有空气通道与内燃机A连通，外部还有燃料通道与内燃机A连通，内燃机A还有燃气通道经高温热交换器4与外部连通；冷凝器5有冷凝液管路经循环泵3和内燃机A与蒸发器6连通之后蒸发器6再有蒸汽通道与第二膨胀机10连通，第二膨胀机10还有低压蒸汽通道与蒸发器6连通，压缩机1有蒸汽通道经高温热交换器4与膨胀机2连通，膨胀机2还有低压蒸汽通道与蒸发器6连通，蒸发器6还有低压蒸汽通道分别与压缩机1和冷凝器5连通；冷凝器5还有冷却介质通道与外部连通，内燃机A、膨胀机2和第二膨胀机10连接压缩机1并传输动力。
(2)流程上，外部燃料和空气进入内燃机A，在内燃机A气缸内完成包括压缩、燃烧和膨胀在内的一系列过程，内燃机A排放的燃气流经高温热交换器4放热，之后对外排放；冷凝器5的冷凝液经循环泵3升压之后提供给内燃机A作冷却液、吸热升温并部分汽化，而后进入蒸发器6吸热、汽化和过热，之后进入第二膨胀机10降压作功，第二膨胀机10排放的低压蒸汽进入蒸发器6放热并降温；压缩机1排放的蒸汽流经高温热交换器4吸热升温，流经膨胀机2降压作功，膨胀机2排放的低压蒸汽进入蒸发器6放热降温；蒸发器6排放的低压蒸汽分成两路——第一路进入压缩机1升压升温，第二路进入冷凝器5放热并冷凝；燃料通过内燃机A提供驱动热负荷，冷却介质通过冷凝器5带走低温热负荷；内燃机A、膨胀机2和第二膨胀机10向压缩机1和外部提供动力，形成内燃机型联合循环动力装置。
图8所示的内燃机型联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由内燃机、压缩机、膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器、蒸发器和供热器所组成；外部有空气通道与内燃机A连通，外部还有燃料通道与内燃机A连通，内燃机A还有燃气通道经高温热交换器4与外部连通；冷凝器5有冷凝液管路经循环泵3和内燃机A与蒸发器6连通之后蒸发器6再有蒸汽通道与高温热交换器4连通，压缩机1有蒸汽通道与高温热交换器4连通，高温热交换器4还有蒸汽通道与膨胀机2连通，膨胀机2还有低压蒸汽通道与蒸发器6连通之后蒸发器6再有低压蒸汽通道与供热器8连通，供热器8还有低压蒸汽通道分别与压缩机1和冷凝器5连通；冷凝器5还有冷却介质通道与外部连通，供热器8还有被加热介质通道与外部连通，内燃机A和膨胀机2连接压缩机1并传输动力。
(2)流程上，外部燃料和空气进入内燃机A，在内燃机A气缸内完成包括压缩、燃烧和膨胀在内的一系列过程，内燃机A排放的燃气流经高温热交换器4放热，之后对外排放；冷凝器5的冷凝液经循环泵3升压之后提供给内燃机A作冷却液、吸热升温并部分汽化，而后进入蒸发器6吸热、汽化和过热，之后进入高温热交换器4吸热升温，压缩机1排放的蒸汽进入高温热交换器4吸热升温；高温热交换器4排放的蒸汽流经膨胀机2降压作功，膨胀机2排放的低压蒸汽流经蒸发器6和供热器8逐步放热并降温，之后分成两路——第一路进入压缩机1升压升温，第二路进入冷凝器5放热并冷凝；燃料通过内燃机A提供驱动热负荷，冷却介质通过冷凝器5带走低温热负荷，被加热介质通过供热器8带走中温热负荷；内燃机A和膨胀机2向压缩机1和外部提供动力，形成内燃机型联合循环动力装置。
图9所示的内燃机型联合循环动力装置是这样实现的：
在图1所示的内燃机型联合循环动力装置中，将内燃机A有燃气通道经高温热交换器4与外部连通调整为内燃机A有燃气通道经高温热交换器4和蒸发器6与外部连通；内燃机A排放的燃气流经高温热交换器4和蒸发器6逐步放热降温，之后对外排放；进入蒸发器6的循环介质同时获得低压蒸汽和燃气提供的热负荷、汽化和过热，之后进入高温热交换器4，形成内燃机型联合循环动力装置。
图10所示的内燃机型联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，在图1所示的内燃机型联合循环动力装置中，增加低温回热器和第二循环泵，将冷凝器5有冷凝液管路经循环泵3和内燃机A与蒸发器6连通调整为冷凝器5有冷凝液管路经循环泵3与低温回热器11连通，压缩机1增设中间抽汽通道与低温回热器14连通，低温回热器11再有冷凝液管路经第二循环泵12和内燃机A与蒸发器6连通。
(2)流程上，外部燃料和空气进入内燃机A，在内燃机A气缸内完成包括压缩、燃烧和膨胀在内的一系列过程，内燃机A排放的燃气流经高温热交换器4放热，之后对外排放；冷凝器5的冷凝液经循环泵3升压进入低温回热器11，与来自压缩机1的抽汽混合吸热并升温，抽汽与冷凝液混合之后放热并冷凝；低温回热器11的冷凝液经第二循环泵12升压之后提供给内燃机A作冷却液、吸热升温并部分汽化，而后进入蒸发器6吸热、汽化和过热，随后进入高温热交换器4吸热升温，压缩机1排放的蒸汽进入高温热交换器4吸热升温；高温热交换器4排放的蒸汽流经膨胀机2降压作功，膨胀机2排放的低压蒸汽流经蒸发器6放热并降温，之后分成两路——第一路进入压缩机1，第二路进入冷凝器5放热并冷凝；进入压缩机1的低压蒸汽升压到一定程度之后又分成两路——第一路经中间抽汽通道进入低温回热器11，第二路继续升压升温；燃料通过内燃机A提供驱动热负荷，冷却介质通过冷凝器5带走低温热负荷；内燃机A和膨胀机2向压缩机1和外部提供动力，形成内燃机型联合循环动力装置。
图11所示的内燃机型联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由内燃机、双能压缩机、膨胀增速机、扩压管、高温热交换器、冷凝器和蒸发器所组成；外部有空气通道与内燃机A连通，外部还有燃料通道与内燃机A连通，内燃机A还有燃气通道经高温热交换器4与外部连通；冷凝器5有冷凝液管路经扩压管15和内燃机A与蒸发器6连通之后蒸发器6再有蒸汽通道与高温热交换器4连通，双能压缩机13有蒸汽通道与高温热交换器4连通，高温热交换器4还有蒸汽通道与膨胀增速机14连通，膨胀增速机14还有低压蒸汽通道与蒸发器6连通之后蒸发器6再有低压蒸汽通道分别与双能压缩机13和冷凝器5连通；冷凝器5还有冷却介质通道与外部连通，内燃机A和膨胀增速机14连接双能压缩机13并传输动力。
(2)流程上，外部燃料和空气进入内燃机A，在内燃机A气缸内完成包括压缩、燃烧和膨胀在内的一系列过程，内燃机A排放的燃气流经高温热交换器4放热，之后对外排放；冷凝器5的冷凝液经扩压管15降速升压之后提供给内燃机A作冷却液、吸热升温并部分汽化，而后进入蒸发器6吸热、汽化和过热，再之后进入高温热交换器4吸热升温，双能压缩机13排放的蒸汽进入高温热交换器4吸热升温；高温热交换器4排放的蒸汽流经膨胀增速机14降压作功并增速，膨胀增速机14排放的低压蒸汽流经蒸发器6放热并降温，之后分成两路——第一路进入双能压缩机13升压升温并降速，第二路进入冷凝器5放热并冷凝；燃料通过内燃机A提供驱动热负荷，冷却介质通过冷凝器5带走低温热负荷；内燃机A和膨胀增速机14向双能压缩机13和外部提供动力，形成内燃机型联合循环动力装置。
本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的内燃机型联合循环动力装置，具有如下效果和优势：
(1)内燃机实现燃气高温段的高效利用，技术手段合理。
(2)排放燃气热负荷和冷却热负荷的有效利用过程中，循环工质在低压下完成高温吸热，循环工质与燃气之间温差损失小，有利于提高系统热效率和装置安全性。
(3)冷凝过程实现低温放热，循环工质与环境之间温差损失可控，有效提高热效率。
(4)在保证冷却效果前提下，以汽化方式实现冷却热负荷回收，有利于提高热效率。
(5)设备共用，底部朗肯循环的吸热过程的程度大，有效提高热效率。
(6)核心设备数量少，有利于降低系统投资和提高热效率。
(7)在实现高热效率前提下，可选择低压运行，使装置运行的安全性得到较大幅度提高。
(8)膨胀增速机实现降压，灵活并有效降低动力装置制造难度和成本。
(9)双能压缩机/扩压管实现升压，灵活并有效降低动力装置制造难度和成本。
(10)膨胀增速机、双能压缩机和扩压管组合，有利于提高装置热效率。
(11)提升优质燃料利用价值，有利于扩展优质燃料和高效热动技术应用范围与价值。

Claims (13)

1.内燃机型联合循环动力装置，主要由内燃机、压缩机、膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器和蒸发器所组成；外部有空气通道与内燃机(A)连通，外部还有燃料通道与内燃机(A)连通，内燃机(A)还有燃气通道经高温热交换器(4)与外部连通；冷凝器(5)有冷凝液管路经循环泵(3)和内燃机(A)与蒸发器(6)连通之后蒸发器(6)再有蒸汽通道与高温热交换器(4)连通，压缩机(1)有蒸汽通道与高温热交换器(4)连通，高温热交换器(4)还有蒸汽通道与膨胀机(2)连通，膨胀机(2)还有低压蒸汽通道与蒸发器(6)连通之后蒸发器(6)再有低压蒸汽通道分别与压缩机(1)和冷凝器(5)连通；冷凝器(5)还有冷却介质通道与外部连通，内燃机(A)和膨胀机(2)连接压缩机(1)并传输动力，形成内燃机型联合循环动力装置；其中，或内燃机(A)和膨胀机(2)连接压缩机(1)和循环泵(3)并传输动力。
2.内燃机型联合循环动力装置，是在权利要求1所述的内燃机型联合循环动力装置中，增加高温回热器，将蒸发器(6)有蒸汽通道与高温热交换器(4)连通调整为蒸发器(6)有蒸汽通道经高温回热器(7)与高温热交换器(4)连通，将压缩机(1)有蒸汽通道与高温热交换器(4)连通调整为压缩机(1)有蒸汽通道经高温回热器(7)与高温热交换器(4)连通，形成内燃机型联合循环动力装置。
3.内燃机型联合循环动力装置，主要由内燃机、压缩机、膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器、蒸发器和供热器所组成；外部有空气通道与内燃机(A)连通，外部还有燃料通道与内燃机(A)连通，内燃机(A)还有燃气通道经高温热交换器(4)和蒸发器(6)与外部连通；冷凝器(5)有冷凝液管路经循环泵(3)和内燃机(A)与蒸发器(6)连通之后蒸发器(6)再有蒸汽通道与高温热交换器(4)连通，压缩机(1)有蒸汽通道与高温热交换器(4)连通，高温热交换器(4)还有蒸汽通道与膨胀机(2)连通，膨胀机(2)还有低压蒸汽通道与供热器(8)连通之后供热器(8)再有低压蒸汽通道分别与压缩机(1)和冷凝器(5)连通；冷凝器(5)还有冷却介质通道与外部连通，供热器(8)还有被加热介质通道与外部连通，内燃机(A)和膨胀机(2)连接压缩机(1)并传输动力，形成内燃机型联合循环动力装置；其中，或内燃机(A)和膨胀机(2)连接压缩机(1)和循环泵(3)并传输动力。
4.内燃机型联合循环动力装置，主要由内燃机、压缩机、膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器、蒸发器和第二高温热交换器所组成；外部有空气通道与内燃机(A)连通，外部还有燃料通道与内燃机(A)连通，内燃机(A)还有燃气通道经高温热交换器(4)和第二高温热交换器(9)与外部连通；冷凝器(5)有冷凝液管路经循环泵(3)和内燃机(A)与蒸发器(6)连通之后蒸发器(6)再有蒸汽通道与高温热交换器(4)连通，高温热交换器(4)还有蒸汽通道与膨胀机(2)连通，压缩机(1)有蒸汽通道与第二高温热交换器(9)连通，第二高温热交换器(9)还有蒸汽通道经中间进汽通道与膨胀机(2)连通，膨胀机(2)还有低压蒸汽通道与蒸发器(6)连通之后蒸发器(6)再有低压蒸汽通道分别与压缩机(1)和冷凝器(5)连通；冷凝器(5)还有冷却介质通道与外部连通，内燃机(A)和膨胀机(2)连接压缩机(1)并传输动力，形成内燃机型联合循环动力装置；其中，或内燃机(A)和膨胀机(2)连接压缩机(1)和循环泵(3)并传输动力。
5.内燃机型联合循环动力装置，主要由内燃机、压缩机、膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器和蒸发器所组成；外部有空气通道与内燃机(A)连通，外部还有燃料通道与内燃机(A)连通，内燃机(A)还有燃气通道经高温热交换器(4)与外部连通；冷凝器(5)有冷凝液管路经循环泵(3)和内燃机(A)与蒸发器(6)连通之后蒸发器(6)再有蒸汽通道经中间进汽通道与膨胀机(2)连通，压缩机(1)有蒸汽通道经高温热交换器(4)与膨胀机(2)连通，膨胀机(2)还有低压蒸汽通道与蒸发器(6)连通之后蒸发器(6)再有低压蒸汽通道分别与压缩机(1)和冷凝器(5)连通；冷凝器(5)还有冷却介质通道与外部连通，内燃机(A)和膨胀机(2)连接压缩机(1)并传输动力，形成内燃机型联合循环动力装置；其中，或内燃机(A)和膨胀机(2)连接压缩机(1)和循环泵(3)并传输动力。
6.内燃机型联合循环动力装置，是在权利要求5所述的内燃机型联合循环动力装置中，增加高温回热器，将压缩机(1)有蒸汽通道经高温热交换器(4)与膨胀机(2)连通调整为压缩机(1)有蒸汽通道经高温回热器(7)和高温热交换器(4)与膨胀机(2)连通，将膨胀机(2)有低压蒸汽通道与蒸发器(6)连通调整为膨胀机(2)有低压蒸汽通道经高温回热器(7)与蒸发器(6)连通，形成内燃机型联合循环动力装置。
7.内燃机型联合循环动力装置，主要由内燃机、压缩机、膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器、蒸发器和第二膨胀机所组成；外部有空气通道与内燃机(A)连通，外部还有燃料通道与内燃机(A)连通，内燃机(A)还有燃气通道经高温热交换器(4)与外部连通；冷凝器(5)有冷凝液管路经循环泵(3)和内燃机(A)与蒸发器(6)连通之后蒸发器(6)再有蒸汽通道与第二膨胀机(10)连通，第二膨胀机(10)还有低压蒸汽通道与蒸发器(6)连通，压缩机(1)有蒸汽通道经高温热交换器(4)与膨胀机(2)连通，膨胀机(2)还有低压蒸汽通道与蒸发器(6)连通，蒸发器(6)还有低压蒸汽通道分别与压缩机(1)和冷凝器(5)连通；冷凝器(5)还有冷却介质通道与外部连通，内燃机(A)、膨胀机(2)和第二膨胀机(10)连接压缩机(1)并传输动力，形成内燃机型联合循环动力装置；其中，或内燃机(A)、膨胀机(2)和第二膨胀机(10)连接压缩机(1)和循环泵(3)并传输动力。
8.内燃机型联合循环动力装置，主要由内燃机、压缩机、膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器、蒸发器和供热器所组成；外部有空气通道与内燃机(A)连通，外部还有燃料通道与内燃机(A)连通，内燃机(A)还有燃气通道经高温热交换器(4)与外部连通；冷凝器(5)有冷凝液管路经循环泵(3)和内燃机(A)与蒸发器(6)连通之后蒸发器(6)再有蒸汽通道与高温热交换器(4)连通，压缩机(1)有蒸汽通道与高温热交换器(4)连通，高温热交换器(4)还有蒸汽通道与膨胀机(2)连通，膨胀机(2)还有低压蒸汽通道与蒸发器(6)连通之后蒸发器(6)再有低压蒸汽通道与供热器(8)连通，供热器(8)还有低压蒸汽通道分别与压缩机(1)和冷凝器(5)连通；冷凝器(5)还有冷却介质通道与外部连通，供热器(8)还有被加热介质通道与外部连通，内燃机(A)和膨胀机(2)连接压缩机(1)并传输动力，形成内燃机型联合循环动力装置；其中，或内燃机(A)和膨胀机(2)连接压缩机(1)和循环泵(3)并传输动力。
9.内燃机型联合循环动力装置，是在权利要求1-2、5-8所述的任一一款内燃机型联合循环动力装置中，将内燃机(A)有燃气通道经高温热交换器(4)与外部连通调整为内燃机(A)有燃气通道经高温热交换器(4)和蒸发器(6)与外部连通，形成内燃机型联合循环动力装置。
10.内燃机型联合循环动力装置，是在权利要求4所述的内燃机型联合循环动力装置中，将内燃机(A)有燃气通道经高温热交换器(4)和第二高温热交换器(9)与外部连通调整为内燃机(A)有燃气通道经高温热交换器(4)、第二高温热交换器(9)与和蒸发器(6)外部连通，形成内燃机型联合循环动力装置。
11.内燃机型联合循环动力装置，是在权利要求1-10所述的任一一款内燃机型联合循环动力装置中，增加低温回热器和第二循环泵，将冷凝器(5)有冷凝液管路经循环泵(3)和内燃机(A)与蒸发器(6)连通调整为冷凝器(5)有冷凝液管路经循环泵(3)与低温回热器(11)连通，压缩机(1)增设中间抽汽通道与低温回热器(14)连通，低温回热器(11)再有冷凝液管路经第二循环泵(12)和内燃机(A)与蒸发器(6)连通，形成内燃机型联合循环动力装置。
12.内燃机型联合循环动力装置，主要由内燃机、双能压缩机、膨胀增速机、扩压管、高温热交换器、冷凝器和蒸发器所组成；外部有空气通道与内燃机(A)连通，外部还有燃料通道与内燃机(A)连通，内燃机(A)还有燃气通道经高温热交换器(4)与外部连通；冷凝器(5)有冷凝液管路经扩压管(15)和内燃机(A)与蒸发器(6)连通之后蒸发器(6)再有蒸汽通道与高温热交换器(4)连通，双能压缩机(13)有蒸汽通道与高温热交换器(4)连通，高温热交换器(4)还有蒸汽通道与膨胀增速机(14)连通，膨胀增速机(14)还有低压蒸汽通道与蒸发器(6)连通之后蒸发器(6)再有低压蒸汽通道分别与双能压缩机(13)和冷凝器(5)连通；冷凝器(5)还有冷却介质通道与外部连通，内燃机(A)和膨胀增速机(14)连接双能压缩机(13)并传输动力，形成内燃机型联合循环动力装置。
13.内燃机型联合循环动力装置，是在权利要求12所述的内燃机型联合循环动力装置中，将内燃机(A)有燃气通道经高温热交换器(4)与外部连通调整为内燃机(A)有燃气通道经高温热交换器(4)和蒸发器(6)与外部连通，形成内燃机型联合循环动力装置。
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