CN117404264A - 燃料携同光热双工质联合循环动力装置 - Google Patents

燃料携同光热双工质联合循环动力装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供燃料携同光热双工质联合循环动力装置，属于联合循环热动技术领域。外部有空气通道经压缩机和太阳能集热系统与燃烧室连通，外部还有高品位燃料通道与燃烧室连通，燃烧室还有燃气通道与燃气轮机连通，燃气轮机还有燃气通道经第二蒸发器和蒸发器与外部连通；冷凝器有冷凝液管路经升压泵与蒸发器连通之后蒸发器再有湿蒸汽通道经扩压管与第二蒸发器连通，第二蒸发器还有蒸汽通道经太阳能集热系统和燃烧室与汽轮机连通，汽轮机还有低压蒸汽通道经第二蒸发器和蒸发器与冷凝器连通；冷凝器还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机连接压缩机并传输动力，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。

Description

燃料携同光热双工质联合循环动力装置
技术领域：
本发明属于联合循环热动技术领域。
背景技术：
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；针对燃料燃烧形成的高温热源，需要构建联合循环以得到合理的热效率。不过，由于回热环节负荷大且温差难以调控，从而导致回热环节传热温差损失大——这给装置的热变功效率带来不利影响，需要加以改善。
在常规燃气-蒸汽动力装置中，布雷顿循环和朗肯循环相结合，实现热能的分步利用并得到合理的热变功效率。尽管如此，但深入分析之后发现不足之处：从燃料角度看——由于受限于工作原理或材料性质或设备制造水平等原因，在高品位燃料形成高温热源的燃烧过程中，助燃介质(如空气)温度与燃料定压燃烧温度之间差别大，燃烧过程中存在温差不可逆损失，这导致燃料利用上的质量损失——这给低品位燃料的高价值利用提供了机会。
太阳能通过集热技术手段形成高温光热热源，然后通过蒸汽动力循环或气体-蒸汽联合循环实现热变功——不过，由于受限于工作原理、材料及安全性等因素，太阳能聚集形成的高温热源的应用价值没有得到充分发挥，仍有提升空间。
本着简单、主动、安全、高效地利用能源获得动力的原则，本发明给出了将高品位燃料与太阳能集热系统的光热合理搭配使用，优势互补，显著提升光热热变功效率，降低能耗成本，提升太阳能光热系统应用价值的变压回热型燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
发明内容：
本发明主要目的是要提供燃料携同光热双工质联合循环动力装置，具体发明内容分项阐述如下：
1.燃料携同光热双工质联合循环动力装置，主要由压缩机、燃气轮机、汽轮机、升压泵、太阳能集热系统、燃烧室、冷凝器、扩压管、蒸发器和第二蒸发器所组成；外部有空气通道经压缩机和太阳能集热系统与燃烧室连通，外部还有高品位燃料通道与燃烧室连通，燃烧室还有燃气通道与燃气轮机连通，燃气轮机还有燃气通道经第二蒸发器和蒸发器与外部连通；冷凝器有冷凝液管路经升压泵与蒸发器连通之后蒸发器再有湿蒸汽通道经扩压管与第二蒸发器连通，第二蒸发器还有蒸汽通道经太阳能集热系统和燃烧室与汽轮机连通，汽轮机还有低压蒸汽通道经第二蒸发器和蒸发器与冷凝器连通；冷凝器还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机连接压缩机并传输动力，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
2.燃料携同光热双工质联合循环动力装置，主要由压缩机、燃气轮机、汽轮机、升压泵、太阳能集热系统、燃烧室、冷凝器、扩压管、蒸发器、第二蒸发器和高温回热器所组成；外部有空气通道经压缩机、高温回热器和太阳能集热系统与燃烧室连通，外部还有高品位燃料通道与燃烧室连通，燃烧室还有燃气通道与燃气轮机连通，燃气轮机还有燃气通道经高温回热器、第二蒸发器和蒸发器与外部连通；冷凝器有冷凝液管路经升压泵与蒸发器连通之后蒸发器再有湿蒸汽通道经扩压管与第二蒸发器连通，第二蒸发器还有蒸汽通道经太阳能集热系统和燃烧室与汽轮机连通，汽轮机还有低压蒸汽通道经第二蒸发器和蒸发器与冷凝器连通；冷凝器还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机连接压缩机并传输动力，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
3.燃料携同光热双工质联合循环动力装置，主要由压缩机、燃气轮机、汽轮机、升压泵、太阳能集热系统、燃烧室、冷凝器、扩压管、蒸发器、第二蒸发器和高温回热器所组成；外部有空气通道经压缩机、高温回热器和太阳能集热系统与燃烧室连通，外部还有高品位燃料通道与燃烧室连通，燃烧室还有燃气通道与燃气轮机连通之后燃气轮机再有燃气通道经高温回热器与自身连通，燃气轮机还有燃气通道经第二蒸发器和蒸发器与外部连通；冷凝器有冷凝液管路经升压泵与蒸发器连通之后蒸发器再有湿蒸汽通道经扩压管与第二蒸发器连通，第二蒸发器还有蒸汽通道经太阳能集热系统和燃烧室与汽轮机连通，汽轮机还有低压蒸汽通道经第二蒸发器和蒸发器与冷凝器连通；冷凝器还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机连接压缩机并传输动力，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
4.燃料携同光热双工质联合循环动力装置，主要由压缩机、燃气轮机、汽轮机、升压泵、太阳能集热系统、燃烧室、冷凝器、扩压管、蒸发器、第二蒸发器和高温回热器所组成；外部有空气通道与压缩机连通之后压缩机再有空气通道经高温回热器与自身连通，压缩机还有空气通道经太阳能集热系统与燃烧室连通，外部还有高品位燃料通道与燃烧室连通，燃烧室还有燃气通道与燃气轮机连通，燃气轮机还有燃气通道经高温回热器、第二蒸发器和蒸发器与外部连通；冷凝器有冷凝液管路经升压泵与蒸发器连通之后蒸发器再有湿蒸汽通道经扩压管与第二蒸发器连通，第二蒸发器还有蒸汽通道经太阳能集热系统和燃烧室与汽轮机连通，汽轮机还有低压蒸汽通道经第二蒸发器和蒸发器与冷凝器连通；冷凝器还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机连接压缩机并传输动力，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
5.燃料携同光热双工质联合循环动力装置，主要由压缩机、燃气轮机、汽轮机、升压泵、太阳能集热系统、燃烧室、冷凝器、扩压管、蒸发器、第二蒸发器和高温回热器所组成；外部有空气通道与压缩机连通之后压缩机再有空气通道经高温回热器与自身连通，压缩机还有空气通道经太阳能集热系统与燃烧室连通，外部还有高品位燃料通道与燃烧室连通，燃烧室还有燃气通道与燃气轮机连通之后燃气轮机再有燃气通道经高温回热器与自身连通，燃气轮机还有燃气通道经第二蒸发器和蒸发器与外部连通；冷凝器有冷凝液管路经升压泵与蒸发器连通之后蒸发器再有湿蒸汽通道经扩压管与第二蒸发器连通，第二蒸发器还有蒸汽通道经太阳能集热系统和燃烧室与汽轮机连通，汽轮机还有低压蒸汽通道经第二蒸发器和蒸发器与冷凝器连通；冷凝器还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机连接压缩机并传输动力，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
6.燃料携同光热双工质联合循环动力装置，是在第1-5项所述的任一一款燃料携同光热双工质联合循环动力装置中，增加新增加热炉和新增热源回热器，将太阳能集热系统有空气通道与燃烧室连通调整为太阳能集热系统有空气通道经新增加热炉与燃烧室连通，将太阳能集热系统有蒸汽通道与燃烧室连通调整为太阳能集热系统有蒸汽通道经新增加热炉与燃烧室连通；外部有中品位燃料通道与新增加热炉连通，外部还有空气通道经新增热源回热器与新增加热炉连通，新增加热炉还有燃气通道经新增热源回热器与外部连通，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
7.燃料携同光热双工质联合循环动力装置，是在第1-5项所述的任一一款燃料携同光热双工质联合循环动力装置中，增加新增燃烧室，将太阳能集热系统有空气通道与燃烧室连通调整为太阳能集热系统有空气通道与新增燃烧室连通，将太阳能集热系统有蒸汽通道与燃烧室连通调整为太阳能集热系统有蒸汽通道经新增燃烧室与燃烧室连通；外部有中品位燃料通道与新增燃烧室连通，新增燃烧室还有燃气通道与燃烧室连通，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
8.燃料携同光热双工质联合循环动力装置，是在第1、4-5项所述的任一一款燃料携同光热双工质联合循环动力装置中，增加新增燃烧室，将太阳能集热系统有空气通道与燃烧室连通调整为太阳能集热系统有空气通道与新增燃烧室连通，外部有中品位燃料通道与新增燃烧室连通，新增燃烧室还有燃气通道与燃烧室连通，将太阳能集热系统有蒸汽通道与燃烧室连通调整为太阳能集热系统有蒸汽通道经新增燃烧室与燃烧室连通；压缩机增设空气通道经太阳能集热系统和新增燃烧室与燃烧室连通，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
9.燃料携同光热双工质联合循环动力装置，是在第2或第3项所述的燃料携同光热双工质联合循环动力装置中，增加新增燃烧室，将太阳能集热系统有空气通道与燃烧室连通调整为太阳能集热系统有空气通道与新增燃烧室连通，外部有中品位燃料通道与新增燃烧室连通，新增燃烧室还有燃气通道与燃烧室连通，将太阳能集热系统有蒸汽通道与燃烧室连通调整为太阳能集热系统有蒸汽通道经新增燃烧室与燃烧室连通；压缩机增设空气通道经高温回热器、太阳能集热系统和新增燃烧室与燃烧室连通，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
10.燃料携同光热双工质联合循环动力装置，是在第1-5项所述的任一一款燃料携同光热双工质联合循环动力装置中，增加新增燃烧室，将太阳能集热系统有空气通道与燃烧室连通调整为太阳能集热系统有空气通道分成两路——第一路与新增燃烧室连通和第二路经新增燃烧室与燃烧室连通，外部有中品位燃料通道与新增燃烧室连通，新增燃烧室还有燃气通道与燃烧室连通；将太阳能集热系统有蒸汽通道与燃烧室连通调整为太阳能集热系统有蒸汽通道经新增燃烧室与燃烧室连通，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
11.燃料携同光热双工质联合循环动力装置，是在第1-10项所述的任一一款燃料携同光热双工质联合循环动力装置中，增加膨胀增速机并取代汽轮机，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
12.燃料携同光热双工质联合循环动力装置，是在第1-10项所述的任一一款燃料携同光热双工质联合循环动力装置中，增加膨胀增速机并取代汽轮机，增加新增扩压管并取代升压泵，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
附图说明：
图1是依据本发明所提供的燃料携同光热双工质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燃料携同光热双工质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燃料携同光热双工质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燃料携同光热双工质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燃料携同光热双工质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燃料携同光热双工质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燃料携同光热双工质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燃料携同光热双工质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燃料携同光热双工质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燃料携同光热双工质联合循环动力装置第10种原则性热力系统图。
图中，1-压缩机，2-燃气轮机，3-汽轮机，4-升压泵，5-太阳能集热系统，6-燃烧室，7-冷凝器，8-扩压管，9-蒸发器，10-第二蒸发器，11-高温回热器；A-新增加热炉，B-新增热源回热器，C-新增燃烧室，D-膨胀增速机，E-新增扩压管。
关于低品位燃料、中品位燃料、高品位燃料和太阳能集热系统，给出如下说明：
(1)低品位燃料：低品位燃料指的是燃烧产物难以形成较高温度的高温热源的燃料。
(2)高品位燃料：高品位燃料指的是燃烧产物能够形成较高温度的高温热源的燃料。
(3)中品位燃料：指的是燃烧产物所能够形成的最高温度介于高品位燃料和低品位燃料的燃烧产物所能够形成的最高温度之间的燃料。
(4)本发明申请中的太阳能集热系统，又称太阳能供热系统，是指利用集热器将太阳辐射能转换成高温热能(简称光热)用来向热力循环系统提供驱动热负荷的供热系统；其主要由集热器及相关必要辅助设施构成。
太阳能集热系统的类型，包括但不限于：①聚光型太阳能集热系统，当前主要有槽式、塔式和蝶式三种系统；②非聚光型太阳能集热系统，现阶段有太阳池、太阳能烟筒等系统。
(5)太阳能集热系统的供热方式，当前主要有两种：①将太阳能转换成的高温热能直接提供给流经太阳能集热系统的循环工质/工作介质/助燃空气；②将太阳能转换成的高温热能，首先提供给自身循环回路工作介质，然后由工作介质通过热交换器提供给流经太阳能集热系统的循环工质/工作介质/助燃空气。
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所示的燃料携同光热双工质联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由压缩机、燃气轮机、汽轮机、升压泵、太阳能集热系统、燃烧室、冷凝器、扩压管、蒸发器和第二蒸发器所组成；外部有空气通道经压缩机1和太阳能集热系统5与燃烧室6连通，外部还有高品位燃料通道与燃烧室6连通，燃烧室6还有燃气通道与燃气轮机2连通，燃气轮机2还有燃气通道经第二蒸发器10和蒸发器9与外部连通；冷凝器7有冷凝液管路经升压泵4与蒸发器9连通之后蒸发器9再有湿蒸汽通道经扩压管8与第二蒸发器10连通，第二蒸发器10还有蒸汽通道经太阳能集热系统5和燃烧室6与汽轮机3连通，汽轮机3还有低压蒸汽通道经第二蒸发器10和蒸发器9与冷凝器7连通；冷凝器7还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机2连接压缩机1并传输动力。
(2)流程上，外部空气流经压缩机1升压升温，流经太阳能集热系统5吸热升温，之后进入燃烧室6；外部高品位燃料进入燃烧室6，燃料和空气在燃烧室6内混合并燃烧生成高温燃气；燃烧室6的燃气放热于流经其内的蒸汽，流经燃气轮机2降压作功，流经第二蒸发器10和蒸发器9逐步放热降温，之后对外排放；冷凝器7的冷凝液经升压泵4升压之后进入蒸发器9吸热升温、部分汽化和增速，流经扩压管8降速升压，流经第二蒸发器10吸热汽化，流经太阳能集热系统5和燃烧室6逐步吸热升温，流经汽轮机3降压作功，流经第二蒸发器10和蒸发器9逐步放热降温，之后进入冷凝器7放热冷凝；太阳能通过太阳能集热系统5提供驱动热负荷，高品位燃料通过燃烧室6提供驱动热负荷，冷却介质通过冷凝器7带走低温热负荷，空气和燃气通过进出流程带走少许排放热负荷；燃气轮机2和汽轮机3向压缩机1和外部提供动力，或燃气轮机2和汽轮机3向压缩机1、升压泵4和外部提供动力，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
图2所示的燃料携同光热双工质联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由压缩机、燃气轮机、汽轮机、升压泵、太阳能集热系统、燃烧室、冷凝器、扩压管、蒸发器、第二蒸发器和高温回热器所组成；外部有空气通道经压缩机1、高温回热器11和太阳能集热系统5与燃烧室6连通，外部还有高品位燃料通道与燃烧室6连通，燃烧室6还有燃气通道与燃气轮机2连通，燃气轮机2还有燃气通道经高温回热器11、第二蒸发器10和蒸发器9与外部连通；冷凝器7有冷凝液管路经升压泵4与蒸发器9连通之后蒸发器9再有湿蒸汽通道经扩压管8与第二蒸发器10连通，第二蒸发器10还有蒸汽通道经太阳能集热系统5和燃烧室6与汽轮机3连通，汽轮机3还有低压蒸汽通道经第二蒸发器10和蒸发器9与冷凝器7连通；冷凝器7还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机2连接压缩机1并传输动力。
(2)流程上，与图1所示的燃料携同光热双工质联合循环动力装置相比较，不同之处在于：外部空气流经压缩机1升压升温，流经高温回热器11和太阳能集热系统5逐步吸热升温，之后进入燃烧室6；外部高品位燃料进入燃烧室6，燃料和空气在燃烧室6内混合并燃烧生成高温燃气；燃烧室6的燃气放热于流经其内的蒸汽，流经燃气轮机2降压作功，流经高温回热器11、第二蒸发器10和蒸发器9逐步放热降温，之后对外排放，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
图3所示的燃料携同光热双工质联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由压缩机、燃气轮机、汽轮机、升压泵、太阳能集热系统、燃烧室、冷凝器、扩压管、蒸发器、第二蒸发器和高温回热器所组成；外部有空气通道经压缩机1、高温回热器11和太阳能集热系统5与燃烧室6连通，外部还有高品位燃料通道与燃烧室6连通，燃烧室6还有燃气通道与燃气轮机2连通之后燃气轮机2再有燃气通道经高温回热器11与自身连通，燃气轮机2还有燃气通道经第二蒸发器10和蒸发器9与外部连通；冷凝器7有冷凝液管路经升压泵4与蒸发器9连通之后蒸发器9再有湿蒸汽通道经扩压管8与第二蒸发器10连通，第二蒸发器10还有蒸汽通道经太阳能集热系统5和燃烧室6与汽轮机3连通，汽轮机3还有低压蒸汽通道经第二蒸发器10和蒸发器9与冷凝器7连通；冷凝器7还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机2连接压缩机1并传输动力。
(2)流程上，与图1所示的燃料携同光热双工质联合循环动力装置相比较，不同之处在于：外部空气流经压缩机1升压升温，流经高温回热器11和太阳能集热系统5逐步吸热升温，之后进入燃烧室6；外部高品位燃料进入燃烧室6，燃料和空气在燃烧室6内混合并燃烧生成高温燃气，燃烧室6的燃气放热于流经其内的蒸汽，进入燃气轮机2降压作功至一定程度之后流经高温回热器11放热降温，然后进入燃气轮机2继续降压作功，再之后流经第二蒸发器10和蒸发器9逐步放热降温并对外排放，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
图4所示的燃料携同光热双工质联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由压缩机、燃气轮机、汽轮机、升压泵、太阳能集热系统、燃烧室、冷凝器、扩压管、蒸发器、第二蒸发器和高温回热器所组成；外部有空气通道与压缩机1连通之后压缩机1再有空气通道经高温回热器11与自身连通，压缩机1还有空气通道经太阳能集热系统5与燃烧室6连通，外部还有高品位燃料通道与燃烧室6连通，燃烧室6还有燃气通道与燃气轮机2连通，燃气轮机2还有燃气通道经高温回热器11、第二蒸发器10和蒸发器9与外部连通；冷凝器7有冷凝液管路经升压泵4与蒸发器9连通之后蒸发器9再有湿蒸汽通道经扩压管8与第二蒸发器10连通，第二蒸发器10还有蒸汽通道经太阳能集热系统5和燃烧室6与汽轮机3连通，汽轮机3还有低压蒸汽通道经第二蒸发器10和蒸发器9与冷凝器7连通；冷凝器7还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机2连接压缩机1并传输动力。
(2)流程上，与图1所示的燃料携同光热双工质联合循环动力装置相比较，不同之处在于：外部空气进入压缩机1升压升温，至一定程度之后流经高温回热器11吸热升温，然后进入压缩机1继续升压升温；压缩机1排放的空气流经太阳能集热系统5吸热升温，之后进入燃烧室6；外部高品位燃料进入燃烧室6，燃料和空气在燃烧室6内混合并燃烧生成高温燃气，燃烧室6的燃气放热于流经其内的蒸汽，流经燃气轮机2降压作功，流经高温回热器11、第二蒸发器10和蒸发器9逐步放热降温，之后对外排放，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
图5所示的燃料携同光热双工质联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由压缩机、燃气轮机、汽轮机、升压泵、太阳能集热系统、燃烧室、冷凝器、扩压管、蒸发器、第二蒸发器和高温回热器所组成；外部有空气通道与压缩机1连通之后压缩机1再有空气通道经高温回热器11与自身连通，压缩机1还有空气通道经太阳能集热系统5与燃烧室6连通，外部还有高品位燃料通道与燃烧室6连通，燃烧室6还有燃气通道与燃气轮机2连通之后燃气轮机2再有燃气通道经高温回热器11与自身连通，燃气轮机2还有燃气通道经第二蒸发器10和蒸发器9与外部连通；冷凝器7有冷凝液管路经升压泵4与蒸发器9连通之后蒸发器9再有湿蒸汽通道经扩压管8与第二蒸发器10连通，第二蒸发器10还有蒸汽通道经太阳能集热系统5和燃烧室6与汽轮机3连通，汽轮机3还有低压蒸汽通道经第二蒸发器10和蒸发器9与冷凝器7连通；冷凝器7还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机2连接压缩机1并传输动力。
(2)流程上，与图1所示的燃料携同光热双工质联合循环动力装置相比较，不同之处在于：外部空气进入压缩机1升压升温，至一定程度之后流经高温回热器11吸热升温，然后进入压缩机1继续升压升温；压缩机1排放的空气流经太阳能集热系统5吸热升温，之后进入燃烧室6；外部高品位燃料进入燃烧室6，燃料和空气在燃烧室6内混合并燃烧生成高温燃气，燃烧室6的燃气放热于流经其内的蒸汽，进入燃气轮机2降压作功至一定程度之后流经高温回热器11放热降温，再之后进入燃气轮机2继续降压作功；燃气轮机2排放的燃气流经第二蒸发器10和蒸发器9逐步放热降温，之后对外排放，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
图6所示的燃料携同光热双工质联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，在图1所示的燃料携同光热双工质联合循环动力装置中，增加新增加热炉和新增热源回热器，将太阳能集热系统5有空气通道与燃烧室6连通调整为太阳能集热系统5有空气通道经新增加热炉A与燃烧室6连通，将太阳能集热系统5有蒸汽通道与燃烧室6连通调整为太阳能集热系统5有蒸汽通道经新增加热炉A与燃烧室6连通；外部有中品位燃料通道与新增加热炉A连通，外部还有空气通道经新增热源回热器B与新增加热炉A连通，新增加热炉A还有燃气通道经新增热源回热器B与外部连通。
(2)流程上，与图1所示的燃料携同光热双工质联合循环动力装置相比较，不同之处在于：外部中品位燃料进入新增加热炉A，外部空气流经新增热源回热器B吸热升温之后进入新增加热炉A，中品位燃料和空气在新增加热炉A内混合并燃烧生成温度较高的燃气，新增加热炉A内的燃气放热于流经其内的空气和蒸汽，之后流经新增热源回热器B放热降温和对外排放；压缩机1排放的空气流经太阳能集热系统5和新增加热炉A逐步吸热升温之后进入燃烧室6，外部高品位燃料进入燃烧室6，燃料和空气在燃烧室6内混合并燃烧生成高温燃气，高温燃气放热于流经其内的蒸汽之后进入燃气轮机2降压作功；第二蒸发器10排放的蒸汽流经太阳能集热系统5、新增加热炉A和燃烧室6逐步吸热升温，之后进入汽轮机3；增加的中品位燃料通过新增加热炉A提供驱动热负荷，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
图7所示的燃料携同光热双工质联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，在图1所示的燃料携同光热双工质联合循环动力装置中，增加新增燃烧室，将太阳能集热系统5有空气通道与燃烧室6连通调整为太阳能集热系统5有空气通道与新增燃烧室C连通，将太阳能集热系统5有蒸汽通道与燃烧室6连通调整为太阳能集热系统5有蒸汽通道经新增燃烧室C与燃烧室6连通；外部有中品位燃料通道与新增燃烧室C连通，新增燃烧室C还有燃气通道与燃烧室6连通。
(2)流程上，与图1所示的燃料携同光热双工质联合循环动力装置相比较，不同之处在于：压缩机1排放的空气流经太阳能集热系统5吸热升温，之后进入新增燃烧室C；外部中品位燃料进入新增加热炉A，燃料和空气在新增加热炉A内混合并燃烧生成温度较高且富含空气的燃气，新增加热炉A内的燃气放热于流经其内的蒸汽并降温，之后进入燃烧室6；外部高品位燃料进入燃烧室6，燃料和空气在燃烧室6内混合并燃烧生成高温燃气，高温燃气放热于流经其内的蒸汽，之后进入燃气轮机2降压作功；第二蒸发器10排放的蒸汽流经太阳能集热系统5、新增加热炉A和燃烧室6逐步吸热升温，之后进入汽轮机3；增加的中品位燃料通过新增加热炉A提供驱动热负荷，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
图8所示的燃料携同光热双工质联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，在图1所示的燃料携同光热双工质联合循环动力装置中，增加新增燃烧室，将太阳能集热系统5有空气通道与燃烧室6连通调整为太阳能集热系统5有空气通道与新增燃烧室C连通，外部有中品位燃料通道与新增燃烧室C连通，新增燃烧室C还有燃气通道与燃烧室6连通，将太阳能集热系统5有蒸汽通道与燃烧室6连通调整为太阳能集热系统5有蒸汽通道经新增燃烧室C与燃烧室6连通；压缩机1增设空气通道经太阳能集热系统5和新增燃烧室C与燃烧室6连通。
(2)流程上，与图1所示的燃料携同光热双工质联合循环动力装置相比较，不同之处在于：压缩机1排放的空气分成两路——第一路流经太阳能集热系统5吸热升温之后进入新增燃烧室C，第二路流经太阳能集热系统5和新增燃烧室C逐步吸热升温之后进入燃烧室6；外部中品位燃料进入新增加热炉A，燃料和空气在新增加热炉A内混合并燃烧生成温度较高的初段燃气，新增加热炉A内的初段燃气放热于流经其内的空气和蒸汽，之后进入燃烧室6；外部高品位燃料进入燃烧室6，燃料、空气和初段燃气在燃烧室6内混合并燃烧生成高温燃气，高温燃气放热于流经其内的蒸汽之后进入燃气轮机2降压作功；第二蒸发器10排放的蒸汽流经太阳能集热系统5、新增加热炉A和燃烧室6逐步吸热升温，之后进入汽轮机3；增加的中品位燃料通过新增加热炉A提供驱动热负荷，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
图9所示的燃料携同光热双工质联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，在图1所示的燃料携同光热双工质联合循环动力装置中，增加新增燃烧室，将太阳能集热系统5有空气通道与燃烧室6连通调整为太阳能集热系统5有空气通道分成两路——第一路与新增燃烧室C连通和第二路经新增燃烧室C与燃烧室6连通，外部有中品位燃料通道与新增燃烧室C连通，新增燃烧室C还有燃气通道与燃烧室6连通；将太阳能集热系统5有蒸汽通道与燃烧室6连通调整为太阳能集热系统5有蒸汽通道经新增燃烧室C与燃烧室6连通。
(2)流程上，与图1所示的燃料携同光热双工质联合循环动力装置相比较，不同之处在于：压缩机1排放的空气流经太阳能集热系统5吸热升温之后分成两路——第一路进入新增燃烧室C，第二路流经新增燃烧室C吸热升温之后进入燃烧室6；外部中品位燃料进入新增加热炉A，燃料和空气在新增加热炉A内混合并燃烧生成温度较高的初段燃气，新增加热炉A内的初段燃气放热于流经其内的空气和蒸汽，之后进入燃烧室6；外部高品位燃料进入燃烧室6，燃料、空气和初段燃气在燃烧室6内混合并燃烧生成高温燃气，高温燃气放热于流经其内的蒸汽之后进入燃气轮机2降压作功；第二蒸发器10排放的蒸汽流经太阳能集热系统5、新增加热炉A和燃烧室6逐步吸热升温，之后进入汽轮机3；增加的中品位燃料通过新增加热炉A提供驱动热负荷，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
图10所示的燃料携同光热双工质联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，在图2所示的燃料携同光热双工质联合循环动力装置中，增加膨胀增速机D并取代汽轮机3，增加新增扩压管E并取代升压泵4。
(2)流程上，与图2所示的燃料携同光热双工质联合循环动力装置相比较，不同之处在于：冷凝器7的冷凝液经新增扩压管E降速升压，流经蒸发器9吸热升温和部分汽化，流经扩压管8降速升压，流经第二蒸发器10吸热和汽化，流经太阳能集热系统5和燃烧室6逐步吸热升温，流经膨胀增速机D降压作功并增速，流经第二蒸发器10和蒸发器9逐步放热降温，再之后进入冷凝器7放热冷凝；燃气轮机2和膨胀增速机C向压缩机1和外部提供动力，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的燃料携同光热双工质联合循环动力装置，具有如下效果和优势：
(1)循环工质低压变温吸热，吸热环节温差损失小，有利于提高热效率和装置安全性。
(2)循环工质低温相变放热，放热环节温差损失可控，有利于提高热效率。
(3)利用工质特性，采用简单技术手段显著提升回热过程温差利用水平，提高热效率。
(4)利用扩压管完成变压回热过程，过程可逆化程度高，有效降低过程不可逆损失。
(5)技术手段简单可靠，有效提高装置安全性，有效降低装置制造成本。
(6)高品位燃料携同中/低品位燃料共同实现高效率热变功，大幅度提升中/低品位燃料转换为机械能的经济价值，有效降低燃料成本。
(7)提供多种回热技术手段，有效提升装置在功率、热效率、升压比等多方面的协调性。
(8)布雷顿循环和朗肯循环共同获取高温热负荷，相对降低压缩机负荷且幅度大；有利于提升热效率，有利于降低装置成本和构建大负荷燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
(9)结构简单，流程合理，方案丰富；有利于降低装置的制造成本和扩展技术应用范围，有利于大幅扩展燃料携同光热双工质联合循环动力装置的应用范围。

Claims (12)

1.燃料携同光热双工质联合循环动力装置，主要由压缩机、燃气轮机、汽轮机、升压泵、太阳能集热系统、燃烧室、冷凝器、扩压管、蒸发器和第二蒸发器所组成；外部有空气通道经压缩机(1)和太阳能集热系统(5)与燃烧室(6)连通，外部还有高品位燃料通道与燃烧室(6)连通，燃烧室(6)还有燃气通道与燃气轮机(2)连通，燃气轮机(2)还有燃气通道经第二蒸发器(10)和蒸发器(9)与外部连通；冷凝器(7)有冷凝液管路经升压泵(4)与蒸发器(9)连通之后蒸发器(9)再有湿蒸汽通道经扩压管(8)与第二蒸发器(10)连通，第二蒸发器(10)还有蒸汽通道经太阳能集热系统(5)和燃烧室(6)与汽轮机(3)连通，汽轮机(3)还有低压蒸汽通道经第二蒸发器(10)和蒸发器(9)与冷凝器(7)连通；冷凝器(7)还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机(2)连接压缩机(1)并传输动力，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
2.燃料携同光热双工质联合循环动力装置，主要由压缩机、燃气轮机、汽轮机、升压泵、太阳能集热系统、燃烧室、冷凝器、扩压管、蒸发器、第二蒸发器和高温回热器所组成；外部有空气通道经压缩机(1)、高温回热器(11)和太阳能集热系统(5)与燃烧室(6)连通，外部还有高品位燃料通道与燃烧室(6)连通，燃烧室(6)还有燃气通道与燃气轮机(2)连通，燃气轮机(2)还有燃气通道经高温回热器(11)、第二蒸发器(10)和蒸发器(9)与外部连通；冷凝器(7)有冷凝液管路经升压泵(4)与蒸发器(9)连通之后蒸发器(9)再有湿蒸汽通道经扩压管(8)与第二蒸发器(10)连通，第二蒸发器(10)还有蒸汽通道经太阳能集热系统(5)和燃烧室(6)与汽轮机(3)连通，汽轮机(3)还有低压蒸汽通道经第二蒸发器(10)和蒸发器(9)与冷凝器(7)连通；冷凝器(7)还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机(2)连接压缩机(1)并传输动力，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
3.燃料携同光热双工质联合循环动力装置，主要由压缩机、燃气轮机、汽轮机、升压泵、太阳能集热系统、燃烧室、冷凝器、扩压管、蒸发器、第二蒸发器和高温回热器所组成；外部有空气通道经压缩机(1)、高温回热器(11)和太阳能集热系统(5)与燃烧室(6)连通，外部还有高品位燃料通道与燃烧室(6)连通，燃烧室(6)还有燃气通道与燃气轮机(2)连通之后燃气轮机(2)再有燃气通道经高温回热器(11)与自身连通，燃气轮机(2)还有燃气通道经第二蒸发器(10)和蒸发器(9)与外部连通；冷凝器(7)有冷凝液管路经升压泵(4)与蒸发器(9)连通之后蒸发器(9)再有湿蒸汽通道经扩压管(8)与第二蒸发器(10)连通，第二蒸发器(10)还有蒸汽通道经太阳能集热系统(5)和燃烧室(6)与汽轮机(3)连通，汽轮机(3)还有低压蒸汽通道经第二蒸发器(10)和蒸发器(9)与冷凝器(7)连通；冷凝器(7)还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机(2)连接压缩机(1)并传输动力，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
4.燃料携同光热双工质联合循环动力装置，主要由压缩机、燃气轮机、汽轮机、升压泵、太阳能集热系统、燃烧室、冷凝器、扩压管、蒸发器、第二蒸发器和高温回热器所组成；外部有空气通道与压缩机(1)连通之后压缩机(1)再有空气通道经高温回热器(11)与自身连通，压缩机(1)还有空气通道经太阳能集热系统(5)与燃烧室(6)连通，外部还有高品位燃料通道与燃烧室(6)连通，燃烧室(6)还有燃气通道与燃气轮机(2)连通，燃气轮机(2)还有燃气通道经高温回热器(11)、第二蒸发器(10)和蒸发器(9)与外部连通；冷凝器(7)有冷凝液管路经升压泵(4)与蒸发器(9)连通之后蒸发器(9)再有湿蒸汽通道经扩压管(8)与第二蒸发器(10)连通，第二蒸发器(10)还有蒸汽通道经太阳能集热系统(5)和燃烧室(6)与汽轮机(3)连通，汽轮机(3)还有低压蒸汽通道经第二蒸发器(10)和蒸发器(9)与冷凝器(7)连通；冷凝器(7)还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机(2)连接压缩机(1)并传输动力，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
5.燃料携同光热双工质联合循环动力装置，主要由压缩机、燃气轮机、汽轮机、升压泵、太阳能集热系统、燃烧室、冷凝器、扩压管、蒸发器、第二蒸发器和高温回热器所组成；外部有空气通道与压缩机(1)连通之后压缩机(1)再有空气通道经高温回热器(11)与自身连通，压缩机(1)还有空气通道经太阳能集热系统(5)与燃烧室(6)连通，外部还有高品位燃料通道与燃烧室(6)连通，燃烧室(6)还有燃气通道与燃气轮机(2)连通之后燃气轮机(2)再有燃气通道经高温回热器(11)与自身连通，燃气轮机(2)还有燃气通道经第二蒸发器(10)和蒸发器(9)与外部连通；冷凝器(7)有冷凝液管路经升压泵(4)与蒸发器(9)连通之后蒸发器(9)再有湿蒸汽通道经扩压管(8)与第二蒸发器(10)连通，第二蒸发器(10)还有蒸汽通道经太阳能集热系统(5)和燃烧室(6)与汽轮机(3)连通，汽轮机(3)还有低压蒸汽通道经第二蒸发器(10)和蒸发器(9)与冷凝器(7)连通；冷凝器(7)还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机(2)连接压缩机(1)并传输动力，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
6.燃料携同光热双工质联合循环动力装置，是在权利要求1-5所述的任一一款燃料携同光热双工质联合循环动力装置中，增加新增加热炉和新增热源回热器，将太阳能集热系统(5)有空气通道与燃烧室(6)连通调整为太阳能集热系统(5)有空气通道经新增加热炉(A)与燃烧室(6)连通，将太阳能集热系统(5)有蒸汽通道与燃烧室(6)连通调整为太阳能集热系统(5)有蒸汽通道经新增加热炉(A)与燃烧室(6)连通；外部有中品位燃料通道与新增加热炉(A)连通，外部还有空气通道经新增热源回热器(B)与新增加热炉(A)连通，新增加热炉(A)还有燃气通道经新增热源回热器(B)与外部连通，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
7.燃料携同光热双工质联合循环动力装置，是在权利要求1-5所述的任一一款燃料携同光热双工质联合循环动力装置中，增加新增燃烧室，将太阳能集热系统(5)有空气通道与燃烧室(6)连通调整为太阳能集热系统(5)有空气通道与新增燃烧室(C)连通，将太阳能集热系统(5)有蒸汽通道与燃烧室(6)连通调整为太阳能集热系统(5)有蒸汽通道经新增燃烧室(C)与燃烧室(6)连通；外部有中品位燃料通道与新增燃烧室(C)连通，新增燃烧室(C)还有燃气通道与燃烧室(6)连通，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
8.燃料携同光热双工质联合循环动力装置，是在权利要求1、4-5所述的任一一款燃料携同光热双工质联合循环动力装置中，增加新增燃烧室，将太阳能集热系统(5)有空气通道与燃烧室(6)连通调整为太阳能集热系统(5)有空气通道与新增燃烧室(C)连通，外部有中品位燃料通道与新增燃烧室(C)连通，新增燃烧室(C)还有燃气通道与燃烧室(6)连通，将太阳能集热系统(5)有蒸汽通道与燃烧室(6)连通调整为太阳能集热系统(5)有蒸汽通道经新增燃烧室(C)与燃烧室(6)连通；压缩机(1)增设空气通道经太阳能集热系统(5)和新增燃烧室(C)与燃烧室(6)连通，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
9.燃料携同光热双工质联合循环动力装置，是在权利要求2或权利要求3所述的燃料携同光热双工质联合循环动力装置中，增加新增燃烧室，将太阳能集热系统(5)有空气通道与燃烧室(6)连通调整为太阳能集热系统(5)有空气通道与新增燃烧室(C)连通，外部有中品位燃料通道与新增燃烧室(C)连通，新增燃烧室(C)还有燃气通道与燃烧室(6)连通，将太阳能集热系统(5)有蒸汽通道与燃烧室(6)连通调整为太阳能集热系统(5)有蒸汽通道经新增燃烧室(C)与燃烧室(6)连通；压缩机(1)增设空气通道经高温回热器(11)、太阳能集热系统(5)和新增燃烧室(C)与燃烧室(6)连通，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
10.燃料携同光热双工质联合循环动力装置，是在权利要求1-5所述的任一一款燃料携同光热双工质联合循环动力装置中，增加新增燃烧室，将太阳能集热系统(5)有空气通道与燃烧室(6)连通调整为太阳能集热系统(5)有空气通道分成两路——第一路与新增燃烧室(C)连通和第二路经新增燃烧室(C)与燃烧室(6)连通，外部有中品位燃料通道与新增燃烧室(C)连通，新增燃烧室(C)还有燃气通道与燃烧室(6)连通；将太阳能集热系统(5)有蒸汽通道与燃烧室(6)连通调整为太阳能集热系统(5)有蒸汽通道经新增燃烧室(C)与燃烧室(6)连通，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
11.燃料携同光热双工质联合循环动力装置，是在权利要求1-10所述的任一一款燃料携同光热双工质联合循环动力装置中，增加膨胀增速机(D)并取代汽轮机(3)，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
12.燃料携同光热双工质联合循环动力装置，是在权利要求1-10所述的任一一款燃料携同光热双工质联合循环动力装置中，增加膨胀增速机(D)并取代汽轮机(3)，增加新增扩压管(E)并取代升压泵(4)，形成燃料携同光热双工质联合循环动力装置。
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