CN1598268A - 一种热机联合循环方法和动力系统及其应用 - Google Patents

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张光玉
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Abstract

本发明公开了一种热机联合循环方法和动力系统及其应用，它是燃料先在内燃机内作功，其排出的高温、高含氧尾气被导入外燃机的燃烧室，在外燃机的燃烧室里再补充一定量燃料进行补燃使外燃机作功。这种热机联合循环的动力系统，包括内燃机和外燃机，将内燃机和外燃机串级形成联合循环系统。这种热机联合循环的动力系统可应用于发电机组、热电联供机组、冷热电“三联供”机组和直接动力输出机组。由于利用了高温、高含氧的尾气的热焓，相当于燃烧所需空气被预热到了高温，故采用这种循环，可大幅提高系统的能源转换效率，节约大量燃料，提高动力系统经济性。

Description

一种热机联合循环方法和动力系统及其应用
技术领域
本发明涉及一种热能动力系统，特别是一种热机联合循环方法和动力系统及其应用。
背景技术
目前燃气轮机、柴油机作为技术上成熟可靠的动力设备，已获得广泛应用，但其能量转换效率还较低，只有不到一半的能量转化为有用功，其余能量随尾气作为余热排出；斯特林发动机是一种新型的“外燃”动力装置，不同于内燃机，其燃烧过程是在作功活塞工作腔之外，是一种“外燃机”，这种热机理论上具有最高的能量转换效率，目前也已开始获得应用，但实际效率也还较低。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种提高动力机械系统能源转换效率、节约燃料及其提高动力系统经济性的一种热机联合循环方法及其动力系统。
为了达到上述目的，本发明设计的一种热机联合循环方法是燃料先在内燃机内作功，其排出的高温、高含氧尾气被导入外燃机的燃烧室，这里再补充一定量燃料进行补燃使外燃机作功。
一种热机联合循环的动力系统，包括内燃机和外燃机，其特征是将内燃机和外燃机串级形成联合循环系统，所述的内燃机可以是燃气轮机或柴油机或汽油机，所述的外燃机可以是斯特林发动机。
这种内燃机和外燃机串级形成联合循环系统可以是燃气轮机排气管与斯特林发动机的空气进口相连接。
一种热机联合循环的动力系统的应用，采用内燃机和外燃机串级形成联合循环动力系统构成的发电机组；采用内燃机和外燃机串级形成联合循环动力系统构成的热电联供机组；采用内燃机和外燃机串级形成联合循环动力系统构成的冷、热、电“三联供”机组，在应用于冷、热、电“三联供”机组中时，供冷、供热可以由内燃机和外燃机二者之一驱动的热泵或制冷机组，或是最后一级排热驱动的制冷或热泵机组提供，也可以仅由最后一级排热提供；采用内燃机和外燃机串级形成联合循环动力系统构成的直接动力输出机组。
这种热机联合循环方法是基于燃气轮机过量空气系数较高，排气中氧含量较高，而外燃机的燃烧是在工作活塞的工作腔之外，将高温、高氧含量的内燃机排气导入外燃机(斯特林发动机)燃烧室，再加入适量燃料进行补燃，使燃烧室温度达到斯特林发动机工作所需的热状态，使外燃机正常工作。由于利用了高温、高含氧的尾气的热焓，相当于燃烧所需空气被预热到了高温，故采用这种循环，可大幅提高系统的能源转换效率，节约大量燃料，提高动力系统经济性。
附图说明
图1是所述串级联合循环的原理示意图。
1压气机、2燃烧室、3燃料、4透平、5排气管、6空气进口、7外燃机燃烧室、8燃料进口、9燃料、10排气、11空气。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图对本发明作进一步描述。
实施例1：
如图1所示，本实施例采用的一种热机联合循环方法，是燃料先在内燃机内作功，其排出的高温、高含氧尾气被导入外燃机的燃烧室，在外燃机的燃烧室里再补充一定量燃料进行补燃，燃料在燃室内燃烧、作功，实现热-功转换，使外燃机作功。本实施该方法的热机联合循环的动力系统，采用燃气轮机作内燃机和斯特林发动机作外燃机串级形成联合循环系统，具体是将燃气轮机排气管5与斯特林发动机的空气进口6相连接，空气11在压气机1内被压缩、升压后进入燃烧室2，与进入燃烧室2的燃料3进行燃烧、放热，生成高温高压的燃气进入透平4膨胀作功，驱动透平4转动，从而驱动压气机1并输出轴功，膨胀作功后的燃气通过排气管5由外燃机的空气进口6进入外燃机燃烧室7，与来自燃料进口8的燃料9在此燃烧、作功后成为废气10排出。因为利用了高温排气的热焓，外燃机的燃料消耗量可以下降，整个系统的效率就得以提高。

Claims (9)

1、一种热机联合循环方法，它包括内燃机和外燃机，其特征是燃料先在内燃机内作功，其排出的高温、高含氧尾气被导入外燃机的燃烧室，这里再补充一定量燃料进行补燃使外燃机作功。
2、一种热机联合循环动力系统，它包括内燃机和外燃机，其特征是将内燃机和外燃机串级形成联合循环系统。
3、根据权利要求2所述的一种热机联合循环动力系统，其特征是所述的内燃机是燃气轮机或柴油机或汽油机；所述的外燃机是斯特林发动机。
4、根据权利要求2或3所述的一种热机联合循环动力系统，其特征是所述的内燃机和外燃机串级形成联合循环系统是燃气轮机排气管与斯特林发动机的空气进口相连接。
5、一种热机联合循环动力系统的应用，其特征是采用内燃机和外燃机串级形成联合循环动力系统构成的发电机组。
6、一种热机联合循环动力系统的应用，其特征是采用内燃机和外燃机串级形成联合循环动力系统构成的热电联供机组。
7、一种热机联合循环动力系统的应用，其特征是采用内燃机和外燃机串级形成联合循环动力系统构成的冷、热、电“三联供”机组。
8、根据权利要求6所述的一种热机联合循环动力系统的应用，其特征是在应用于冷、热、电“三联供”机组中时，供冷、供热由内燃机和外燃机二者之一驱动的热泵或制冷机组，或是最后一级排热驱动的制冷或热泵机组提供，或仅由最后一级排热提供。
9、一种热机联合循环动力系统的应用，其特征是采用内燃机和外燃机串级形成联合循环动力系统构成的直接动力输出机组。
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CN110030749A (zh) * 2019-04-22 2019-07-19 吴旻 制冷机构及冷藏库
CN111189260A (zh) * 2018-08-20 2020-05-22 李华玉 联合循环热泵装置

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