CN1730916A - 二氧化碳汽轮发动机 - Google Patents

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CN1730916A CN 200510017973 CN200510017973A CN1730916A CN 1730916 A CN1730916 A CN 1730916A CN 200510017973 CN200510017973 CN 200510017973 CN 200510017973 A CN200510017973 A CN 200510017973A CN 1730916 A CN1730916 A CN 1730916A
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张英凡
张丰奎
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Abstract

本发明为解决能源和环境方面技术问题提供一种二氧化碳汽轮发动机。其技术特征是利用燃煤工业废气二氧化碳低温气化代替高温水蒸汽。二氧化碳吸热少冷却快，五十度以上超临界；无毒无味，不腐不燃，比热容小，大分子量，低温气化，高速膨胀，超导传热，冲击力强，是代替水蒸汽的理想气体。改进传统能源利用方式，改换传热工作介质，改造现有燃煤发电。研发新型动力装置，突破能源技术关键，有利于科技进步和经济社会的可持续发展。

Description

二氧化碳汽轮发动机
                 技术领域
本发明要求保护的技术方案属热工机械制造行业和环保能源领域，其技术特征是用低温气化的二氧化碳(CO2)代替高温的水蒸气(H2O)做热力循环工作介质的二氧化碳汽轮发动机。
                 背景技术
现有汽轮发动机是高温500℃以上超临界水蒸汽做热力循环，用于发电、轮船和交通运输的大型动力。存在有以下的缺陷：(一)需要大量燃料煤和石油，每发电1万KW，需耗煤4吨；(二)消耗大量的水资源，每发电1万KW需耗费水3吨；(三)需大型配套锅炉，设备费用增加；(四)冷却塔、供水站、存煤场占地面积大；(五)煤燃后大量排放污染气体，破坏生态环境；(六)温室气体二氧化碳大量排放，促使地球变暖，危及人类正常生活。
                发明内容
本发明要解决能源与环境的技术问题提供一种二氧化碳汽轮发动机。
本发明为解决技术问题采取的技术方案是用低温气化的二氧化碳代替高温的水蒸汽进行热力循环。CO2临界温度33℃，超过50℃以上就膨胀作功，而水蒸汽临界点372℃，超临界就需500℃以上。采取的技术措施是：将二氧化碳蒸汽经过喷管送入汽轮机内，具有高速度的汽流作用在叶轮上的叶片而使叶轮直接运转作出机械功。汽轮机除轴承外内部没有摩擦部件，结构紧凑，转速很高，机械效率可达95％以上。在汽轮机里，二氧化碳蒸汽连续单向流过，可以在低排汽压力下采用高参数新蒸汽更经济的工作。
二氧化碳冲击式汽轮发动机的工作原理是：喷管送出的高速汽流在叶片间流过时，由于被迫改变方向，对叶片产生冲力而使叶轮和机轴运转。二氧化碳蒸汽流过喷管时压力降低，速度增加，而在叶片间流动时压力维持不变，速度则逐渐降低，二氧化碳蒸汽的功能部分地转换为冲击“动叶片”转动机轴的机械功。汽轮机上安装的喷管可以只有一个，也可以沿圆周或圆弧装置许多个。这种由一列喷管和相应成列动叶片就构成了冲击式汽轮机的一个压力级。有三级的、多级和复速级的，可根据各级的压力和速度变化情况调正各级的蒸汽参数。
本发明的技术特征是：由低温50℃的二氧化碳气体代替高温500℃水蒸汽在汽轮机里作热力循环，改变内部工质因素，降低外热条件，由治表到治里，从质变到量变，即节约煤水资源又治理了环境污染。二氧化碳吸热少，冷却快，无毒无味，不燃不爆，是热力学中十分稳定的化合物，是代替水蒸汽十分理想的气体。
二氧化碳汽轮发动机与现有水蒸汽轮发动机相比：CO2热比容小，大分子量，低温气化，高速膨胀，超导传热，冲击力强。可大量节约煤水资源，又能治理环境污染，技术效果十分明显，改变传统能源利用方式，改换传热工作介质，改造现有燃煤火力发电。自主创新，突破技术关键，比原有发动机可节约设备投资40％，降低生产成本50％，减少占地面积60％，节省原料资源70％，热效利用达到80％，增加生产效益100％。
                附图说明
图中(1)机轴；(2)叶轮；(3)叶片；(4)喷管；(5)机体；(6)排汽管；(7)凝汽器；(8)冷却器；(9)循环泵；(10)循环管道；(11)储存箱；(12)加热器；(13)热蒸汽包；(14)过热器；(15)进汽管道。
              具体实施方式
机轴1上安装有叶轮2，叶轮2上安有叶片3，喷管4与机体5相联，排汽管6与凝汽器7相联接，冷却器8与循环泵9以及循环管道10和储存箱11相联，加热器12与热蒸汽包13、过热器14、进汽管道15相联接。

Claims (5)

1、本发明要求保护的技术方案属热工机械制造行业和环保能源领域，其技术特征是：用低温气化的二氧化碳代替高温的水蒸气做热力循环工作介质的二氧化碳汽轮发动机。
2、权利要求1所述的二氧化碳汽轮发动机，蒸汽经喷管进入汽轮机内，具有高速的汽流作用在叶轮上的叶片而使叶轮直接运转作出机械功，蒸汽连续单向流过，由喷管和动叶片构成冲击式压力。
3、权利要求1所述的二氧化碳汽轮发动机，其技术特征是：改变内部工质因素，降低外热条件，由治表到治里，从质变到量变，既节约了煤水资源，又治理了环境污染。
4、权利要求1所述的二氧化碳汽轮发动机，其技术特征是：工质吸热少，冷却快，五十度以上超临界，比热容小，大分子量，低温汽化，高速膨胀，超导传热，冲击力强。
5、权利要求1所述的二氧化碳汽轮发动机，其技术特征是：改变传统能源利用方式，改换传热工作介质，改造现有火电发电，自主创新，突破技术关键，节省投资，降低成本，减少占地，节省资源，提高热能利用率，增加经济效益。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100307389A1 (en) * 2009-06-05 2010-12-09 Stewart Albert E Reactor system and solid fuel composite therefor
CN102518491A (zh) * 2011-11-22 2012-06-27 中国科学院力学研究所 一种利用二氧化碳及作为循环工质的热力循环系统
CN103982257A (zh) * 2014-05-27 2014-08-13 肖凯云 一种以二氧化碳为热介质的火力发电系统

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Date Code Title Description
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Open date: 20060208