[發明專利]內燃機注汽渦輪增壓系統

有效

• 申請號: 01101560.8
• 申請日: 2001-01-02
• 公開（公告）號: CN1363764A
• 公開（公告）日: 2002-08-14
• 發明（設計）人: 聞雪友;陸犇
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七研究院第七○三研究所
• 主分類號: F02B41/00
• 分類號: F02B41/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種注蒸汽的渦輪增壓內燃機系統，其特征是在普通渦輪增壓器的基礎上，利用渦輪增壓器的排氣余熱，設置一個朗肯回熱循環，構成一種新穎的注汽渦輪增壓系統。藉余熱所產生的水蒸汽，與內燃機排氣混合后，進入渦輪增壓器的渦輪中作功，從而使由其驅動的壓氣機的壓比和流量增加，達到提高渦輪增壓內燃機的功率、減小耗油率和明顯改善其低工況性能的目的。該注汽渦輪增壓內燃機系統由注汽渦輪增壓器、余熱鍋爐、注汽系統、渦輪排氣旁路系統、調控系統及相應的輔助設備、附屬系統組成。其主要流程是：

工質空氣經壓氣機1增壓進入內燃機氣缸2，壓縮燃燒作功后排氣進入渦輪3。水作為第二種工質進入余熱鍋爐4，在余熱鍋爐4內從渦輪排氣余熱中吸收熱量變為過熱蒸汽，通過專門的注汽系統注入到渦輪前。在渦輪3中由兩種工質(燃氣、蒸汽)組成的混合工質膨脹作功驅動壓氣機，最后經余熱鍋爐4排入大氣。回注的蒸汽量可由節流閥5控制，來滿足渦輪增壓內燃機的需要。多余水蒸汽可由旁路系統6引作它用或排放。

2.根據權利要求1所述的注汽渦輪增壓內燃機系統，其特征在于當現場已有現存的合適的蒸汽源時，在這種特定的場合下可以采用如上所述系統的簡化系統。其主要流程是：

工質空氣經壓氣機1增壓進入內燃機氣缸2，壓縮燃燒作功后排氣進入渦輪3。現場已有的蒸汽經減壓或減溫減壓裝置10和調節閥5注入渦輪3。由燃氣、蒸汽組成的混合工質在渦輪3中膨脹作功，驅動壓氣機，最后排入大氣。

3.根據權利要求1所述的注汽渦輪增壓內燃機系統，其特征在于系統中必須采用回注蒸汽的渦輪增壓器。在注汽渦輪增壓循環中，增加了一個新的獨立變量：蒸汽質量流量與燃氣質量流量之比，即汽/氣比。汽/氣比的變化對渦輪增壓器的特性影響較大，應綜合考慮如下因素作出最佳選擇：

(1)內燃機對增壓器壓比、流量的要求；

(2)壓氣機的喘振裕度；

(3)渦輪增壓器的轉速極限；

(4)渦輪的通流能力；

(5)余熱鍋爐的緊湊性(尺寸、重量)；

(6)兼顧全回注與零回注。

渦輪導向器面積應根據確定的汽/氣比作出相應調整，保證最大汽/氣比下的通流能力，渦輪進、排氣管也應考慮汽/氣比的影響進行核校。

4.根據權利要求1所述的注汽渦輪增壓內燃機系統，其特征在于系統中設置有余熱鍋爐和回注系統，必要時也可選設渦輪排氣旁路系統。

余熱鍋爐的工質是燃氣蒸汽混合物/水或燃氣/水。余熱鍋爐結構高度緊湊、小慣量、允許“干燒”，可以作干式運行。

回注系統由注汽流量調節閥(或節流閥)、速關閥、注汽噴咀、吹掃系統和蒸汽旁路系統等組成。

5.根據權利要求1所述的注汽渦輪增壓內燃機系統，其特征是其獨特的調節方式。綜合運用注汽調節系統和渦輪排氣旁路調節系統，可以獲得一個與運行規律所要求的渦輪增壓器特性相逼近的特性。

6.根據權利要求1所述的注汽渦輪增壓內燃機系統，其特征在于該注汽渦輪增壓系統可以應用于現有的各種類型的渦輪增壓系統中。