[發(fā)明專利]大功率柴油機與一泵一級渦輪發(fā)動機聯(lián)合循環(huán)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810033145.6
• 申請日: 2008-01-25
• 公開（公告）號: CN101493030A
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊錫堯
• 申請（專利權(quán)）人: 楊時杰
• 主分類號: F02B41/00
• 分類號: F02B41/00;F02G5/02;F01N5/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及大功率柴油機與一泵一級渦輪發(fā)動機聯(lián)合循環(huán)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)電廠，為了降低發(fā)電成本，一般都采用大功率柴油機或燃?xì)鉁u輪發(fā)動機，作為應(yīng)急或調(diào)峰電機使用。盡管內(nèi)燃機的發(fā)電效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于煤炭發(fā)電效率，但由于內(nèi)燃機使用燃料的昂貴，一般只能作為應(yīng)急或調(diào)峰使用。如果能夠提高內(nèi)燃機熱機效率，如果能夠降低內(nèi)燃機使用燃料的成本，不僅可以降低應(yīng)急或調(diào)峰時的發(fā)電成本，甚至還可能改變發(fā)電性質(zhì)。大功率柴油機是世界上所有熱機效率最高的一種動力機器，大功率低速柴油機已達(dá)50％的熱效率。大功率中高速柴油機也已達(dá)45％的熱效率。但即便是世界上最高效率的動力機器，也仍然有一半的能量，甚至是超過一半的能量被白白浪費掉，因此改進(jìn)的余地仍然是非常之大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要提供大功率柴油機與一泵一級渦輪發(fā)動機聯(lián)合循環(huán)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：用多臺均布的大功率柴油機和一臺一泵一級渦輪發(fā)動機組成一臺大功率柴油機與一泵一級渦輪發(fā)動機聯(lián)合循環(huán)。大功率柴油機的排氣管與一泵一級渦輪發(fā)動機膨脹室殼體下端相連通，大功率柴油機的水道通過熱水干道與和一泵一級渦輪發(fā)動機膨脹室殼體一體制造的殼體換熱器相連通，大功率柴油機排放的余熱使膨脹室殼體內(nèi)的氣體升溫膨脹并轉(zhuǎn)換成高品位機械能輸出。一泵一級渦輪發(fā)動機由渦輪、渦輪軸、增壓泵輪和膨脹室殼體組成。

作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)：采用大功率柴油機的水道通過熱水干道與和一泵一級渦輪發(fā)動機膨脹室殼體一體制造的殼體換熱器循環(huán)連通；采用排氣管以切線方向與膨脹室圓筒殼體連接；在增壓泵輪上方設(shè)置鐘型整流罩和/或在渦輪的下方設(shè)置鐘型整流罩；在膨脹室殼體上設(shè)置絕熱層。

本發(fā)明的有益效果包括：可將大功率柴油機的廢熱轉(zhuǎn)換成高品位機械能輸出。大功率柴油機被冷卻液所帶走的能量不是太多，冷卻水的溫度也不是很高，但也有30～50℃的溫差，足夠達(dá)到低品位能量發(fā)動機可再利用的目的。大功率柴油機的水道通過熱水干道與和一泵一級渦輪發(fā)動機膨脹室殼體一體制造的殼體換熱器循環(huán)連通，可進(jìn)一步提高換熱效率并節(jié)約用水。采用排氣管以切線方向與膨脹室圓筒殼體連接，可使廢氣以切線方向進(jìn)入膨脹室圓筒殼體并且廢氣運動方向與增壓泵輪的旋轉(zhuǎn)方向一致，有利于渦輪利用廢氣動能。

大功率柴油機參與發(fā)電行業(yè)的機組，一般只有一至兩萬千瓦，世界上最大的柴油機也不會超過十萬馬力。因此。與蒸汽輪機相比，尤其是與超超臨界的蒸汽輪機相比，就要小得多了。所以，用十臺八臺柴油機與一臺低品位渦輪發(fā)動機實現(xiàn)聯(lián)合循環(huán)，也不為之過多。

大功率柴油機與新設(shè)計的系列渦輪發(fā)動機組成的聯(lián)合循環(huán)，共有五種不同結(jié)構(gòu)和組合方式。本發(fā)明大功率柴油機與一泵一級渦輪發(fā)動機聯(lián)合循環(huán)采用增壓泵輪可使膨脹室殼體內(nèi)的氣體獲得一定的壓力，從而使得渦輪發(fā)動機的效率得到提升。并具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、制造成本低的優(yōu)點。

由于低品位能量渦輪發(fā)動機的工作性質(zhì)決定，它的機型必定是龐大的，它的功率也必須達(dá)到很大值以后才會體現(xiàn)它的經(jīng)濟(jì)價值。所以在確保廢氣能量充足供應(yīng)的情況下，要提高發(fā)動機的輸出動力或更多的電能，最佳情況不是象風(fēng)力發(fā)電機那樣增設(shè)更多的機組來完成。而是采用提高單機容量的功率來實現(xiàn)，此種做法可能會更好。因此一種專門應(yīng)對大功率輸出，采用多點均布供能方式的渦輪發(fā)動機要比螺殼式單點供能方式的渦輪發(fā)動機更勝一籌。此種工作制式，相對來說效率更高，制造成本更低。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是大功率柴油機與一泵一級渦輪發(fā)動機聯(lián)合循環(huán)實施例的結(jié)構(gòu)剖示圖。

圖中1.大功率柴油機，2.一泵一級渦輪發(fā)動機，3.渦輪，4.渦輪軸，5.增壓泵輪，6.膨脹室殼體，7.發(fā)電機，8.鐘型整流罩，9.進(jìn)風(fēng)架，10.排氣管，11.水道，12.熱水干道，13.殼體換熱器。

具體實施方式

在圖1中，多臺大功率柴油機1和一泵一級渦輪發(fā)動機2組成一臺大功率柴油機與一泵一級渦輪發(fā)動機聯(lián)合循環(huán)。一泵一級渦輪發(fā)動機2由渦輪3、渦輪軸4、增壓泵輪5和膨脹室殼體6組成。在膨脹室殼體6的進(jìn)風(fēng)口上方有一個固定安裝于渦輪軸4上的增壓泵輪5。渦輪軸4還連接發(fā)電機7。在增壓泵輪5上方和渦輪3的下方各設(shè)置一個鐘型整流罩8。在膨脹室殼體6的下方含有一個進(jìn)風(fēng)架9。膨脹室殼體6含有絕熱層以減少熱損。大功率柴油機1的排氣管10與一泵一級渦輪發(fā)動機2的膨脹室殼體6下端相連通。大功率柴油機1的水道11通過熱水干道12與和一泵一級渦輪發(fā)動機2膨脹室殼體6一體制造的殼體換熱器13循環(huán)連通。

圖1所示實施例的工作原理為：大功率柴油機1的廢氣進(jìn)入一泵一級渦輪發(fā)動機2膨脹室殼體6內(nèi)使膨脹室殼體6內(nèi)的氣體升溫膨脹產(chǎn)生勢能；同時，大功率柴油機1水道11的熱水通過與殼體換熱器13換熱也使一泵一級渦輪發(fā)動機2膨脹室內(nèi)殼體6的氣體升溫膨脹產(chǎn)生勢能。這些勢能推動渦輪3轉(zhuǎn)動，并通過渦輪軸4帶動增壓泵輪5使得從進(jìn)風(fēng)架9進(jìn)入膨脹室殼體6的空氣增壓。增壓的空氣經(jīng)廢氣和殼體換熱器13加熱產(chǎn)生更大的壓力，推動渦輪3加速轉(zhuǎn)動。這又使得增壓泵輪5的增壓作用進(jìn)一步增強，由此形成雪崩反應(yīng)，使渦輪發(fā)動機2迅速達(dá)到滿功率輸出。這些輸出功率通過發(fā)電機7轉(zhuǎn)化為電能輸出。