[發明專利]蒸氣發生器和使用氣體推進劑的蒸氣渦輪推進單元

無效

• 申請號: 94193896.4
• 申請日: 1994-08-23
• 公開（公告）號: CN1082607C
• 公開（公告）日: 2002-04-10
• 發明（設計）人: 蓋博·歌德
• 申請（專利權）人: 索利諾夫.N.M.B.H.E.進出口公司
• 主分類號: F01K25/00
• 分類號: F01K25/00;F22B27/08;//B60K3/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王景林

本發明涉及一種蒸氣發生器和一種包含該發生器的蒸氣渦輪推進單元，它可以比實際的內燃機更優越的方式操作，沒有空氣污染，特別是如果使用氫氣作燃料，因為在這種情況下可避免伴隨碳氫化合物燃燒產生的二氧化碳。

使用最廣泛的燃料是碳氫化合物，首先是原油提煉物。根據通常的估計，原油的保有量到下世紀中葉將用盡。它們的另一個負面特性是產生二氧化碳，其有害的后果被越來越多的專家所認識到。由于較高的燃燒溫度，再一個負面現象是排出的氧化氮上升，日益危害生活和健康。

為了減小上述問題，提出用氫作為燃料已經很長時間了，因為氫是取之不盡的，并在燃燒后可還原到其原始的狀態。氫是最潔凈的燃料，不會放出任何對環境有害的物質。由于通過適當控制可降低燃燒溫度，可使氧化氮的產生減至最少。

通常使用氫作為燃料要求建造各種用于完成與大量氫氣的產生、儲存和運輸相關的工程項目。

然而，氫氣的使用也引起許多問題。在環境溫度下，氣體分子氫不會立即滲透金屬。原子形式的氫更危險，因為它會引起損害。當腐蝕和電解時，如果存在濕氣并且氫壓力較高，在溫度高于430°F時可產生原子氫。在較高的溫度，氫的效果包括表面或內部脫碳。表面脫碳發生在1050°F以上的溫度，并且該反應由水蒸氣引起。在內部脫碳過程中，氫在430°F之上的高溫滲透進入鋼，通過內部反應使碳化鐵還原成金屬鐵，產生甲烷。反應產物聚集在晶粒邊界和小的洞穴中，引起塑性的下降。在更嚴重的情況下，它們引起局部內壓增長，從而形成氣泡和裂紋(參見P.Webb；C.Gupta的文章：“氫環境中的金屬”，1984年10月的“化學工程”)。這些由氫氣引起的應力型裂紋有時稱做由氫氣引起的滯后的剛性裂紋(delayed?rigid?fracture)或稱內部含氫時的剛性(hydrogenousrigidity)。當金屬長時間承受由低于屈服極限的載荷引起的拉伸應力時，通常會發生這種情況。

在低于430℃的低溫時，產生脆性或形成氣泡。脆性或剛性由滲透進入金屬的氫氣引起，減小金屬的塑性和拉伸強度。

氫氣對金屬的作用可為可逆轉的或不可逆轉的。當為不可逆轉的對剛性影響時，氫的吸收伴隨著對金屬結構的破壞，即使極微量的氫留在金屬中時也會如此。這種金屬例如為銅，在300℃以上的溫度擴散進入金屬的氫與夾雜物反應，從而產生水蒸氣和金屬銅。高溫所面對的壓力，足以使夾雜物擴展，使金屬質地疏松并破壞其強度。可逆轉變換可通過去除氫而進行逆轉，并可重新獲得原來的塑性。

氫氣作為一種燃料具有非常好的性能：其燃燒溫度和熱值較高，并能在較低的濃度燃燒，而不產生任何煙。氫氣可在一內空間中燃燒(氧化)，因為可以高效率使用熱能。

和天然氣相比，氫氣在燃燒室中的燃燒是有優點的。眾所周知，火焰發熱效率(當火焰不包含固體顆粒時)直接與三原子氣體有關，即，當具有二氧化碳和水時。

在其燃燒產物(僅僅包含水蒸氣，具有比二氧化碳高的發熱)中，氫氣具有較高量的三原子氣體，因此，其發熱能力高于天然氣的發熱能力。氫氣火焰的發熱高于天然氣的發熱，其外圍部分較熱，因此，其發熱性較好。

對熱傳導性能進行調查表明氫氣的絕熱溫度(2100℃)高于天然氣的絕熱溫度(1950℃)。氫氣的燃燒需要的空氣(0.89m³/n/kWh)較天然氣所需的空氣(0.96m³/n/kWh)少。在一定的動力和扭矩下，氫氣的熱傳導比天然氣好百分之十。

氫氣/空氣混合物可在4％以及75％的混合比下點燃并具有較高的燃燒速度。由氫氣產生的火焰經測試顯示出非常好的穩定性，在任何壓力下都平靜而不需人工穩定。

所有這些表明氫氣的燃燒無論在敞開或關閉的燃燒室中均無任何困難。其良好的發熱性，熱傳導性和穩定性使其具有較好的能量轉換效率。在內燃機中燃燒的氫氣的效率可大大地提高，因為伴隨著爆炸的化學反應的高溫和能量只會由于摩擦，由于過熱引起的永久冷卻以及由于用于減少氧化氮的產生的噴水冷卻而帶來相當的損失。同時，從氣體狀態轉換成液體狀態(產生水和水蒸氣)以不利的方式影響上升的壓力條件，并且內燃機的金屬部分由產生的水部分暴露于增強的腐蝕下。

很顯然，除了氫氣的許多有利特性，為了使用氫氣作為燃料，還有許多障礙要克服。