本實(shí)用新型涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)，特別涉及一種可實(shí)現(xiàn)燃機(jī)黑啟動(dòng)的新型變循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)及其壓氣機(jī)組。

背景技術(shù)：

目前燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)主要有軸流式壓氣機(jī)，離心式壓氣機(jī)，或者是軸流離心組合式壓氣機(jī)。配備這些類(lèi)型的壓縮機(jī)的燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組，在啟動(dòng)運(yùn)行的時(shí)候需要輔助動(dòng)力啟動(dòng)。那么燃機(jī)在使用時(shí)就需要安裝專(zhuān)門(mén)的輔助動(dòng)力系統(tǒng)，這樣就造成機(jī)組的龐雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型提出一種可改善現(xiàn)有燃機(jī)啟動(dòng)方式的新型變循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)。

本實(shí)用新型還提供一種可實(shí)現(xiàn)黑啟動(dòng)的燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)組。

一種新型變循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)，包括燃燒室、透平和壓氣機(jī)，所述燃燒室包括燃燒室入口和燃燒室出口，所述透平包括透平入口和透平出口，所述透平入口與所述燃燒室出口連通，所述壓氣機(jī)與所述透平驅(qū)動(dòng)連接并包括壓氣機(jī)入口和壓氣機(jī)出口，所述壓氣機(jī)入口用以接收空氣，還包括引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)，所述引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)用以利用燃?xì)獾膰娚湟淇諝庖韵蛩鋈紵姨峁┤細(xì)饪諝饣旌蠅嚎s氣體，所提供的燃?xì)饪諝饣旌蠅嚎s氣體在所述燃燒室內(nèi)燃燒以啟動(dòng)所述燃?xì)廨啓C(jī)，當(dāng)所述燃?xì)廨啓C(jī)達(dá)到預(yù)設(shè)工作點(diǎn)后，所述引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)停止引射空氣。

在一實(shí)施例中，所述引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)包括混合室及與所述混合室連通的至少一級(jí)大氣吸收室和擴(kuò)壓室，所述大氣吸收室包括用以引射空氣的引射口，所述引射口處設(shè)置一燃?xì)鈬娮?，所述擴(kuò)壓室包括混合氣體出口，所述燃燒室入口與所述混合氣體出口連通。

在一實(shí)施例中，所述壓氣機(jī)出口連通至所述混合室。

在一實(shí)施例中，所述壓氣機(jī)出口與所述燃燒室連通。

在一實(shí)施例中，所述大氣吸收室是可關(guān)閉的，當(dāng)所述燃?xì)廨啓C(jī)達(dá)到所述預(yù)設(shè)工作點(diǎn)時(shí)，所述引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)通過(guò)關(guān)閉所述大氣吸收室以停止引射空氣。

在一實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)工作點(diǎn)為所述燃?xì)廨啓C(jī)的自持狀態(tài)。

一種燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)組，所述壓氣機(jī)組包括：引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)，所述引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)用以利用燃?xì)獾膰娚湟淇諝庖韵蛩鋈細(xì)廨啓C(jī)的燃燒室提供燃?xì)饪諝饣旌蠅嚎s氣體，所提供的燃?xì)饪諝饣旌蠅嚎s氣體在所述燃燒室內(nèi)燃燒以啟動(dòng)所述燃?xì)廨啓C(jī)；第二壓氣機(jī)，所述第二壓氣機(jī)與所述燃?xì)廨啓C(jī)的透平驅(qū)動(dòng)連接，使得所述第二壓氣機(jī)在所述透平的驅(qū)動(dòng)下壓縮空氣以提供所述燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行所需要的壓縮空氣。

在一實(shí)施例中，所述第二壓氣機(jī)為軸流式壓氣機(jī)或離心式壓氣機(jī)，所述第二壓氣機(jī)的壓縮氣體通入所述燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室，或者所述第二壓氣機(jī)的壓縮氣體一部分通入所述引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)，另一部分通入所述燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室。

在一實(shí)施例中，所述壓氣機(jī)組按如下方式工作：當(dāng)所述燃?xì)廨啓C(jī)達(dá)到自持狀態(tài)后，所述燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行所需要的壓縮空氣全部由所述第二壓氣機(jī)提供。

綜上所述，本實(shí)用新型提出一種新型變循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)。該燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)有雙壓氣機(jī)組，第一壓氣機(jī)是引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)，第二壓氣機(jī)是軸流式或離心式空氣壓氣機(jī)。開(kāi)機(jī)時(shí)引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)先工作，通入燃?xì)獠⒁淇諝?，混合壓縮后進(jìn)燃燒室推動(dòng)燃?xì)鉁u輪，再帶動(dòng)壓氣機(jī)壓縮空氣。當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)達(dá)到預(yù)設(shè)工作點(diǎn)，例如達(dá)到自持轉(zhuǎn)速后，引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)引射器關(guān)閉，燃機(jī)正常運(yùn)行。本實(shí)用新型將燃?xì)獾臋C(jī)械能加以利用來(lái)引射空氣，實(shí)現(xiàn)燃機(jī)黑啟動(dòng)，無(wú)需外部輔助動(dòng)力系統(tǒng)，減少機(jī)組設(shè)備，減少維護(hù)檢修。而且引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)的混合室可幫助燃?xì)夂涂諝庀然旌显偻ㄈ肴紵胰紵?，燃燒室?nèi)溫度場(chǎng)分布更均勻，提高燃燒質(zhì)量，降低污染物排放。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型燃?xì)廨啓C(jī)一實(shí)施例的運(yùn)行流程示意圖。

圖2為本實(shí)用新型燃?xì)廨啓C(jī)另一實(shí)施例的運(yùn)行流程示意圖。

圖3為圖1中燃?xì)廨啓C(jī)的引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本實(shí)用新型燃?xì)廨啓C(jī)的引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)具有兩級(jí)大氣吸收室的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

在詳細(xì)描述實(shí)施例之前，應(yīng)該理解的是，本實(shí)用新型不限于本申請(qǐng)中下文或附圖中所描述的詳細(xì)結(jié)構(gòu)或元件排布。本實(shí)用新型可為其它方式實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例。而且，應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的措辭及術(shù)語(yǔ)僅僅用作描述用途，不應(yīng)作限定性解釋。本文所使用的“包括”、“包含”、“具有”等類(lèi)似措辭意為包含其后所列出之事項(xiàng)、其等同物及其它附加事項(xiàng)。特別是，當(dāng)描述“一個(gè)某元件”時(shí)，本實(shí)用新型并不限定該元件的數(shù)量為一個(gè)，也可以包括多個(gè)。

如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型提供一種新型變循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)，包括引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)10、燃燒室12、透平14以及壓氣機(jī)16。其中，引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)10和壓氣機(jī)16共同組成一壓氣機(jī)組。燃燒室12分別與引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)10和透平14連接，壓氣機(jī)16同時(shí)與引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)10和燃燒室12連接(如圖1)，或者壓氣機(jī)16與燃燒室12連接(如圖2)。透平14和壓氣機(jī)16通過(guò)轉(zhuǎn)軸18驅(qū)動(dòng)連接。

引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)10用以利用燃?xì)獾膰娚湟淇諝庖孕纬扇細(xì)?、空氣的混合壓縮氣體，從而啟動(dòng)所述燃?xì)廨啓C(jī)。具體而言，如圖3，引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)10包括混合室20及與混合室20連通的大氣吸收室22和擴(kuò)壓室24。在所示的實(shí)施例中，混合室20為中空管狀，大氣吸收室22和擴(kuò)壓室24分別設(shè)置在混合室20的兩端。在其他實(shí)施例中，大氣吸收室22和擴(kuò)壓室24也可以設(shè)置在混合室20的其他相對(duì)位置。

大氣吸收室22包括用以引射空氣的引射口26，引射口26沿氣體流動(dòng)方向呈漸縮。引射口26處設(shè)有一噴嘴28，噴嘴28與燃?xì)夤艿肋B接以接收燃?xì)猓缣烊粴?，燃?xì)鈴膰娮?8噴出時(shí)會(huì)形成負(fù)壓，以在引射口26引射空氣進(jìn)入混合室與燃?xì)膺M(jìn)行混合。擴(kuò)壓室24沿氣流流動(dòng)方向呈漸擴(kuò)，用以壓縮來(lái)自混合室20的混合氣體，擴(kuò)壓室24包括混合氣體出口30，以排出經(jīng)過(guò)壓縮的混合氣體。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本實(shí)施例中大氣吸收室22設(shè)置為一級(jí)，在其他實(shí)施例中，根據(jù)空氣引射量，大氣吸收室22也可以設(shè)置為多級(jí)。

如圖4所示，大氣吸收室22設(shè)置為兩級(jí)，例如將混合室分成兩段，包括第一段混合室23和第二段混合室25，第二段混合室25的前端設(shè)置一二次引射口27，二次引射口27用以引射空氣，第一段混合室23的末端正對(duì)第二段混合室25前端的二次引射口27，以將第一段混合室23中的混合氣體噴入第二段混合室25中。通過(guò)二次引射空氣可增加空氣引射量，促進(jìn)燃燒。

在所示的實(shí)施例中，引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)10還包括用以控制引射口26開(kāi)啟和關(guān)閉的開(kāi)關(guān)，所述開(kāi)關(guān)可以設(shè)置在燃?xì)廨啓C(jī)的主控室，當(dāng)引射口26關(guān)閉時(shí)，引射口26停止引射空氣。應(yīng)當(dāng)注意的是，引射口26關(guān)閉并不影響噴嘴28向引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)10中噴射燃?xì)狻?/p>

應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)大氣吸收室22設(shè)置為多級(jí)時(shí)，例如圖4中的兩級(jí)，引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)10具有引射口26和二次引射口27。此時(shí)設(shè)置在主控室的開(kāi)關(guān)可同時(shí)或獨(dú)立地控制引射口26和二次引射口27的開(kāi)啟和關(guān)閉。當(dāng)引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)10具有多個(gè)時(shí)，開(kāi)關(guān)可同時(shí)或獨(dú)立地控制所有引射口的開(kāi)啟和關(guān)閉。

燃燒室12包括燃燒室入口32和燃燒室出口34，其中燃燒室入口32與混合氣體出口30連通，以使得壓縮的混合氣體進(jìn)入燃燒室12燃燒。

透平14包括透平入口36和透平出口38，透平入口36與燃燒室出口34連通，使得燃燒室的燃燒產(chǎn)物(工質(zhì))進(jìn)入透平14以驅(qū)動(dòng)透平渦輪旋轉(zhuǎn)，透平14轉(zhuǎn)動(dòng)繼而通過(guò)轉(zhuǎn)軸18驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)16壓縮空氣。做功后的尾氣從透平出口38排放出去或者進(jìn)行進(jìn)一步處理。

壓氣機(jī)16可以為軸流式或離心式空氣壓氣機(jī)，本實(shí)施例中，壓氣機(jī)為軸流式空氣壓氣機(jī)16。在圖1的實(shí)施例中，壓氣機(jī)16包括壓氣機(jī)入口40和壓氣機(jī)出口42，壓氣機(jī)入口40用以接收空氣，壓氣機(jī)出口42分別連通至引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)10的混合室20和燃燒室12。壓氣機(jī)16壓縮的空氣一部分通入引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)10的混合室20中，用于與燃?xì)饣旌希稍鰪?qiáng)預(yù)混，一部分通入燃燒室12用作冷卻空氣和/或二次空氣。當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)達(dá)到預(yù)設(shè)工作點(diǎn)時(shí)，引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)10停止引射空氣，此時(shí)燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行所需要的壓縮空氣全部由壓氣機(jī)16提供。

在其他實(shí)施例中，壓氣機(jī)出口42還可以只與燃燒室12連通，如圖2所示。此種情況下，在達(dá)到預(yù)設(shè)工作點(diǎn)后，引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)10僅提供燃?xì)?，該燃?xì)馀c壓氣機(jī)16提供的壓縮空氣在燃燒室12內(nèi)混合，此時(shí)需要在燃燒室12上設(shè)置與引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)10連通的燃?xì)鈬娮??；蛘撸谶_(dá)到預(yù)設(shè)工作點(diǎn)后，燃?xì)庥善渌細(xì)馔ǖ捞峁辉诮?jīng)由引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)10提供。

下面結(jié)合圖1所示的燃?xì)廨啓C(jī)的具體運(yùn)行流程來(lái)介紹燃?xì)廨啓C(jī)的啟動(dòng)方法。燃?xì)廨啓C(jī)開(kāi)機(jī)時(shí)，引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)10先啟動(dòng)，燃?xì)廨啓C(jī)控制引射口開(kāi)關(guān)使得引射口26開(kāi)啟。燃?xì)饨?jīng)噴嘴28噴入引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)10，燃?xì)鈬姵鰰r(shí)從引射口26引射空氣，空氣和燃?xì)膺M(jìn)入混合室混合。接著在擴(kuò)壓室24壓縮，壓縮后進(jìn)入燃燒室燃燒。燃燒后的高溫工質(zhì)進(jìn)入透平14對(duì)透平渦輪做功，功通過(guò)轉(zhuǎn)軸18傳遞給壓氣機(jī)16的壓氣葉輪，壓氣葉輪對(duì)空氣做功壓縮空氣并將壓縮后的空氣分別通入引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)10的混合室20和燃燒室12中。其中壓縮空氣通入混合室20中可增強(qiáng)預(yù)混，通入燃燒室12中可用作冷卻空氣和/或二次空氣，使得燃燒更加穩(wěn)定高效。燃燒室12輸出功率不斷上升，透平14的燃?xì)鉁u輪和壓氣機(jī)16的壓氣葉輪的轉(zhuǎn)速不斷提高，直到達(dá)到預(yù)設(shè)工作點(diǎn)，例如自持狀態(tài)。繼續(xù)提高燃燒室12的輸出功率(例如，通入更多燃料)，燃?xì)廨啓C(jī)控制引射口開(kāi)關(guān)使得引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)10的一級(jí)或者多級(jí)大氣吸收室22慢慢關(guān)閉。噴嘴28中通入燃?xì)獾牧髁靠筛鶕?jù)燃機(jī)功率自動(dòng)調(diào)節(jié)。

綜上所述，本實(shí)用新型提出一種新型變循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)。該燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)有雙壓氣機(jī)組，第一壓氣機(jī)是引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)，第二壓氣機(jī)是軸流式或離心式空氣壓氣機(jī)。開(kāi)機(jī)時(shí)引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)先工作，通入燃?xì)獠⒁淇諝?，混合壓縮后進(jìn)燃燒室推動(dòng)燃?xì)鉁u輪，再帶動(dòng)壓氣機(jī)壓縮空氣。當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)達(dá)到預(yù)設(shè)工作點(diǎn)，例如達(dá)到自持轉(zhuǎn)速后，引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)引射器關(guān)閉，燃機(jī)正常運(yùn)行。本實(shí)用新型將燃?xì)獾臋C(jī)械能加以利用來(lái)引射空氣，實(shí)現(xiàn)燃機(jī)黑啟動(dòng)，無(wú)需外部輔助動(dòng)力系統(tǒng)，減少機(jī)組設(shè)備，減少維護(hù)檢修。而且引射式雙工質(zhì)壓縮機(jī)的混合室可幫助燃?xì)夂涂諝庀然旌显偻ㄈ肴紵胰紵紵覂?nèi)溫度場(chǎng)分布更均勻，提高燃燒質(zhì)量，降低污染物排放。

本文所描述的概念在不偏離其精神和特性的情況下可以實(shí)施成其它形式。所公開(kāi)的具體實(shí)施例應(yīng)被視為例示性而不是限制性的。因此，本實(shí)用新型的范圍是由所附的權(quán)利要求，而不是根據(jù)之前的這些描述進(jìn)行確定。在權(quán)利要求的字面意義及等同范圍內(nèi)的任何改變都應(yīng)屬于這些權(quán)利要求的范圍。