專利名稱：燃?xì)廨啓C(jī)、聯(lián)合循環(huán)裝置及燃?xì)廨啓C(jī)的液滴噴射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃?xì)廨啓C(jī)，更具體地涉及其中液滴噴入燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)進(jìn)口空氣中的燃?xì)廨啓C(jī)。本發(fā)明還涉及聯(lián)合循環(huán)裝置，更具體地涉及其中液滴噴入構(gòu)成聯(lián)合循環(huán)裝置的壓氣機(jī)的進(jìn)氣中的聯(lián)合循環(huán)裝置。本發(fā)明還涉及用于燃?xì)廨啓C(jī)的液滴噴射裝置。
日本專利申請公開NoHei-7-97933，日本實(shí)用新型申請公開NoSho-61-37794或日本專利申請公開No5-195809中公開了對壓氣機(jī)進(jìn)口空氣的冷卻。
同時(shí)，在日本專利申請公開No.Sho-61-283723中公開了在氣化爐及燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)合系統(tǒng)中從壓氣機(jī)進(jìn)口及壓氣機(jī)中間級供水。
另外，日本實(shí)用新型申請公開NoSho-56-43433中公開了在壓氣機(jī)中設(shè)置水滴的供應(yīng)口，在日本專利申請公開NoHei-2-211331公開了一種燃?xì)廨啓C(jī)，其包括高壓及低壓壓氣機(jī)及設(shè)在壓氣機(jī)之間的中間冷卻器。同時(shí)，日本專利申請公開NoHei-6-10702公開了一種裝置，其中在包括多個(gè)壓氣機(jī)級的壓氣機(jī)組中，水噴到上游側(cè)壓氣機(jī)級及下游側(cè)壓氣機(jī)級之間的中間位置以減少功率消耗。
但是，日本專利申請公開NoHei-7-97933，日本實(shí)用新型申請公開NoSho-61-37794或日本專利申請公開NoHei-5-195809只公開降低引入壓氣機(jī)中的進(jìn)氣的溫度以便加大功率輸出。雖然在日本專利申請公開NoSho-61-283723中公開了在壓縮時(shí)蒸發(fā)液滴以把它們作為冷卻渦輪葉片的介質(zhì)，并放大渦輪循環(huán)特點(diǎn)，但是沒達(dá)到功率加大及熱效率加大。
對于燃?xì)廨啓C(jī)，聯(lián)合循環(huán)裝置或壓氣機(jī)，要求達(dá)到功率加大及熱效率加大。
同時(shí)，為了達(dá)到功率加大及熱效率加大，如在日本專利申請公開NoHei-6-10702或日本專利申請公開NoHei-2-21133中，需要專門的設(shè)備用作壓氣機(jī)中間部分的高壓氣的流道，這使壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜及增加總體尺寸。另外，在日本實(shí)用新型公開NoSho-56-43433中要求有壓氣機(jī)匣及噴嘴專門結(jié)構(gòu)。
考慮實(shí)際的燃?xì)廨啓C(jī)，聯(lián)合循環(huán)裝置和壓氣機(jī)，要求用簡單設(shè)備達(dá)到功率加大及熱效率加大。
為了達(dá)到本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種燃?xì)廨啓C(jī)，包括一個(gè)壓縮及排出供入其中的氣體的壓氣機(jī)；一個(gè)燃料與從所述的壓氣機(jī)排出的氣體在其中一起燃燒的燃燒室；一個(gè)由所述的燃燒室的燃?xì)怛?qū)動(dòng)的渦輪；和一個(gè)液滴噴射裝置，把液滴噴入要供入所述的壓氣機(jī)的氣體中使要引入所述的壓氣機(jī)的氣體的溫度比外部空氣溫度低使所述的引入所述的壓氣機(jī)的液滴與氣體在往下流入所述的壓氣機(jī)時(shí)可以蒸發(fā)。
使用這種燃?xì)廨啓C(jī)，液滴可根據(jù)功率要求噴入要引入壓氣機(jī)的進(jìn)口的進(jìn)氣中，以便用實(shí)用的簡單設(shè)備達(dá)到功率輸出放大及熱效率放大。
按照本發(fā)明的另一方面提供了一個(gè)壓縮及排出供入其中的氣體的壓氣機(jī)；一個(gè)燃料與從所述的壓氣機(jī)排出的氣體在其中一起燃燒的燃燒室；一個(gè)由所述的燃燒室的燃?xì)怛?qū)動(dòng)的渦輪；和一個(gè)液滴噴射裝置，設(shè)在所述的壓氣機(jī)的上游，用來把主要為50μm或更小的直徑的液滴噴入要供入所述的壓氣機(jī)的氣體中。
使用這種燃?xì)廨啓C(jī)，可用實(shí)用的簡單設(shè)備把細(xì)液滴供入壓氣機(jī)的進(jìn)氣中，通過供入壓氣機(jī)的進(jìn)氣流可很好地傳送水滴。因此，含液滴的氣體可有效地從壓氣機(jī)進(jìn)口傳送入壓氣機(jī)中。另外，導(dǎo)入壓氣機(jī)的液滴可以好的狀態(tài)蒸發(fā)。因此，可達(dá)到功率放大及熱效率放大。
按照本發(fā)明又一個(gè)方面，提供了一個(gè)聯(lián)合循環(huán)裝置，包括一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)，一個(gè)壓縮及排出供入其中的氣體的壓氣機(jī)；一個(gè)燃料與從所述的壓氣機(jī)排出的氣體在其中一起燃燒的燃燒室；一個(gè)由所述的燃燒室的燃?xì)怛?qū)動(dòng)的渦輪和一個(gè)熱回收鍋爐，使用從所述的渦輪排出的廢氣作為熱源產(chǎn)生蒸汽；一個(gè)由所述的熱回收鍋爐產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動(dòng)的蒸汽渦輪；和一個(gè)液滴噴射裝置，用來把液滴噴入要供到所述的燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)中的氣體中，使進(jìn)入所述的壓氣機(jī)的氣體的溫度比外界空氣溫度低，使得引入所述的壓氣機(jī)的噴入的液滴和氣體流下到所述的壓氣機(jī)中可以蒸發(fā)。
使用這種聯(lián)合的循環(huán)裝置，熱效率可放大，而功率輸出也能根據(jù)功率要求而放大。
按照本發(fā)明再一個(gè)方面，提供了一個(gè)壓氣機(jī)，氣體供入其中，并壓縮及排出供入的氣體，包括一個(gè)液滴噴射裝置，用來把液滴噴入要供入所述的壓氣機(jī)的進(jìn)口的氣體中使進(jìn)入所述的壓氣機(jī)的氣體的溫度比外界空氣的溫度低，使得引入所述的壓氣機(jī)的噴入的液滴和氣體流下到所述的壓氣機(jī)中可以蒸發(fā)。
使用這種壓氣機(jī)，可用實(shí)用的簡單設(shè)備減小壓氣機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率。
按照本發(fā)明又一個(gè)方面，提供了一種把液滴噴入要供入燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)的氣體中的液滴噴射裝置，所述的燃?xì)廨啓C(jī)包括所述的壓氣機(jī)，用來壓縮及排出供入其中的氣體，一個(gè)燃料與從所述的壓氣機(jī)排出的氣體在其中一起燃燒的燃燒室，和一個(gè)由所述的燃燒室的燃?xì)怛?qū)動(dòng)的渦輪，其特征在于所述的液滴噴射裝置噴出液滴使進(jìn)入所述的壓氣機(jī)的氣體的溫度比外界空氣低使得引入所述的壓氣機(jī)的噴射的液滴與氣體一起往下流入所述的壓氣機(jī)時(shí)可以蒸發(fā)。
使用這種液滴噴射裝置，設(shè)有本裝置的燃?xì)廨啓C(jī)等的功率輸出及熱效率可放大。
具體實(shí)施例方式
下面參看
圖1說明本發(fā)明的第一實(shí)施例。
如圖1所示本實(shí)施例的燃?xì)廨啓C(jī)含有一個(gè)用來壓縮和排出氣體的壓氣機(jī)1；一個(gè)供入由壓氣機(jī)1壓縮的氣體的燃燒室5；一個(gè)由來自燃燒室5的燃?xì)怛?qū)動(dòng)的渦輪2；一個(gè)與渦輪2的軸相連接的發(fā)電機(jī)3；和一個(gè)用來輸送發(fā)電機(jī)3發(fā)出的電力的電力網(wǎng)4。從燃?xì)廨啓C(jī)排出的廢氣7通過排氣管8排到大氣中。
在下述的實(shí)施例中，假定供入壓氣機(jī)1的氣體皆為空氣。
一個(gè)用來吸入要供入壓氣機(jī)1的進(jìn)氣6的進(jìn)氣艙10與壓氣機(jī)1相連接。通常，在進(jìn)氣艙10的入口側(cè)設(shè)置一個(gè)隔柵9，而在壓氣機(jī)側(cè)(后流道側(cè))靠近隔柵9處設(shè)置一個(gè)空氣過濾器。由于該過濾器設(shè)置在隔柵9后面且緊靠著它，所以在圖1中省略。
在圖1所示的實(shí)施例中隔柵9設(shè)置在進(jìn)氣艙10的入口側(cè)，而且空氣過濾器置于隔柵9與進(jìn)氣艙之間，故本實(shí)施例的進(jìn)氣艙提供了一條從空氣過濾器流向壓氣機(jī)入口的進(jìn)氣道。
雖然圖1示出的壓氣機(jī)1、渦輪2和發(fā)電機(jī)3都與一根共同的軸相連接，但是，壓氣機(jī)1和渦輪2也可與不同的軸相連接。
注意，在圖1中，標(biāo)號T1表示空氣進(jìn)入壓氣機(jī)1之前的溫度20，T2表示壓氣機(jī)排出的空氣溫度21，T3表示燃燒溫度22，T4表示從渦輪2排出的廢氣溫度23。
除非另有說明，凡下面涉及的與上面所示相同的標(biāo)號均表示相同的內(nèi)容。
第一實(shí)施例還設(shè)有一個(gè)可向進(jìn)氣艙10噴入微液滴的液滴噴射裝置，例如霧化噴嘴11，它噴出的液滴的Sauter(素特)平均微粒直徑(S.M.D)例如大約為10μm。給水裝置13與霧化噴嘴11相連接。用于產(chǎn)生上述微液滴的帶有霧化裝置的霧化噴嘴11，只能與給水裝置13連接，但是，除了霧化噴嘴11外，也可采用其他的霧化裝置。下面將結(jié)合第二實(shí)施例詳細(xì)說明含有獨(dú)立的霧化裝置的結(jié)構(gòu)。
給水裝置13含有一個(gè)控制流速的控制閥15、一個(gè)供水泵16、一個(gè)水箱17和一個(gè)將水送到水箱17的給水機(jī)構(gòu)18。
控制閥15與一個(gè)信號發(fā)生器24形成電氣連接，發(fā)電機(jī)3功率輸出方面的信號和載荷指令信號Pd25，通過一個(gè)附加裝置輸入到上述信號發(fā)生器24中，而信號發(fā)生器24則發(fā)出打開控制閥15的信號等和其他指令?？刂崎y15與信號發(fā)生器24通過例如信號電纜26等互相連通。在某些情況下，載荷指令信號Pd25也可輸入信號發(fā)生器24內(nèi)。
進(jìn)入的空氣6通過隔柵9進(jìn)入進(jìn)氣艙10，給水箱17的水由按預(yù)定方式打開的控制閥15控制，并流過給水裝置13。使霧化噴嘴11噴出微液滴，在要求由供氣裝置12供入空氣以便噴出微液滴的情況下，另將控制閥14控制到預(yù)定的開啟度，以調(diào)節(jié)噴出液滴的顆粒直徑。進(jìn)入的空氣6含有液滴，故形成一種霧氣流，該霧氣流在部分蒸發(fā)以冷卻進(jìn)氣之后進(jìn)入壓氣機(jī)1，進(jìn)入的空氣所含的液滴在壓氣機(jī)1內(nèi)部蒸發(fā)，并冷卻壓縮空氣。
圖4示出壓氣機(jī)內(nèi)壓縮空氣的溫度分布。在噴水并且水滴在壓氣機(jī)1內(nèi)蒸發(fā)的情況下(曲線28)，壓氣機(jī)1出口處的空氣溫度T21比不噴水的情況(曲線27)低得多。并且，在壓氣機(jī)內(nèi)的空氣T濕度T21持續(xù)地下降。
當(dāng)液滴在壓氣機(jī)1內(nèi)基本上蒸發(fā)完之后，壓縮空氣與燃油混合，燃油在燃燒室5內(nèi)燃燒，形成高溫高壓的氣體，流入渦輪2并使渦輪2轉(zhuǎn)動(dòng)。發(fā)電機(jī)3將渦輪2的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，該電能被輸入電力網(wǎng)4。做完功的廢氣7通過排氣管8排到大氣中。
按照本實(shí)施例，可以增加輸出功率，提高熱效率。
按照本實(shí)施例增大輸出功率的原理可以定性地綜述如下1)按進(jìn)氣艙10內(nèi)的空氣濕度圖上的等溫(濕球溫度)線冷卻要引入壓氣機(jī)1的空氣；2)通過使進(jìn)入壓氣機(jī)1的液滴蒸發(fā)而冷卻內(nèi)部氣體；3)使通過渦輪2和壓氣機(jī)1的工作流體的量之間的差異相當(dāng)于在壓氣機(jī)1內(nèi)的蒸發(fā)量；4)用等壓比熱比純空氣大的蒸汽與空氣混合而使混合物的等壓比熱增大，等等。
圖11示出在進(jìn)氣艙10內(nèi)的霧化噴嘴11排列的簡略圖。
在空氣流道中預(yù)定的假想部位上設(shè)置了大量的霧化噴嘴11。例如，它們可排列在一個(gè)大致垂直于進(jìn)氣流方向的平面內(nèi)。這些霧化噴嘴11沿進(jìn)氣道橫截面的縱向彼此等距離地排列。同時(shí)，這些噴嘴11又沿進(jìn)氣道橫截面的橫向彼此等距地排列?？傮w說來，除與壁面相鄰的部位外，可以在進(jìn)氣艙10內(nèi)設(shè)置大量的霧化噴嘴11來形成進(jìn)氣通道，如圖11所示。
在其他的實(shí)施例中，也可以按類似的方式設(shè)定相鄰噴嘴之間的距離。
采用這種結(jié)構(gòu)，可使水滴均勻地分布在送入壓氣機(jī)入口的空氣中。
另外，在霧化噴嘴設(shè)置在進(jìn)氣艙外面或者說空氣過濾器的入口側(cè)的普通進(jìn)氣冷卻設(shè)備中，由于蒸發(fā)效率低，必須噴射大量的水，因此，通常還要設(shè)置用來回收幾乎全部噴射液體的回收設(shè)備和將回收的液體再供入霧化噴嘴11中去的大型循環(huán)系統(tǒng)。但是，在本實(shí)施例中，卻有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，那就是，由于蒸發(fā)效率提高到接近于1，故不需要設(shè)置上述的大型設(shè)備。
霧化噴嘴11設(shè)置在隔柵空氣過濾器9的出口側(cè)，因此，液滴可以隨著進(jìn)氣流穩(wěn)定地供入壓氣機(jī)1。這是由于有可能在液滴供到壓氣機(jī)入口側(cè)時(shí)防止水滴附著在隔柵空氣過濾器9上或者空氣過濾器被堵塞的情況。
而且，考慮到液滴在進(jìn)氣艙10內(nèi)流動(dòng)時(shí)的蒸發(fā)量等因素，最好將霧化噴嘴11設(shè)置在與壓氣機(jī)1的入口有一定的距離處。在壓氣機(jī)1的入口處設(shè)有一種稱之為IGV(進(jìn)氣導(dǎo)向葉片)的情況下，霧化噴嘴11要安裝在IGV的上游，注意，在設(shè)置消音器等的情況下，霧化噴嘴11則設(shè)置在消音器等的下游。
另一方面，在霧化噴嘴11設(shè)置在壓氣機(jī)11與進(jìn)氣艙10之間的邊界附近的情況下，當(dāng)要噴射細(xì)液滴或者類似情況時(shí)，就容易控制進(jìn)入壓氣機(jī)1的液滴的粒子直徑。
例如，可以在較接近于壓氣機(jī)第一級的一個(gè)級上開始液滴的蒸發(fā)，以便有效地降低壓氣機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率。
圖8示出本發(fā)明所用的燃?xì)廨啓C(jī)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖。由霧化噴嘴11噴入進(jìn)氣中的液滴隨空氣流從入口進(jìn)入壓氣機(jī)。在進(jìn)氣艙內(nèi)流動(dòng)的進(jìn)氣平均流速為例如20m/s。液滴37在壓氣機(jī)1的氣道中沿流線移動(dòng)。進(jìn)入的空氣在壓氣機(jī)中由于絕熱壓縮而升溫，與此同時(shí)，液滴受熱從其表面蒸發(fā)，并在到達(dá)后級葉片一側(cè)的同時(shí)逐漸減小其粒子直徑。在這過程中，由于蒸發(fā)需要從壓氣機(jī)中的空氣供給潛熱(顯熱)，壓氣機(jī)中空氣的溫度下降，其下降的量比不采用本發(fā)明的場合要大(見圖4)。如果液滴的粒子直徑大。液滴就會與葉片或壓氣機(jī)機(jī)匣相碰撞，并從金屬獲取熱量而蒸發(fā)，因此有可能阻止工作流體的溫度降低效應(yīng)。所以，從這一觀點(diǎn)一說，液滴的微粒直徑最好是小的。
下面說明有關(guān)噴出液滴微粒直徑的分布問題。從抑制液滴與葉片或壓氣機(jī)機(jī)匣的碰撞或防止葉片腐蝕的觀點(diǎn)考慮，噴出液滴的微粒直徑要控制到大體為50μm或更小些。從減小對葉片的影響的觀點(diǎn)考慮，液滴的最大粒子直徑最好控制在等于或小于50μm。
另外，由于粒子直徑較小的液滴可以更均勻地分布在流動(dòng)的空氣中，并且從防止壓氣機(jī)中溫度不均勻的觀點(diǎn)考慮，粒子直徑(S.M.D)最好調(diào)整到30μm或更小。由于從噴嘴噴出的液滴的粒子尺寸不均勻，不易測量出上述的最大粒子直徑。所以，為了實(shí)際應(yīng)用，可采用上述的素特平均粒子直徑(S.M.D)的測量結(jié)果。要注意，雖然粒子直徑最好要小，但是，由于產(chǎn)生小粒子直徑液滴的噴嘴要求高精度的制造技術(shù)，所以實(shí)用的粒子直徑范圍被現(xiàn)有技術(shù)的下限所限制。因此，從剛才所述的觀點(diǎn)出發(fā)，將總體粒子直徑、最大粒子直徑或平均粒子直徑的下限規(guī)定為例如1μm。而且，由于在多數(shù)情況下產(chǎn)生液滴所需的能量隨粒子直徑的減小而增多，所以，上述的下限值也可以按照產(chǎn)生液滴所需的能量來確定。液滴粒子直徑值控制在使它們可在大氣中活動(dòng)而不會輕易下沉，這種液滴通常具有良好的熱交換特性。
當(dāng)液滴蒸發(fā)時(shí)，工作流體的質(zhì)量流速增大。當(dāng)氣體中的水滴在壓氣機(jī)中完全蒸發(fā)時(shí)，則氣體仍要在壓氣機(jī)1中受到等壓壓縮。在此情況下，由于水蒸汽的等壓比熱值大致等于壓氣機(jī)中的平均溫度(300℃)左右時(shí)空氣的等壓比熱的兩倍，而且水蒸氣的熱容量相當(dāng)于含液滴的空氣在轉(zhuǎn)變成空氣時(shí)所獲得的熱容量，故就有重量約為已蒸發(fā)的水滴的兩倍的空氣量可增加作為工作流體。具體說來，就是存在著使壓氣機(jī)排出的空氣的溫度T2’下降的效應(yīng)(抑制熱量增加的效應(yīng))。以這種方式在壓氣機(jī)中發(fā)生一種由于水滴蒸發(fā)而使壓氣機(jī)排出的空氣溫度下降的作用。由于壓氣機(jī)的功率等于壓氣機(jī)入口和出口處空氣熱含量之差，而空氣的熱含量又與其溫度成正比，所以，當(dāng)壓氣機(jī)出口的空氣溫度下降時(shí)，壓氣機(jī)應(yīng)做的功就可減少。
通過燃燒室中燃油的燃燒，使由壓氣機(jī)增壓的工作流體(空氣)的溫度提高，然后流入渦輪，在渦輪中做膨脹功。這個(gè)功稱為渦輪的軸功率，其值等于渦輪進(jìn)口與出口處空氣熱含量之差。燃油的供給量要控制到使渦輪入口處的氣體溫度不超過預(yù)定溫度，渦輪的入口溫度例如可根據(jù)渦輪出口處排氣溫度和在壓氣機(jī)出口處測得的壓力值Pcd計(jì)算出。流入燃燒室5的燃油流速要控制到使上述的計(jì)算值等于應(yīng)用本發(fā)明之前所得到的值。如果能夠?qū)崿F(xiàn)上述的恒定燃燒溫度控制，那么燃油供給量的增加值可與上述的壓氣機(jī)出口處的氣體溫度T2’的下降值相對應(yīng)。而且，如果燃燒溫度不變、且噴入水的重量比約為進(jìn)入的空氣的百分之幾，那么，由于噴水前后渦輪入口壓力與壓氣機(jī)出口壓力大約相等，所以，渦輪出口處的氣體溫度T4也不會變化。因此，在噴水前后，渦輪的軸功率也不會變化。但是，由于燃?xì)廨啓C(jī)的凈輸出功率是壓氣機(jī)功率與渦輪軸功率之差值，所以，采用本發(fā)明之后，燃?xì)廨啓C(jī)的凈輸出功率就可增加一個(gè)相當(dāng)于壓氣機(jī)功率的減少量。
將渦輪2的軸功率CP(T3-T5)減去壓氣機(jī)1的功率CP(T2-T1)就得到渦輪2的電輸出QE，并可用下列表達(dá)式(1)近似表示QE/CP＝T3-T4-(T2-T1)(1)通常，由于進(jìn)行的作業(yè)可使燃燒溫度T3保持恒定，所以燃?xì)廨啓C(jī)出口溫度T4不變化，渦輪的軸功率CP(T3-T4)也保持恒定。在此情況下，如果由于混入水霧而使壓氣機(jī)出口處溫度T2下降到T2’(＜T2)，那么就得到相當(dāng)于壓氣機(jī)功率下降值的功率增加量(T2-T2’)。此外，燃?xì)廨啓C(jī)的熱效率η可由下式(2)近似表示η=1-T4-T1T3-T2---(2)]]>在此情況下，由于T2’＜T2，上式中右側(cè)的第二項(xiàng)就小，故可看出，噴水也可提高熱效率。換言之，雖然在應(yīng)用本發(fā)明前后從熱機(jī)(即燃?xì)廨啓C(jī))輸出到系統(tǒng)外的熱能CP(T4-T1)(式(2)第二項(xiàng)的分子項(xiàng))沒有大的差異，但是，供入的燃油能量CP(T3-T2’)卻增加了一個(gè)相當(dāng)于CP(T2-T2’)即壓氣機(jī)功率的下降值。同時(shí)，由于壓氣機(jī)功率降低的量等于上面所述的輸出功率的增加量，所以可認(rèn)為燃油的增加量基本上全都用于增加燃?xì)廨啓C(jī)的輸出功率上。這樣，增加的輸出功率具有100％的熱效率。因此，可提高燃?xì)廨啓C(jī)的熱效率。這樣，在本實(shí)施例中，為了降低壓氣機(jī)功率(這在進(jìn)入的空氣受冷卻的現(xiàn)有技術(shù)中顯然未公開過)，通過使水霧與進(jìn)入壓機(jī)1的空氣相混合，可望提高燃?xì)廨啓C(jī)的總輸出功率。另一方面，雖然現(xiàn)有技術(shù)中企圖將水噴入燃燒室入口處而通過增加工作流體來提高輸出功率，但是，由于壓氣機(jī)1的功率未降低，故其熱效率反而下降。
圖7示出本發(fā)明的熱循環(huán)與另一種熱循環(huán)的比較。循環(huán)圖閉合區(qū)的面積表示單位進(jìn)氣流速的燃?xì)廨啓C(jī)輸出功率即比輸出功率。圖7的標(biāo)號表示循環(huán)圖相應(yīng)部位的工作流體，在圖7中，標(biāo)號1表示壓氣機(jī)的入口，1’表示工作流體從中間冷卻器出來后進(jìn)入第二壓氣機(jī)的入口，2表示Brayton(布雷頓)循環(huán)中燃燒室的入口，2’表示工作流體從第二級壓氣機(jī)出來后的燃燒室入口，3表示工作流體燃燒室出來后的渦輪入口，4表示渦輪的出口。
圖7下部的溫度(T)-熵(S)曲線圖說明當(dāng)上述循環(huán)和位置的1、3和4位置上的溫度(T)-熵(S)值不變時(shí)的特性曲線的比較。
從圖7可以明顯看出，比輸出功率的大小按下列順序遞減按照本發(fā)明的上述方法將細(xì)微水滴噴射到壓氣機(jī)的進(jìn)氣艙中以將水滴導(dǎo)入壓氣機(jī)入口所得到的比功率、按日本公開專利申請No.平成6-10702公開的中間冷卻循環(huán)法所得到的比功率、按原先的Brayton循環(huán)得到的比功率。特別要注意，按中間冷卻循環(huán)法和本發(fā)明方法獲得的比輸出功率的差別是由于按照本發(fā)明引入壓氣機(jī)的水滴是從壓氣機(jī)入口部分開始連續(xù)地蒸發(fā)的，這可以從循環(huán)形式看出來。
如上所述，盡管中間冷卻循環(huán)的熱效率低于Brayton循環(huán)，但是，本發(fā)明的熱效率則高于Brayton街環(huán)，因此，本發(fā)明的熱效率也高于中間冷卻循環(huán)。
一般說來，當(dāng)噴出的液滴在壓氣機(jī)1中的蒸發(fā)位置靠近壓氣機(jī)入口時(shí)，壓氣機(jī)出口的空氣溫度則下降，這對于輸出功率和熱效率的提高是有利的。因此，在采用噴射液滴混入進(jìn)氣6中的方法的情況下，效果就隨噴入液滴粒子直徑的減小而增大，這是由于霧汽流入壓氣機(jī)1后迅速蒸發(fā)之故。而且，噴入的液滴浮在空氣中而可與進(jìn)入的空氣一起順利地導(dǎo)入壓氣機(jī)內(nèi)。
因此，從霧化噴嘴11噴出的液滴，其尺寸最好是能使它們在到達(dá)壓氣機(jī)1的出口之前基本上全部蒸發(fā)完。實(shí)際上，液滴的尺寸不可能使它們100％地蒸發(fā)，并且受到上述結(jié)構(gòu)因素的限制而有一個(gè)上限值。實(shí)用中，在壓氣機(jī)的出口處應(yīng)有90％或更多的液滴蒸發(fā)。
例如，當(dāng)壓氣機(jī)1的排氣壓力Pcd為0.84MPa時(shí)，如果考慮到壓氣機(jī)1出口處的絕對濕度測量值與從周圍環(huán)境條件估算的在出口導(dǎo)向葉片位置上的另一個(gè)絕對濕度值之間的關(guān)系，則液滴在到達(dá)壓氣機(jī)出口處之前就已有95％或更多蒸發(fā)了。
空氣通過壓氣機(jī)1的時(shí)間是短的，為了使液滴在該時(shí)間內(nèi)良好地蒸發(fā)而提高蒸發(fā)效率，液滴的粒子直徑(按S.M.D)最好應(yīng)為30μm或更小。
要注意，由于產(chǎn)生小粒子直徑液滴的霧化噴嘴要求高精度的制造技術(shù)，所以，要根據(jù)技術(shù)上能達(dá)到的下限來規(guī)定粒子直徑的下限值，例如將粒子直徑的下限值定為1μm。
這是由于在液滴過大的場合下，它便難于在壓氣機(jī)內(nèi)很好地蒸發(fā)。
引入的液滴量可按溫度和濕度或按輸出功率的增加量來調(diào)節(jié)?？紤]到噴出的液滴在從噴射位置至壓氣機(jī)入口處的過程中的蒸發(fā)量，那么，引入的液滴量可以等于或大于進(jìn)氣質(zhì)量流量的0.2％(wt)，該值的上限應(yīng)能保持壓氣機(jī)的功能良好。例如，其上限值可調(diào)至5％(wt)，而引入液滴量的范圍可定為小于5％(wt)。
雖然可以根據(jù)夏季或干燥天氣等情況進(jìn)行調(diào)整，但是，為了進(jìn)一步提高輸出功率等，引入液滴的比率可以高于或等于0.8％(wt)，但低于或等于5％(wt)。
如果與普通的液滴噴射裝置相比較，本發(fā)明只需噴入少量的液滴，因?yàn)樵谄胀愋偷难b置中，只是將較大的液滴(例如100-150μm等的液滴)噴入進(jìn)氣中以便降低送入壓氣機(jī)入口處空氣的溫度，并且在噴射之后，對水進(jìn)行回收，再次用來噴射液滴。
在炎熱的夏季要想使降低的輸出功率恢復(fù)到額定輸出功率時(shí)，噴射水的消耗量達(dá)到最大用量值。不能忽略在形成水霧時(shí)提供空氣的壓縮空氣消耗量，該消耗量最好應(yīng)以低于水的消耗量為目標(biāo)。因此，只有在滿足粒子直徑的條件下，不供給空氣而形成具有上述粒子直徑的液滴時(shí)，才是經(jīng)濟(jì)的。
按照本發(fā)明的實(shí)施例，通過根據(jù)環(huán)境的溫度來控制水霧的流量，可以建起一個(gè)其輸出功率一年四季都不變化的發(fā)電廠。例如，可以調(diào)節(jié)控制閥15的開口，使之在引入壓氣機(jī)的空氣的溫度較高時(shí)增加水霧的流量，而在空氣溫度較低時(shí)，減少水霧的流量。
另外，上述系統(tǒng)的工作最好能在達(dá)到等燃燒溫度作業(yè)時(shí)供給液滴。這樣就能夠提高熱效率和輸出功率。
另外，在一種不用于發(fā)電的燃?xì)廨啓C(jī)中或者在一種受驅(qū)動(dòng)而獲得轉(zhuǎn)矩的燃?xì)廨啓C(jī)中，可以降低燃燒溫度，以降低渦輪的軸輸出功率。尤其是只在部分載荷工作時(shí)，采用本發(fā)明可節(jié)約燃料。
在本實(shí)施例中，可以根據(jù)所需的載荷將輸出功率控制在一個(gè)高于由環(huán)境溫度限制的輸出功率值的范圍內(nèi)。
而且，由于即使燃燒溫度不提高也能增大輸出功率，故可建造出長壽命的燃?xì)廨啓C(jī)。
再者，按照本實(shí)施例，壓氣機(jī)的氣體可受到冷卻。因此，在從壓氣機(jī)分流抽氣而用以冷卻燃?xì)廨啓C(jī)葉片的場合下，可以減少冷卻用的分流抽氣量。因此，燃?xì)廨啓C(jī)中的工作流體量可以增多，故可望提高熱效率，增加輸出功率。
在圖1中，載荷指令信號Pd 25可以設(shè)定為一個(gè)額定值，這樣便可自動(dòng)地控制噴出液滴的流量。
下面說明燃?xì)廨啓C(jī)的操作方法及其控制。
如果想要提高燃?xì)廨啓C(jī)的輸出功率，就實(shí)施增加從霧化噴嘴11噴出的液體量的步驟和增加供入燃燒室的燃油量的步驟。另一方面，如果想要減少燃?xì)廨啓C(jī)的輸出功率，就減少噴出的液體量和減少供入燃燒室的燃油量。
如果想要增大燃?xì)廨啓C(jī)的輸出功率，就在增加噴出的液體量之后增加供入燃燒室的燃油量。反之，如果要降低燃?xì)廨啓C(jī)的輸出功率，則在減少從霧化噴嘴11噴出的液體量之前減少供入燃燒室的燃油量。
下面說明燃?xì)廨啓C(jī)處于基本載荷作業(yè)狀態(tài)下的工作實(shí)例。
當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)在固定的燃燒溫度下作業(yè)時(shí)，可按如下方式進(jìn)行操作控制。信號發(fā)生器24計(jì)算出一個(gè)與根據(jù)載荷指令信號Pd 25規(guī)定的目標(biāo)輸出功率相適應(yīng)的噴射液體量，并發(fā)出增大控制閥15的開啟度的指令。信號發(fā)生器24再計(jì)算出相應(yīng)于通過控制閥15引入的、并由霧化噴嘴11噴出的預(yù)定水量和獲得預(yù)定的粒子直徑所需的壓縮空氣量并發(fā)出增大控制閥14的開啟度的指令。于是，預(yù)定的壓縮空氣就通過控制閥14引入霧化噴嘴11。同時(shí)，燃油流量保持固定值。隨后，進(jìn)行廢氣溫度的控制以提高燃油流量，使燃燒溫度(可用一個(gè)估計(jì)值)達(dá)到等于其預(yù)定值。
代表燃?xì)廨啓C(jī)作業(yè)時(shí)廢氣溫度的預(yù)定值的廢氣溫度控制曲線可以用壓氣機(jī)輸出壓力Pcd和噴射量的函數(shù)來表示，也可以采用未噴水的情況下的原始控制曲線，或者，采用由原始控制曲線估算的預(yù)定廢氣溫度加一個(gè)適當(dāng)?shù)钠慷玫降闹祦肀硎尽?br>
當(dāng)按上述方法得到的燃?xì)廨啓C(jī)輸出功率偏離其預(yù)定值時(shí)，如果要增大輸出功率，就按照上面所述程序增加噴射液體量，然后控制廢氣溫度。另一方面，如果要降低輸出功率，就首先減小燃油流量，然后減小噴射流體量。
在設(shè)有能按上述方法進(jìn)行控制的信號發(fā)生器24的場合下，可以調(diào)節(jié)輸出功率，同時(shí)又可防止發(fā)生燃燒溫度超過其允許值的情況。
要注意，降低輸出功率時(shí)，減少噴射液體量的過程要比提高輸出功率時(shí)增加噴出液體流量的過程緩慢得多，這樣，便可按照類似于提高輸出功率的實(shí)行的廢氣溫度控制來減少燃油流量。
為了達(dá)到預(yù)定的輸出功率，也可不用上述的連續(xù)改變化噴水量的方法，而是將噴水量調(diào)到預(yù)定值，并考慮取決于環(huán)境條件(如環(huán)境溫度和濕度)的測量值的輸出功率的提高量來調(diào)整輸出功率。例如，以環(huán)境溫度、濕度和輸出功率的提高量作為函數(shù)計(jì)算出噴水量等，再將其調(diào)到所需值。因此，也有可能進(jìn)行恒定噴水量的操作，使噴水量不會隨輸出功率的小變化或者空氣溫度的變化而變化。本發(fā)明的系統(tǒng)具有方便于操作控制的優(yōu)點(diǎn)。而且，在上述調(diào)定后經(jīng)過預(yù)定時(shí)間后，最好再測量一下環(huán)境條件值，并再次調(diào)整噴水量，以便按照環(huán)境條件較容易地調(diào)節(jié)輸出功率的提高量。
上述的燃?xì)廨啓C(jī)的操作也可以看作是控制將水滴噴入要供入燃?xì)廨啓C(jī)的操作也可以看作是控制將水滴噴入要供入燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)的空氣中的水滴噴射裝置，如果按照上述方法操作水滴噴射裝置便可使設(shè)置有水滴噴射裝置的燃?xì)廨啓C(jī)具有上述的優(yōu)點(diǎn)。
下面參看圖1說明第二實(shí)施例。
第二實(shí)施例與上述第一實(shí)施例的差別主要在于，同時(shí)設(shè)有獲得上述細(xì)顆粒直徑液滴的霧化裝置和霧化噴嘴11。例如，第二實(shí)施例含有向霧化噴嘴11提供壓縮空氣的裝置。
更具體地，本實(shí)施例除了含有帶有給水裝置13的霧化噴嘴11之外，還含有向霧化噴嘴11提供壓縮空氣的給氣裝置12。該給氣裝置12含有一個(gè)與壓氣機(jī)1分開設(shè)置的儲氣罐29，用來供給壓縮空氣，并含有一條將壓縮空氣從儲氣罐29通過控制閥14導(dǎo)引至霧化噴嘴11的管道。而且本實(shí)施例還有一個(gè)用來控制通入霧化噴嘴11的氣體流量的控制閥14。在本實(shí)施例中，還設(shè)置了一個(gè)用來控制供入霧化噴嘴的壓縮空氣量的控制閥14a。
控制閥14和控制閥15與信號發(fā)生器24電連接，所述信號發(fā)生器24接收發(fā)電機(jī)3輸出功率方面的信號由附加裝置送來的功率指令信號Pd25、和控制閥14、15等的輸出開啟度的信號以及其他的指令。控制閥14和控制閥15通過例如一條信號電纜26等與信號發(fā)生器24相連接。根據(jù)不同情況，功率指令信號25可以直接輸入信號發(fā)生器24。
進(jìn)入的空氣6通過隔柵9進(jìn)入進(jìn)氣艙10，給水箱17的水通過具有預(yù)定開啟度的控制閥15，并由給水裝置13供入霧化噴嘴11。另外，來自儲氣罐29的壓縮空氣通過具有預(yù)定開啟度的控制閥14供入霧化噴嘴11。然后，由霧化噴嘴11噴出細(xì)微液滴。該噴嘴的類型應(yīng)是能調(diào)節(jié)供入的空氣和液體的量的，以便在上述的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)所需的微粒直徑的范圍。進(jìn)入的空氣6因含有液滴而形成霧氣流，并在該霧汽流部分地蒸發(fā)冷卻進(jìn)入的空氣之后流入壓氣機(jī)1?；煸谶M(jìn)入的空氣中的液滴在壓氣機(jī)1內(nèi)蒸發(fā)并冷卻壓縮空氣。
上述的液滴在壓氣機(jī)1內(nèi)基本上蒸發(fā)之后，與燃油混合，并與燃燒室5內(nèi)的壓縮空氣一起燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣體， 然后流入渦輪2使之轉(zhuǎn)動(dòng)。通過發(fā)電機(jī)3將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，并將電能送到電力網(wǎng)4。完成做功后的廢氣7通過排氣管8排到大氣中。
由于設(shè)置了獨(dú)立的儲氣罐29，故壓氣機(jī)的功率不會降低，而且，除了具有提高燃?xì)廨啓C(jī)的輸出功率和熱效率的效應(yīng)外，從結(jié)構(gòu)方面或從節(jié)約動(dòng)力的角度看，有時(shí)還具有進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)。
有關(guān)上述的噴嘴，可以采用能獲得所需粒子直徑的液滴的內(nèi)部混合型之類的氣體霧化噴嘴。
在操作和控制燃?xì)廨啓C(jī)時(shí)，如果想要提高燃?xì)廨啓C(jī)的輸出功率，除了如上所述那樣增加噴水量之外，還可增加供入霧化噴嘴11的空氣量，以便使噴嘴噴射出具有所需粒子直徑的液滴。
如果要降低輸出功率，可減少供入霧化噴嘴11的水量，并減少供入霧化噴嘴11的空氣量，以調(diào)節(jié)液滴的粒子直徑。
另外，為了便于操作，可以不是同時(shí)調(diào)節(jié)供入霧化噴嘴11的空氣量和水量，而是在固定空氣量的同時(shí)，只調(diào)節(jié)供入的水量。
在此情況下，先在供入允許的最大水量時(shí)，將供入的空氣量調(diào)節(jié)到可獲得所需粒子直徑的液滴。因此，當(dāng)噴入的水量少于最大的噴入量時(shí)，液滴粒子直徑就小于供入最大水量時(shí)得到的直徑，并可獲得良好狀態(tài)。
另外，除了上述的儲氣罐29之外，也可不單獨(dú)設(shè)置儲氣罐29，而采用下述結(jié)構(gòu)。
供氣裝置12含有一條連通從壓氣機(jī)1的中部分流抽氣與霧化噴嘴11的管道，或從壓氣機(jī)1排出的壓縮空氣流過的管道中分支出來并與霧化噴嘴11連通的另一管道。該管道含有一個(gè)控制閥14b，用來控制供入的壓縮空氣量，根據(jù)有效噴射或類似要求，上述管道可帶有一個(gè)冷卻器9，以便將壓縮空氣的溫度調(diào)節(jié)到所需值。
因此，在上述結(jié)構(gòu)與儲氣罐29一起設(shè)置的情況下，可以通過過主要采用從中部分流抽氣或從壓氣機(jī)排出的空氣，然后再加上少量的來自儲氣罐29的壓縮空氣的辦法來節(jié)省獨(dú)立設(shè)置的儲氣罐29的能量。而且在采用上述結(jié)構(gòu)代替儲氣筒29的情況，可望簡化設(shè)備。
另外，對于供給來自壓氣機(jī)1中部的壓縮空氣或從壓氣機(jī)1排出的壓縮空氣以便如上述那樣霧化液滴的結(jié)構(gòu)，在一個(gè)電廠開始發(fā)電時(shí)或者當(dāng)環(huán)境溫度十分低時(shí)，可只供給空氣，以便在前一種情況下，能夠進(jìn)行控制NOx排出量的操作，而在后一種情況下，可提高進(jìn)氣溫度，以防止冰凍。
尤其是，在含有上述的控制閥14b的結(jié)構(gòu)中，可只打開控制閥14b而關(guān)閉控制閥15，以便只將所需數(shù)量的液滴噴入進(jìn)氣中。
當(dāng)從霧化噴嘴11供給液滴時(shí)，可均勻地將液滴噴入進(jìn)氣中，而使進(jìn)氣的溫度分布變得均勻。
下面結(jié)合圖1說明第三實(shí)施例。
第三實(shí)施例與第一實(shí)施例或和第二實(shí)施例的主要差別在于，它還含有一個(gè)安裝在渦輪2的排氣段的回收水的裝置31，為了回收渦輪廢氣中的水并且再用它作為噴射水，它還設(shè)有一條將上述回收水裝置31回收的水供入給水箱17的管道。
上述的回收水的裝置可采用由各種原理設(shè)計(jì)的裝置例如通過冷卻將蒸汽冷凝，或者通過物理吸附進(jìn)行回收。
進(jìn)入的空氣6通過隔柵9，進(jìn)入進(jìn)氣艙10，由回收水的裝置31回收的水儲存入給水箱17后，再通過具有預(yù)定開啟度的控制閥15并通過給水裝置13，而后由霧化噴嘴11噴成微滴。在需要從供氣裝置12供給空氣來噴射微滴的場合下，同時(shí)將控制閥14調(diào)到預(yù)定的開啟度，以便調(diào)節(jié)噴出液滴的粒子直徑。進(jìn)入的空氣混入液滴后形成一種霧氣流，該霧氣在部分蒸發(fā)而冷卻進(jìn)氣后進(jìn)入壓氣機(jī)1。在進(jìn)氣中含有的液滴在壓氣機(jī)內(nèi)蒸發(fā)而冷卻壓縮空氣。
當(dāng)液滴在壓氣機(jī)1內(nèi)基本上都蒸發(fā)后，燃油與壓縮空氣混合，并在燃燒室5內(nèi)燃燒，而產(chǎn)生高溫高壓氣體，然后流入渦輪，使之轉(zhuǎn)動(dòng)。發(fā)電機(jī)3將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，并將電能輸入電力網(wǎng)4。完成了做功的廢氣從排氣管8排到大氣中。
按照第三實(shí)施例，不僅可提高燃?xì)廨啓C(jī)的輸出功率和熱效率，而且可以有效地利用水，達(dá)到節(jié)約用水的目的。
注意，在裝有回收熱鍋爐30的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠中，在該熱回收鍋爐30的出口處設(shè)置上述的回收水的裝置31，可以提高水回收效率。
下面參看圖1說明第四實(shí)施例。
第四實(shí)施例與第一或第二實(shí)施例不同之處在于，燃燒室5用的燃料是液化天然氣(ING)。因此，第四實(shí)施例除了具有第一實(shí)施例或第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)之外，還含有一個(gè)也用作冷源的液化天然氣存儲裝置33，并且含有一個(gè)用作水回收裝置31的、用來提高從液化天然氣存儲裝置33供給的天然氣的溫度以使之氣體的熱交換器32和一條用來將已氣化的天然氣導(dǎo)入燃燒室5的管道。安裝上述的熱交換器32是為了利用燃?xì)廨啓C(jī)廢氣的熱量。
另外，上述熱交換器32可回收廢氣中的水。為了回收廢氣中的水并將回收的水再用作噴射水，熱交換器32含有一條將它回收的水供入給水箱17的管道。
在本實(shí)施例中，在進(jìn)行類似于上述各實(shí)施例的操作時(shí)，除了可提高燃?xì)廨啓C(jī)的輸出功率和熱效率以外，還可以獲得不需要液化天然氣氣化裝置和回收水的效果，而且還可以有利地利用未用的能量。
下面參看圖1說明第五實(shí)施例。本實(shí)施例是一個(gè)兼有將水噴入進(jìn)氣中的裝置和進(jìn)氣冷卻裝置的燃?xì)廨啓C(jī)。
第五實(shí)施例是上述第一實(shí)施例或第二實(shí)施例的改型，改動(dòng)之處在于，在隔柵9的后面另外設(shè)置一個(gè)與外部冷源36相連接的冷卻線圈35，并通過泵42使冷卻介質(zhì)循環(huán)流通。冷卻線圈35也可設(shè)置在隔柵9的前面。
進(jìn)入的空氣6通過隔柵9進(jìn)入進(jìn)氣艙10，然后，在流過冷卻線圈35時(shí)受到冷卻，給水箱17的水通過具有預(yù)定開啟度的控制閥15，再通過給水裝置13，然后從霧化噴嘴11噴射微細(xì)液滴。在需要從給氣裝置12供給空氣以噴射微滴的場合下，控制閥14同時(shí)調(diào)到預(yù)定的開啟度，以調(diào)節(jié)噴出液滴的微粒直徑。進(jìn)入的空氣6因含有液滴而形成霧氣流，該霧氣流在部分蒸發(fā)而冷卻進(jìn)氣后流入壓氣機(jī)1，進(jìn)氣中所含的液滴在壓氣機(jī)1內(nèi)蒸發(fā)而冷卻壓縮空氣。
液滴在壓氣機(jī)1內(nèi)基本上蒸發(fā)完后，燃料與壓縮空氣混合，并在燃燒室5燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣體，流入渦輪2使渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)3將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能，并將電能輸入電力網(wǎng)4。完成做功后的廢氣7通過排氣管8排入大氣中。
在本實(shí)施例中，除了像實(shí)施例1那樣提高燃?xì)廨啓C(jī)的輸出功率和熱效率外，還可預(yù)料，由于進(jìn)氣受到冷卻而提高了進(jìn)氣的質(zhì)量流速和通過噴水減少了壓氣機(jī)1的功率而獲得的綜合效果可進(jìn)一步提高燃?xì)廨啓C(jī)的輸出功率。一般說來，通過調(diào)整冷卻線圈35的容量使它能冷卻到可使進(jìn)入的空氣冷卻到可以有效地工作的露點(diǎn)，就可以達(dá)到在節(jié)約用水的同時(shí)又提高輸出功率。本實(shí)施例用于在夏季缺水的區(qū)域特別有利。
下面參看圖2說明本發(fā)明的第六實(shí)施例。與第一或第二實(shí)施例相比較，第六實(shí)例突出之處在于其霧化噴嘴11設(shè)置在進(jìn)氣艙內(nèi)靠近隔柵9的位置上。圖2清晰地示出了霧化噴嘴11的位置。圖2不出一種含有用來供給壓縮空氣的供氣裝置12的結(jié)構(gòu)，這種像實(shí)施例1那樣的供氣裝置12只有在能獲得上述那種所需液滴時(shí)才不需要使用。
從促進(jìn)水霧在流入壓氣機(jī)1之前的蒸發(fā)以提高進(jìn)氣的冷卻效果的觀點(diǎn)看來，霧化噴嘴11最好以這種方式設(shè)置在與壓氣機(jī)1的入口隔開的位置上。
說明詳細(xì)些，就是1.在進(jìn)氣艙10內(nèi)裝有消音器41的情況下，霧化噴嘴11最好設(shè)置在下列位置中的一個(gè)位置(11a或11b)上(1)霧化噴嘴11a設(shè)置在消音器41的出口側(cè)，這樣，也可防止隔音材料被水霧弄濕，考慮到液滴被導(dǎo)入壓氣機(jī)之前應(yīng)有一段飛行距離以進(jìn)行蒸發(fā)，霧化噴嘴11最好安裝在距壓氣機(jī)有一段距離處，(2)或者，將霧化噴嘴11b安裝在消音器的入口側(cè)。
例如，當(dāng)霧化噴嘴11b設(shè)置在進(jìn)氣艙內(nèi)隔柵9的出口附近時(shí)，水滴在進(jìn)入壓氣機(jī)前可更均勻地分布在進(jìn)氣中。而在隔柵的一部分延伸到位于隔柵出口側(cè)的進(jìn)氣艙10的寬度以外的情況下或類似的情況下，霧化噴嘴11的安裝和維修比較容易。2.在進(jìn)氣艙10內(nèi)不設(shè)置消音器的場合下霧化噴嘴11設(shè)置在隔柵9與壓氣機(jī)1的入口之間?？紤]到液滴進(jìn)入壓氣機(jī)前要有一段飛行距離以進(jìn)行蒸發(fā)，霧化噴嘴11最好安裝在距壓氣機(jī)有一定距離處。
進(jìn)入的空氣6通過隔柵9，進(jìn)入進(jìn)氣艙10，然后，在有消音器的情況下，它就通過消音器。同時(shí)，來自給水箱17的水通過具有預(yù)定開啟度的控制閥15，并通過給水裝置13，從霧化噴嘴11噴射出微液滴。在需要由供氣裝置12供給空氣來噴射微液滴的情況下，便同時(shí)將控制閥14調(diào)定到預(yù)定的開啟度，以調(diào)節(jié)噴出液滴的粒子直徑。含有液滴的進(jìn)氣6形成霧氣流，并在冷卻進(jìn)氣后流入壓氣機(jī)1，混在進(jìn)氣中的液滴在壓氣機(jī)1內(nèi)蒸發(fā)，并冷卻壓縮空氣。
因此，通過增加進(jìn)氣的質(zhì)量流量和由冷卻進(jìn)氣而降低壓氣機(jī)功率兩種原理的綜合效果，可更有效地進(jìn)行燃?xì)廨啓C(jī)輸出功率不的再生利用。
更具體地說，如果霧化噴嘴設(shè)置在進(jìn)氣艙內(nèi)與壓氣機(jī)入口有適當(dāng)距離的位置上，那么，由于噴出的水有一部分蒸發(fā)而使進(jìn)氣的溫度冷卻到接近濕球溫度，故與設(shè)置空氣冷卻器具有相似的效果(雖然與空氣冷卻器安裝在進(jìn)氣流道上獲得的效果可能有某些差別)。壓氣機(jī)1的工作流體的可在壓氣機(jī)1內(nèi)部又可在壓氣機(jī)1之外有效地冷卻，而且霧化噴嘴11與壓氣機(jī)入口有一段距離時(shí)對輸出功率的提高比霧化噴嘴11設(shè)置在壓氣機(jī)入口附近時(shí)大。
圖5和6分別示出在外部空氣被導(dǎo)入壓氣機(jī)1并由壓氣機(jī)1進(jìn)行壓縮的過程中工作流體的狀態(tài)變化以及進(jìn)氣溫度與進(jìn)氣質(zhì)量流量之間的關(guān)系。
圖5所示的是在環(huán)境條件為30℃和相對濕度為70％(R.H)時(shí)的狀態(tài)變化。
A點(diǎn)表示上述的環(huán)境條件。若假定外部空氣在流入壓氣機(jī)之前一直沿空氣濕度圖上的等濕球溫度線蒸發(fā)冷卻到進(jìn)入飽和狀態(tài)，那么在壓氣機(jī)1的入口處進(jìn)氣的狀態(tài)則變?yōu)锽點(diǎn)所示的狀態(tài)。從進(jìn)入壓氣機(jī)之前有最大程度的蒸發(fā)的觀點(diǎn)看來，由上述噴出的液滴引入壓氣機(jī)1的氣體的濕度最好提高到90％左右或更高。從較好地冷卻進(jìn)氣的觀點(diǎn)看來，濕度應(yīng)提高到95％或更高。那些在進(jìn)氣艙10內(nèi)未蒸發(fā)的液滴在從B點(diǎn)至C點(diǎn)的壓縮過程中繼續(xù)蒸發(fā)。若假設(shè)在蒸發(fā)過程中保持飽和狀態(tài)，那么，到C點(diǎn)狀態(tài)時(shí)便完全沸騰，而且在從C點(diǎn)至D點(diǎn)的過程中，進(jìn)入單相壓縮狀態(tài)，溫度升高。如果假定蒸發(fā)是等熵過程，沸騰端點(diǎn)進(jìn)到狀態(tài)C’的過飽和。由于從液滴蒸發(fā)速度實(shí)際是有定限的，認(rèn)為狀態(tài)變化是非等熱的，并跟隨與飽和線偏開的虛線的軌跡。相反，在普通壓縮過程中，狀況跟隨A至D’的軌跡。
圖5中，A點(diǎn)的溫度由T1表示，B點(diǎn)的溫度由T1’表示，當(dāng)溫度從T1降到T1’，進(jìn)氣流速從W增加至W’，如圖6示意地出。殘余的液滴導(dǎo)入壓氣機(jī)1并在其中蒸發(fā)，因此它們起到減小壓氣機(jī)1的功的作用。
圖9示出水滴噴射量和燃?xì)廨啓C(jī)的動(dòng)和輸出的增加速度之間的關(guān)系。圖9(a)示出動(dòng)力輸出相對值隨進(jìn)口空氣溫度的變化，圖9(b)示出噴射量及動(dòng)力輸出增加之間的關(guān)系。
所示的值在如下計(jì)算條件得出，例如環(huán)境溫度35℃，相對溫度53％，壓氣機(jī)空氣容量特性為417kg/s，壓氣機(jī)的多變效率為0.915，渦輪的絕熱效率為0.89，燃燒溫度為1290℃，壓氣機(jī)抽氣量為20％，排氣壓力為1.48MPa，蒸發(fā)級壓力降為0.25MPa。如果室溫的水噴出，那么進(jìn)氣流率的0.35％在流入壓氣機(jī)前在進(jìn)氣艙中蒸發(fā)。因?yàn)殡S著進(jìn)口空氣溫度降低及空氣密度增加，壓氣機(jī)的進(jìn)口質(zhì)量流率增加百分之幾，其有助于燃?xì)廨啓C(jī)的動(dòng)力輸出增加。其余的噴出的水伴隨氣流并吸進(jìn)，而成液滴形式的其余部分進(jìn)到壓氣機(jī)中，在其中蒸發(fā)并促使減少壓氣機(jī)的功。
對于2.3％噴射的熱效率放大率的相對值為2.8％。把燃?xì)廨啓C(jī)的功率輸出回收到在5℃基本負(fù)載工作顯示的功率輸出所需消耗的水量約為進(jìn)氣質(zhì)量流率的2.3％(重量)。當(dāng)操作是進(jìn)行到燃?xì)廨啓C(jī)的輸出恢復(fù)到最大值前，輸出增加的細(xì)節(jié)粗略估計(jì)如下基于進(jìn)入壓氣機(jī)1前的冷卻的部分約為35％；基于通過壓氣機(jī)內(nèi)蒸發(fā)的冷卻約為37％；基于通過渦輪及壓氣機(jī)的工作流體量的差及從含在工作流體中的蒸汽得到的低壓比熱的增加的部分約為28％。
雖然在圖9的標(biāo)尺上沒有示出，但是噴射水量可進(jìn)一步增加使得在約5％(重量)的噴射流量下可得到高到允許功率輸出水平的功率輸出。隨著噴射量增加，壓氣機(jī)中水滴蒸發(fā)作用通過在壓氣機(jī)1外面的作用(冷卻作用)對功率輸出有增加的影響。
同時(shí)，圖12示出了噴射到噴射量前后的壓氣機(jī)排氣溫度差之間的關(guān)系?？梢钥闯鲈谝旱瘟魅雺簹鈾C(jī)1的進(jìn)口前蒸發(fā)及冷卻可以以低流率有效地進(jìn)行。由流入壓氣機(jī)1進(jìn)口的進(jìn)口空氣達(dá)到的濕度接近約95％。實(shí)線指出在假設(shè)流進(jìn)壓氣機(jī)的液滴所有的蒸發(fā)量等于在噴射前的值情況下計(jì)算出在壓氣機(jī)1出口的氣體的絕對濕度和壓氣機(jī)1出口的氣體的熱函的兩個(gè)條件下計(jì)算出的壓氣機(jī)1的出口氣體溫度和噴射前溫度的差。該線是假設(shè)功率沒有減少的情形下得到的。但是由圓卷記號(為便于理解用虛線連起)指示的實(shí)際值比實(shí)線的值高，功率減小實(shí)際是有的。從該事實(shí)引出了在此蒸發(fā)點(diǎn)晚的階段，蒸發(fā)的溫降量在壓縮步驟被放大了。
由此，認(rèn)為在前面階段，通過霧化噴嘴11引進(jìn)壓氣機(jī)1的液滴的蒸發(fā)量最好比后面降段的蒸發(fā)量大，主要在前面階段對引進(jìn)壓氣機(jī)1的液滴的蒸發(fā)對功率的減小起作用。
液滴量噴出的量使從壓氣機(jī)1噴出的壓縮空氣的溫度比噴射前降低5℃或更多。從功率輸出進(jìn)一步增加的觀點(diǎn)，液滴量定到溫度降低25℃或更多的程度。應(yīng)注意上限可以實(shí)際使用的觀點(diǎn)確定。例如，把液滴量設(shè)成使溫度降低50℃或更少是適合的。
下面參照圖1說明第七實(shí)施例。
第七實(shí)施例與第二實(shí)施例的不同在于它包括一個(gè)控制要噴射的液滴溫度的機(jī)構(gòu)。
例如，第七實(shí)施例是一套混合的設(shè)備，除了上述的燃?xì)廨啓C(jī)的結(jié)構(gòu)外，還裝有一熱回收鍋爐30，其中渦輪2的廢氣用作熱源。另外，雖然圖1未示出，還設(shè)有一蒸汽渦輪，其由熱回收鍋爐30產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動(dòng)。另外，至少設(shè)一個(gè)發(fā)電機(jī)，由燃?xì)廨啓C(jī)或蒸汽渦輪驅(qū)動(dòng)。供氣裝置12包括把熱回收鍋爐30產(chǎn)生的蒸汽供送到霧化噴嘴11的通道，并在通道設(shè)一控制閥14C。
進(jìn)口空氣6穿過格柵9，進(jìn)入進(jìn)氣艙10，供水箱17的水穿過預(yù)定開口的控制閥15，隨后通過供水裝置13使細(xì)液滴從霧化噴嘴11噴出。在該情形下，蒸汽供應(yīng)量由控制閥14C控制。
另外，當(dāng)壓縮空氣供到霧化噴嘴11，壓縮空氣的量可用設(shè)在存儲器29到霧化噴嘴11之間的通道中的控制閥14a控制。
因此，由于加熱溫度可調(diào)節(jié)，可控制噴射液滴的溫度等。進(jìn)口空氣6含有形成霧流的要求溫度的液滴，該霧流冷卻進(jìn)口空氣后流入壓氣機(jī)1中。含在進(jìn)口空氣中的液滴在壓氣機(jī)1內(nèi)蒸發(fā)并冷卻壓縮空氣。
按照本實(shí)施例，除了達(dá)到實(shí)施例1中燃?xì)廨啓C(jī)的功率輸出的增長及燃?xì)廨啓C(jī)的熱效率增長外，液滴的蒸發(fā)率可由控制噴射液體的溫度來控制。如果水溫升高，那么液滴的蒸發(fā)可轉(zhuǎn)到壓氣機(jī)的前面的級。因此可進(jìn)一步減小壓氣機(jī)1的工作量。雖然噴射的水滴溫度根據(jù)條件變化，但對實(shí)際使用合適的范圍為10-80℃。作為控制水溫的方法，除了把水蒸汽混入噴射噴嘴的方法外，還可控制壓氣機(jī)的放氣溫度或用使用設(shè)在供水裝置13的合適位置的加熱器之類的溫度控制裝置來控制的系統(tǒng)。
在沒設(shè)置上述的供氣裝置12時(shí)，最好設(shè)一個(gè)加熱器51。在圖1所示的供應(yīng)蒸汽的方法中，在一個(gè)組合裝置，特別是一個(gè)用工業(yè)廢熱發(fā)電裝置中設(shè)置加熱器51是有用的，因?yàn)檎羝捎行У乩?。加熱?1是有效的，因?yàn)榧词共辉O(shè)置分開設(shè)的加熱裝置或類似的裝置，也可利用熱回收鍋爐30的蒸汽。應(yīng)該注意可設(shè)置分開的蒸汽發(fā)生裝置。
或者，也可以有效地把有高的蒸汽分壓的可燃液體混入噴射水中。例如從霧化噴嘴11噴出水和酒精之類的混合物。在把甘油或乙二醇加到水中形成霧，由于它在低溫?fù)]發(fā)，壓氣機(jī)的功率的降低率是高的。另外，由于冰凍點(diǎn)降低，即使在冬天等條件下，液滴也不會結(jié)冰。
對于冬天用的具體結(jié)構(gòu)，把甘油或乙二醇加到供水箱17中，并作為混合物存在供水箱17中。
下面參照圖1說明第八實(shí)施例。本實(shí)施例的燃?xì)廨啓C(jī)也可基于部分負(fù)荷操作放大熱效率。
第八實(shí)施例與第一、二實(shí)施例的不同主要在于蒸汽供入要導(dǎo)入壓氣機(jī)1的進(jìn)氣中。
更具體地，燃?xì)廨啓C(jī)包括把熱回收鍋爐30產(chǎn)生的蒸汽供入供氣裝置12的通道，因此從霧化噴嘴11供應(yīng)的蒸汽可噴出。
進(jìn)氣6穿過格柵9并進(jìn)入進(jìn)氣艙10，控制閥15關(guān)閉。熱回收鍋爐30產(chǎn)生的蒸汽穿過預(yù)定開度的控制閥14C，隨后通過空氣供應(yīng)裝置12使它從霧化噴嘴11噴出。如果假定沒有設(shè)置供氣裝置12而僅僅設(shè)置供水裝置13，雖然沒有示出，但是燃?xì)廨啓C(jī)也可使結(jié)構(gòu)成為代替從供水箱17供水，蒸汽從供水裝置13供到霧化噴嘴11。雖然沒有示出，除了霧化噴嘴11外，還可設(shè)置分開設(shè)置的蒸汽供應(yīng)噴嘴，熱回收鍋爐30產(chǎn)生的蒸汽供到這些噴嘴。應(yīng)注意，雖然要噴進(jìn)進(jìn)口空氣的蒸汽的量、溫度等依據(jù)蒸汽源不同，但可用進(jìn)入壓氣機(jī)1的進(jìn)氣的預(yù)定溫度來控制。
溫度控制到要求的溫度的進(jìn)氣6流入壓氣機(jī)1。
按照第八實(shí)施例，對于部分負(fù)荷操作的放大熱效率的方法，可用下面的方法。
例如，在冬天等季節(jié)，通過如上所述，把蒸汽噴入進(jìn)口空氣，進(jìn)入功率不要求較小和部分負(fù)荷操作不能避免的情形，已為近10°的進(jìn)口空氣溫度在供入壓氣機(jī)1前可升高到約50℃。
由于通過把蒸汽噴入壓氣機(jī)的進(jìn)口可升高進(jìn)口空氣的溫度，空氣密度降低，壓氣機(jī)的進(jìn)口質(zhì)量流量降低，因此，燃?xì)廨啓C(jī)的功率輸出會減小，而抑制了熱效率的降低。這是因?yàn)榭蛇M(jìn)行基本負(fù)荷工作而避免燃?xì)廨啓C(jī)的部分負(fù)荷工作。
當(dāng)根據(jù)季節(jié)降低要求時(shí)，本實(shí)施例是有效的，因?yàn)榧词巩?dāng)要求的負(fù)載降低和功率輸出要降低，可進(jìn)行熱效率比用IGV控制這類用普通的部分負(fù)載操作方法為高的操作。特別在用燃?xì)廨啓C(jī)的廢氣產(chǎn)生蒸汽的裝置如混合循環(huán)裝置或利用廢熱發(fā)電裝置等，由于殘余蒸汽可用來發(fā)電，而可用效地利用過分的蒸汽。
應(yīng)注意根據(jù)具體情況，代替使用從熱回收鍋爐的蒸汽，可設(shè)置分開的蒸汽發(fā)生裝置。
下面參照圖1說明第九實(shí)施例。
本實(shí)施例除了第一實(shí)施例或第二實(shí)施例外，還包括如用來把壓縮空氣送到壓縮機(jī)的中部段的噴嘴的裝置。
類似上述第一實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)可用到第九實(shí)施例。流量控制閥47設(shè)在管道59中把壓縮空氣源43供應(yīng)的壓縮空氣送到壓氣機(jī)1的中間級。壓縮空氣源43可供送設(shè)在外面的壓氣機(jī)或一個(gè)霧化壓氣機(jī)來的空氣供給燃料噴射。或者，雖然效果有些差，但是空氣也可從壓氣機(jī)1的排氣部分再循環(huán)回。在這種情形下，由于放出的氣體的低溫提供了更高的熱效率，冷卻裝置48最好設(shè)在供氣管道59的中間。
如果液滴37蒸發(fā)去冷卻壓氣機(jī)1中的空氣，空氣的密度更高，因此，軸向速度46降低。因此，如圖10所示，速度三角形畸變，氣流入射到葉片45的入射角從設(shè)計(jì)值46a移到46b，沿著葉片面發(fā)展了反流。因此，壓氣機(jī)1的絕熱效率降低。隨著絕熱效率降低，壓氣機(jī)的排氣溫度升高，結(jié)果，壓氣機(jī)的功的減小作用增加。由于考慮了隨噴射水量增加這一現(xiàn)象變得更重要，限制加到實(shí)際階段中的噴射量。為了解決這問題，通過把空氣供到壓氣機(jī)1來恢復(fù)軸向速度。作為供入空氣的位置，有效地選定一位置，該處水滴的蒸發(fā)基本完成。最好，供氣量選定作為噴射量的一個(gè)函數(shù)使得即使噴射量改變軸向速度也能保持在其設(shè)計(jì)值。
通過響應(yīng)基于功率要求信號25的預(yù)定功率輸出增加，從信號發(fā)生器24來的指示信號，水量控制閥15的開度增加，壓縮空氣流量控制閥47的開度也增加。
從控制閥15供送的水量及從流量控制閥47供送的壓縮氣量可以是單調(diào)增加函數(shù)的關(guān)系。
基于功率輸出的減小，上述閥的開度受控制而減小。
通過這種結(jié)構(gòu)，對噴射量的限制是適中的，每單位空氣流量的壓氣器功率降低的幅度增加，因?yàn)椴划a(chǎn)生絕熱作用的降低。另外，通過供入空氣使工作液體增加也顯示了燃?xì)廨啓C(jī)功率輸出增加的效果。
下面參照圖3說明本發(fā)明第十實(shí)施例。
本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)使得在壓氣機(jī)1的排氣供入渦輪葉片中的冷卻通道來冷卻渦輪葉片這種類型的燃?xì)廨啓C(jī)中，響應(yīng)壓氣機(jī)的排氣溫度控制排氣流率。
代替把壓縮空氣供到渦輪葉片冷卻的類型的壓氣機(jī)的中間級，可以通過與排氣溫度降低一致，減小用來冷卻渦輪葉片的壓氣機(jī)1的排氣管道56出來的排氣量，而增加排氣級后的流率。
為此，在排氣管道56設(shè)帶有中間開度的流量控制閥55或一個(gè)機(jī)動(dòng)閥。
如果蒸發(fā)水滴的冷卻壓氣機(jī)1中的空氣，那么由于排氣溫度降低，用來冷卻渦輪葉片的壓氣機(jī)排氣要求的空氣量可以是小的。使用響應(yīng)基于探測排氣溫度的溫度探測器57的溫度信號，預(yù)定排氣量的減小，從排氣量控制信號發(fā)生器58發(fā)出的指示信號，排氣可與流率控制閥55有單調(diào)降低的函數(shù)關(guān)系。
當(dāng)使用設(shè)定在中間開度的機(jī)動(dòng)閥，響應(yīng)于排氣溫度達(dá)到一預(yù)定值時(shí)的溫度，閥的開度控制在一預(yù)定值。
由于接著排氣點(diǎn)的一級的壓氣機(jī)的空氣量可通過增加排氣量而增加，軸向速度恢復(fù)，壓氣機(jī)的絕熱效率放大，在壓氣機(jī)出口的氣體溫度降低，每單位空氣量的壓氣機(jī)的功率降低。另外，由于供到渦輪的空氣量增加，軸功率增加。這些作用進(jìn)一步放大了功率輸出及熱效率。
關(guān)于涉及上述燃?xì)廨啓C(jī)的實(shí)施例，它們可應(yīng)用到使用燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)合循環(huán)裝置中，這種裝置包括使用渦輪的廢氣作為熱源產(chǎn)生蒸汽的熱回收鍋爐及由熱回收鍋爐產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動(dòng)的蒸汽渦輪。
因此，通過適于如上所述的實(shí)際使用的這種簡單裝置可達(dá)到組合循環(huán)裝置的功率輸出的放大及熱效率的放大。
另外，即使各實(shí)施例看成是單一的壓氣機(jī)單元，使用簡單的裝置可使壓氣機(jī)要求的功率降低。
特別是，如果如上所述的細(xì)液滴噴到供入壓氣機(jī)進(jìn)口的進(jìn)氣中使它們在壓氣機(jī)中蒸發(fā)，那么可達(dá)到上述的主要結(jié)果。在這種情形下，作為進(jìn)氣供入壓氣機(jī)的氣體，除空氣外還可使用氨、氟里昂等。另外，在用空氣作進(jìn)氣時(shí)，作為噴射的液滴，可用如上述的燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)例中指出的水等。在把氨作為進(jìn)氣的壓氣機(jī)的情形下，可噴入液態(tài)氨，在把氟里昂氣作為進(jìn)氣的情形下，可噴入液態(tài)氟里昂。
與液滴與霧不混在進(jìn)氣中進(jìn)入壓氣機(jī)中的另一個(gè)情況比，部分液滴可蒸發(fā)以在進(jìn)氣進(jìn)入壓氣機(jī)1進(jìn)口前冷卻進(jìn)氣，而液滴可連續(xù)從壓氣機(jī)進(jìn)口部分連續(xù)蒸發(fā)，因此，壓氣機(jī)中氣體溫度顯示出連續(xù)的降低。排氣溫度也降低。另外，進(jìn)入壓氣機(jī)的液滴在壓氣機(jī)中蒸發(fā)增加了質(zhì)量流率，隨后蒸發(fā)在壓氣機(jī)中基本完成。和有類似于工作液體增加的作用。如果噴射量增加，也進(jìn)一步減小了壓氣機(jī)的功率比(干空氣的等熵壓縮功/在包括液相蒸發(fā)的等熵兩相壓縮過程中的壓縮功)。
另外，即使把上述各實(shí)施例看成把液滴噴進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)進(jìn)口空氣中的液滴噴射裝置，可用簡單的裝置實(shí)現(xiàn)包括該裝置的燃?xì)廨啓C(jī)的功率輸出的放大及熱應(yīng)力的放大。
上面詳細(xì)說明了本發(fā)明，但很明白在本發(fā)明的精神范圍內(nèi)，本專業(yè)技術(shù)人員可作出很多變化及改型。
權(quán)利要求
1.一種燃?xì)廨啓C(jī)，包括一個(gè)壓縮及排出供入其中的空氣的壓氣機(jī)，一個(gè)設(shè)在所述的壓氣機(jī)的上游側(cè)的過濾器或隔柵；一個(gè)其中燃料與從所述的壓氣機(jī)排出的氣體一起燃燒的燃燒室；一個(gè)由所述的燃燒室的燃?xì)怛?qū)動(dòng)的渦輪；和一個(gè)液滴噴射裝置，把液滴噴入要供入所述的壓氣機(jī)的氣體中；所述的液滴噴射裝置包括設(shè)在所述的壓氣機(jī)和設(shè)在所述的壓氣機(jī)的上游的所述的過濾器或隔柵之間的霧化噴嘴；與所述的霧化噴嘴連接的供水裝置；和一個(gè)控制裝置，用來控制所述的霧化噴嘴噴出的液滴量，使得液滴在進(jìn)氣中部分蒸發(fā)以冷卻要供入所述的壓氣機(jī)的進(jìn)氣，和其余的噴出的液滴與進(jìn)氣一起供入所述的壓氣機(jī)和在所述的壓氣機(jī)中進(jìn)一步蒸發(fā)。
2.按照權(quán)利要求1的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于所述的液滴的直徑為1-50μm。
3.按照權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于在所說的空氣過濾器或隔柵的下游側(cè)設(shè)一個(gè)消聲器，所述的霧化噴嘴設(shè)在所述的消聲器的下游側(cè)。
4.按照權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于還包括設(shè)在所述的液滴噴射裝置的上游側(cè)用來冷卻供入所述的壓氣機(jī)的氣體的冷卻裝置。
5.按照權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于所述的控制裝置響應(yīng)所述的燃?xì)廨啓C(jī)的功率輸出控制噴出的液滴量。
6.按照權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于所述的控制裝置響應(yīng)環(huán)境溫度控制噴出的液滴量。
7.按照權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于所述的控制裝置控制噴出的液滴量使得通過液滴使供入所述的壓氣機(jī)的空氣的濕度升高到90％或更高。
8.按照權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于所述的控制裝置控制噴出的液滴量使得從所述的壓氣機(jī)排出的空氣的溫度比噴液滴前空氣的溫度降低5℃或更多。
9.按照權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于所述的控制裝置控制噴出的液滴量使得噴出液滴量為空氣流量的0.2％-0.5％。
10.按照權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于還包括一個(gè)加壓氣體供應(yīng)裝置，用來把加壓氣體供到所述的壓氣機(jī)的中間級。
11.按照權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于還包括從所述的壓氣機(jī)抽出加壓空氣和把加壓空氣排到所述的霧化噴嘴的通道，和設(shè)在所述的通道中用來控制加壓氣體的量的控制閥。
12.按照權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于還包括一個(gè)溫度調(diào)節(jié)裝置，設(shè)在把液體供到所述的霧化噴嘴的一個(gè)供應(yīng)通道中，用來調(diào)節(jié)液體的溫度。
13.按照權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于還包括一個(gè)蒸汽供應(yīng)裝置，設(shè)在所述的壓氣機(jī)的上游側(cè)，用來把蒸汽供入要供到所述的壓氣機(jī)的空氣中。
14.一種聯(lián)合循環(huán)裝置，包括一個(gè)按照權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)的燃?xì)廨啓C(jī)；一個(gè)熱回收鍋爐，使用從所述的燃?xì)廨啓C(jī)排出的廢氣作為熱源產(chǎn)生蒸汽；和一個(gè)由所述的熱回收鍋爐產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動(dòng)的蒸汽渦輪。
15.一種用于燃?xì)廨啓C(jī)的液滴噴射裝置，所述的燃?xì)廨啓C(jī)，包括一個(gè)壓氣機(jī)、一個(gè)設(shè)在所述的壓氣機(jī)的上游側(cè)的過濾器或隔柵、一個(gè)燃燒室和一個(gè)渦輪，所述的液滴噴射裝置包括設(shè)在所述的壓氣機(jī)和設(shè)在所述的壓氣機(jī)的上游的所述的過濾器或隔柵之間的霧化噴嘴，和一個(gè)控制裝置具有控制噴入要供入壓氣機(jī)的進(jìn)口空氣中的液滴量的裝置，所述的控制裝置控制液滴量使得液滴在進(jìn)氣中部分蒸發(fā)以冷卻要供入壓氣機(jī)的進(jìn)氣，和其余的噴出的液滴與進(jìn)氣一起供入所述的壓氣機(jī)和在所述的壓氣機(jī)中進(jìn)一步蒸發(fā)。
全文摘要
提供了一個(gè)燃?xì)鉁u輪、一個(gè)聯(lián)合循環(huán)裝置和一個(gè)壓氣機(jī)，用一簡單的適于實(shí)用的設(shè)備把液滴噴入引入壓氣機(jī)進(jìn)口的空氣中，可使功率輸出及熱效率加大。燃?xì)廨啓C(jī)包括供入及壓縮氣體的壓氣機(jī)，燃料與壓氣機(jī)排出的氣體一起在其中燃燒的燃燒室，和由燃燒室燃?xì)怛?qū)動(dòng)的渦輪。燃?xì)廨啓C(jī)還包括設(shè)在壓氣機(jī)上的噴射裝置，把液滴噴入供入壓氣機(jī)的進(jìn)口的進(jìn)氣中，把進(jìn)氣溫度降低使噴射的液滴在流下到壓氣機(jī)中時(shí)可以蒸發(fā)。
文檔編號F04B39/06GK1456795SQ03119939
公開日2003年11月19日 申請日期2003年3月6日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月28日
發(fā)明者宇多村元昭 申請人:株式會社日立制作所