[发明专利]有压气体涡轮增压系统

说明书

技术领域

本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种涡轮压气系统。

背景技术

在传统的气体压缩系统中或在热能与动力系统中，低压或相对压力比较低的气源是比较容易得到，如果要将此具有一定压力的气体继续压缩以得到更高压力的压缩气体，则比较困难，而且气体压缩系统的体积非常庞大，功耗也很大；而利用涡轮对气体进行压缩的技术已有很久的历史，涡轮具有体积小、重量轻、流量大的优势。因此，如果能够发明一种以低压气源为动力利用涡轮对气体进行压缩的系统，将大幅度简化现有的气体压缩系统。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：

一种有压气体涡轮增压系统，包括有压气体源、涡轮压气机和动力涡轮，所述有压气体源与所述动力涡轮的气体入口连通，所述动力涡轮对所述涡轮压气机输出动力。

所述涡轮压气机设为多级涡轮压气机，和/或所述动力涡轮设为多级动力涡轮。

所述涡轮压气机设为由多个单级涡轮压气机组成的多段涡轮压气机，所述动力涡轮设为由多个单级动力涡轮组成的多段动力涡轮，所述多段涡轮压气机中的第一个单级涡轮压气机与所述多段动力涡轮中的第一个单级动力涡轮同轴设置，所述多段涡轮压气机中的第二个单级涡轮压气机与所述多段动力涡轮中的第二个单级所述动力涡轮同轴设置，依此类推；或所述涡轮压气机设为由多个单级涡轮压气机组成的多段涡轮压气机，所述动力涡轮设为由多个单级动力涡轮组成的多段动力涡轮，所述多段涡轮压气机中的第一个单级涡轮压气机与所述多段动力涡轮中的第一个单级动力涡轮以外的一个单级动力涡轮同轴设置，所述多段涡轮压气机中的第二个单级涡轮压气机与所述多段动力涡轮中的第二个单级动力涡轮以外的一个单级动力涡轮同轴设置，依此类推。

所述有压气体源设为外燃工质发生器的气体工质出口；或所述有压气体源设为内燃工质发生器的气体工质出口；或所述有压气体源设为高压气体储罐；或所述有压气体源设为气体压缩机的气体出口；或所述有压气体源设为发动机排气道。

所述有压气体源设为外燃工质发生器的气体工质出口，所述动力涡轮的气体出口经冷凝冷却器再经高压液体泵与所述外燃工质发生器的液体工质入口连通。

所述有压气体源设为内燃工质发生器的气体工质出口，所述动力涡轮的气体出口与降温器连通，所述降温器的液体出口与膨胀剂储罐连通，所述膨胀剂储罐经高压液体泵与所述内燃工质发生器的膨胀剂入口连通。

所述涡轮压气机设为多级涡轮压气机，在所述多级涡轮压气机的每个级间通道上或部分级间通道上设降温器；或所述涡轮压气机设为由多个单级涡轮压气机组成的多段涡轮压气机，在所述多段涡轮压气机的每个段间通道上或部分段间通道上设降温器。

所述有压气体源与所述涡轮压气机的气体入口连通，所述有压气体源内的气体经所述涡轮压气机进一步升压。

所述动力涡轮设为多级动力涡轮，在所述多级动力涡轮的每个级间通道上或部分级间通道上设级间气体导入口，所述有压气体源经气体控制阀与所述级间气体导入口连通。

在所述有压气体源上、在所述有压气体源和所述涡轮压气机之间的气体通道上和/或在所述涡轮压气机上设降温器。

所述涡轮压气机的出口处的承压能力大于1MPa。

所述涡轮压气机的出口与热动力系统的高压气体进气道连通。

所述动力涡轮的气体出口与所述降温器的冷却流体入口连通，利用经所述动力涡轮降温后的气体作为所述降温器的冷源。

本发明的原理是利用所述有压气体源中的有压气体推动所述动力涡轮对所述涡轮压气机输出动力，所述涡轮压气机对气体进行压缩；在某些方案中，可以利用所述有压气体源中的一部分气体推动所述动力涡轮对所述涡轮压气机输出动力，所述涡轮压气机对所述有压气体源中的另一部分气体进行压缩，进而得到更高压力的压缩气体。本发明所公开的有压气体涡轮增压系统由于利用气体为动力，所以可使所述动力涡轮和所述涡轮压气机处于相当高的转速下工作，充分发挥所述动力涡轮和所述涡轮压气机的优势。不仅如此，在这个系统中的所述动力涡轮的气体出口的温度处于较低甚至相当低的水平，为此，由所述动力涡轮的气体出口出来的气体可以作为冷源使用用于制冷等目的，也可以作为冷源使用以对所述有压气体涡轮增压系统中的需要冷却的气体、工质或部件进行冷却。