[发明专利]内燃蒸汽发生器

说明书

本发明是一种利用液态或气态燃料在有限空间内燃烧产生的高温高压燃气汽化同时进入燃烧室的水，形成高压蒸汽同喷管喷出，直接输入汽轮发电机作功的新型电力动力装置。

现有热力动力装置，有的利用燃料内燃膨胀作功，如汽油机、柴油机、燃气涡轮发动机等，有的〈＆＆〉能通过锅炉产生蒸汽，输入蒸汽机、蒸汽轮〈＆＆〉。它们在能的利用方面，内燃机只利用了燃料〈＆＆〉限空间内燃烧产生的强大压力作功，而没有〈＆＆〉用热能，而且燃料在燃烧室内停留时间短暂，燃烧很不完全;为蒸汽机、蒸汽轮机提供蒸汽的锅炉设备，只利用了燃料燃烧产生的热能，而没有利用它在燃烧过程中产生的强大压力位能，而且设备庞大，并需要严格的水处理，以上热机还有一个共同的缺点，就是有大气污染，而且热效率低，其它热机也有类似弊病。

本发明的任务是：打破“水火不相容”的陈旧观念，改变通过介质传热的传统方式，集中内燃机和蒸汽锅炉的优点，使内燃和汽化同时进行。

本发明是一种如图所示的内燃蒸汽发生器，主要由喷管（1）、筒身（2）、顶盖（3）所组成，其中顶盖（3）上部雾化室内有雾化器（4），中部有火化塞（5）、火喷嘴（6）和分水室通出的水喷嘴（7），下部有燃气涡流导流罩（8）。

本发明的技术解决方案是：在雾化室内，利用燃料和助燃空气的旋转方向不同，使其均匀雾化或混合;在燃烧室内，利用燃料喷嘴的适度斜角，在燃气涡流导流罩内，形成涡流式燃烧中心，使燃料在高温、高压和充分供氧的条件下完全燃烧;在汽化区域，利用燃气和水的涡流旋转方向不同，形成燃气和蒸汽的无规则运动，加速水的汽化;在整个蒸汽发生器内壁，利用高压水的高速螺旋运动形成的水膜将高温燃气全部包围，使燃烧中心部位所散发的热量全部压入运动着的水。由于与蒸汽发生器内壁接触的主要是水，温度不高，在外辅与保温隔热材料，即可将其热损失降到最低限度，大幅度提高热效率。

本发明的显著特点是：

一、没有大气污染。因燃料在蒸汽发生器内部燃烧，燃气直接与水混合产生蒸汽，输入汽轮机作功以后，蒸汽还原成水，而其它燃烧产物溶于水中，水经过相应的处理以后，即可重复使用。

二、不通过介质传热，无须过于严格的水处理，而且不受传热材料导热系数的影响，故可大幅度提高热效率。

三、结构简单、紧凑，启动迅速，便于维修。

四、具有良好的安全性能，因水汽处于高速运动状态，没有水垢形成，不易发生事故。

附图为内燃蒸汽发生器简图，其中A-A剖面为雾化器，B-B剖面为火喷嘴，C-C剖面为水喷嘴。

本装置蒸汽发生过程如下：

蒸汽发生器内六个水喷嘴的水由高压水泵供给，由于喷嘴都于同一方向紧贴发生器内壁，并有一斜角，故高压喷出的水都紧贴内壁成螺旋状前进，又由于离心力的作用，使水散开形成水膜，这样既可增大受热面积，又可减少热的损失，还可延长加热时间，以及由于水的高速圆周运动，使水产生剧烈摩擦、翻滚、碰撞，也能产生一定的热和加速对于燃烧中心部位所散发热量的吸收。燃烧室内燃料喷嘴的燃料，由燃料泵供给，助燃空气由空气压缩机或高压鼓风机供给，燃料与助燃空气在顶部空腔内采用不同方向的旋涡发生器使之均匀雾化或混合，再压入燃烧室燃烧，周围六喷嘴的燃气沿着相当于蒸汽出口二倍直径的假想圆切线方向喷出，经火花塞点燃以后，在燃气涡流导流罩内，形成燃烧中心，燃气涡流与水流方向相反，燃气涡流的形成，可延长燃气在导流罩内的燃烧时间，还可产生一定的离心力，使燃气在脱离导流罩以后，压向周围运动着的水，因而所有热量都将在涡流离心力的作用下通过正反涡流混合后形成的水汽与燃气的无规则运动，使其充分接触，可将已被汽化的水带离水面，让未被汽化的水充分接受热能。因为温度不同，蒸汽密度也不同，所以汽化好的蒸汽必然旋向中央，这时燃烧室顶部喷嘴的燃气对它再次加热，由于蒸汽的吸热能力极强，因而燃气的高温全部被吸收，形成过热蒸汽，由蒸汽出口喷出。

实施本发明，只要有一定锅炉生产经验和测试仪器的工厂均可生产，技术要求也与生产锅炉大致相同，只是燃气涡流导流罩，最好用耐热不起皮钢制造，其它部位要求有足够的强度和良好的密封性即可。

本发明最好与汽轮发电机配套使用，但也可用于其它相对固定场合的较大型设备以蒸汽提供动力。