全文摘要
一种微型燃气轮机，包括压气机、转轴、燃烧室、透平、溴化锂机组以及进气冷却装置；透平的排气口连接溴化锂机组，溴化锂机组连接到进气冷却装置，进气冷却装置连接到压气机的进气口。该微型燃气轮机通过设置溴化锂机组和进气冷却装置，利用尾气的热量来制冷、对燃气轮机的压气机的进气口的空气进行冷却，能够对微型燃气轮的尾气中携带的热量进行充分利用，进一步提高燃气轮机的热效率。
主设计要求
1.一种微型燃气轮机，其特征在于，包括压气机(10)、转轴(20)、燃烧室(11)、透平(12)、溴化锂机组(17)以及进气冷却装置(18)；所述压气机(10)、透平(12)通过转轴(20)连接，燃烧室(11)设置于压气机(10)和透平(12)之间，压气机(10)的排气口连接到燃烧室(11)的进气口，燃烧室(11)的排气口连接到透平(12)的进气口，透平(12)的排气口连接溴化锂机组(17)，为溴化锂机组(17)提供热源，溴化锂机组(17)的制冷元件连接到进气冷却装置(18)，进气冷却装置(18)连接到压气机(10)的进气口。
设计方案
1.一种微型燃气轮机，其特征在于，包括压气机(10)、转轴(20)、燃烧室(11)、透平 (12)、溴化锂机组(17)以及进气冷却装置(18)；
所述压气机(10)、透平(12)通过转轴(20)连接，燃烧室(11)设置于压气机(10)和透平 (12)之间，压气机(10)的排气口连接到燃烧室(11)的进气口，燃烧室(11)的排气口连接到 透平(12)的进气口，透平(12)的排气口连接溴化锂机组(17)，为溴化锂机组(17)提供热源， 溴化锂机组(17)的制冷元件连接到进气冷却装置(18)，进气冷却装置(18)连接到压气机 (10)的进气口。
2.如权利要求1所述的微型燃气轮机，其特征在于：压气机(10)的远离所述透平(12)的 一端设置有发电机(13)，发电机(13)与压气机(10)、透平(12)通过转轴(20)连接。
3.如权利要求1所述的微型燃气轮机，其特征在于：所述溴化锂机组(17)包括：首尾依 次连接的发生器(171)、冷凝器(172)、所述制冷元件(173)、循环泵(175)和吸收器(174)；所 述透平(12)的排气口连接所述发生器(171)，为发生器(171)提供热源，发生器(171)内装有 溴化锂溶液；所述制冷元件(173)为蒸发器，进气冷却装置(18)与所述蒸发器换热。
4.如权利要求3所述的微型燃气轮机，其特征在于：所述溴化锂机组(17)还包括热交换 器(176)，对从所述发生器(171)流出的高温浓溶液与从所述吸收器(174)流出的低温稀溶 液进行热交换。
5.如权利要求4所述的微型燃气轮机，其特征在于：所述发生器(171)与所述吸收器 (174)之间设置有循环泵(175)。
6.如权利要求1所述的微型燃气轮机，其特征在于：所述进气冷却装置(18)与压气机 (10)的进气口之间设置有进气除湿过滤装置(19)。
7.如权利要求1所述的微型燃气轮机，其特征在于：所述透平(12)的排气口和溴化锂机 组(17)之间设置有空气分流装置(14)，该空气分流装置(14)将透平(12)的排气分成两个支 路，其中一个支路连接溴化锂机组(17)，另一个支路连接微型燃气轮机中的回热器(15)的 气体入口。
8.如权利要求7所述的微型燃气轮机，其特征在于：所述回热器(15)的高温气体入口连 接所述空气分流装置(14)，回热器(15)高温气体出口通向大气，回热器(15)的低温气体入 口连接压气机(10)的排气口，回热器(15)的低温气体出口连接到燃烧室(11)的进气口。
9.如权利要求1所述的微型燃气轮机，其特征在于：还包括风力发电装置(21)和储能装 置(22)；
透平(12)的排气口连接所述风力发电装置(21)，所述风力发电装置(21)的排气口连接 所述溴化锂机组(17)；
所述风力发电装置(21)与所述储能装置(22)连接。
10.如权利要求9所述的微型燃气轮机，其特征在于：在风力发电装置(21)的排气口和 溴化锂机组(17)之间设置有空气分流装置(14)，所述空气分流装置(14)用于将风力发电装 置(21)的排气分成两个支路，其中一个支路连接溴化锂机组(17)，另一个支路连接回热器 (15)。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及发动机技术领域，具体涉及一种微型燃气轮机。
背景技术
微型燃气轮机由于其体积小，质量轻、燃烧充分，排放尾气相对干净，越来越广泛 地被应用于小型可移动的发电设备中。近年来，由于微型燃气轮机的排放干净，便于携带等 优点，逐渐地受到了汽车行业的青睐，其被作为增程器应用于混合动力汽车的动力系统。经 过各方面的优化，微型燃气轮机的排放已经能达到甚至优于发电厂的热效率，因此，将微型 燃气轮机作为增程器的电动汽车，其相比于现有技术中传统的电动汽车，其污染更小，能源 利用率更高，已经成为了电动汽车发展的一大方向。
微型燃气轮机主要包括压气机、燃烧室及透平三大部件。空气进入压气机后被压 缩成高温高压的空气，然后供给燃烧室与燃料混合燃烧，其产生的高温高压燃气在透平中 膨胀做功，透平带动做功元件做功或者发电机发电。因此，微型燃气轮机和常规的内燃机一 样，其排放的尾气仍旧会带走一部分热量，现有技术中，虽然设置有回热器，利用尾气的热 量对燃烧室的进气进行加热，但是其对尾气热量的回收率依旧不高。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种微型燃气轮机，其利用尾气的热量对燃气轮机的压 气机的进口的空气进行冷却，而对进入燃烧室的气体进行加热，能够对微型燃气轮的尾气 中携带的热量进行充分利用，进一步提高燃气轮机的热效率。
为达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：
一种微型燃气轮机，包括压气机10、转轴20、燃烧室11、透平12、溴化锂机组17以及 进气冷却装置18；
所述压气机10、透平12通过转轴20连接，燃烧室11设置于压气机10 和透平12之 间，压气机10的排气口连接到燃烧室11的进气口，燃烧室11 的排气口连接到透平12的进气 口，透平12的排气口连接溴化锂机组17，为溴化锂机组17提供热源，溴化锂机组17的制冷元 件连接到进气冷却装置18，进气冷却装置18连接到压气机10的进气口。
在一些具体的实施例中，压气机10的远离所述透平12的一端设置有发电机13，发 电机13与压气机10、透平12通过转轴20连接。
在一些具体的实施例中，所述溴化锂机组17包括：首尾依次连接的发生器171、冷 凝器172、所述制冷元件173、循环泵175和吸收器174；所述透平12的排气口连接所述发生器 171，为发生器171提供热源，发生器171内装有溴化锂溶液；所述制冷元件为蒸发器，进气冷 却装置18与所述蒸发器换热。
在一些具体的实施例中，所述溴化锂机组17还包括热交换器176，对从所述发生器 171流出的高温浓溶液与从所述吸收器174流出的低温稀溶液进行热交换。
在一些具体的实施例中，所述发生器171与所述吸收器174之间设置有循环泵175。
在一些具体的实施例中，所述进气冷却装置18与压气机10的进气口之间设置有进 气除湿过滤装置19。
在一些具体的实施例中，所述透平12的排气口和溴化锂机组17之间设置有空气分 流装置14，该空气分流装置14将透平12的排气分成两个支路，其中一个支路连接溴化锂机 组17，另一个支路连接微型燃气轮机中的回热器 15的气体入口。
在一些具体的实施例中，所述回热器15的高温气体入口连接所述空气分流装置 14，回热器15高温气体出口通向大气，回热器15的低温气体入口连接压气机10的排气口，回 热器15的低温气体出口连接到燃烧室11的进气口。
在一些具体的实施例中，还包括风力发电装置21和储能装置22；
透平12的排气口连接所述风力发电装置21，所述风力发电装置21的排气口连接所 述溴化锂机组17；
所述风力发电装置21与所述储能装置22连接。
在一些具体的实施例中，在风力发电装置21的排气口和溴化锂机组17 之间设置 有空气分流装置14，所述空气分流装置14用于将风力发电装置21 的排气分成两个支路，其 中一个支路连接溴化锂机组17，另一个支路连接回热器15。
综上所述，本实用新型提供了一种微型燃气轮机，包括压气机、转轴、燃烧室、透 平、溴化锂机组以及进气冷却装置；透平的排气口连接溴化锂机组，溴化锂机组连接到进气 冷却装置，进气冷却装置连接到压气机的进气口。该微型燃气轮机通过设置溴化锂机组和 进气冷却装置，利用尾气的热量来制冷、对燃气轮机的压气机的进气口的空气进行冷却，能 够对微型燃气轮的尾气中携带的热量进行充分利用，进一步提高燃气轮机的热效率。
本实用新型提供的微型燃气轮机具有如下有益的技术效果：
1、利用尾气中的热量对微型燃气轮机的进气进行冷却以提高热效率。
2、微型燃气轮机的冷却装置和进气口之间设置的除湿过滤装置对进气进行除湿 和过滤。
3、微型燃气轮机的尾气携带的能量通过空气分流装置得到了合理分配和利用，进 一步提高了热效率。
4、在透平的排气端设置风力发电装置，利用了透平尾气中的压力，提高了微型燃 气轮机的热效率。
5、将风力发电装置的排气再用于通过回热器对进入燃烧室的气体进行加热，利用 了透平尾气中的热能，进一步提高了微型燃气轮机的热效率。
附图说明
图1为本实用新型的微型燃气轮机的结构示意图；
图2为本实用新型的溴化锂机组的原理示意图；
图3为本实用新型的另一实施例的微型燃气轮机的结构示意图；
图4为本实用新型的微型燃气轮机的太阳能发电装置的原理图。
附图标记：
10、压气机；11、燃烧室；12、透平；13、发电机；14、空气分流装置； 15、回热器；16、 太阳能发电装置；17、溴化锂机组；18、进气冷却装置； 19、除湿过滤装置；20、转轴；21、风力 发电装置；22、储能装置；
161、聚光器；162、吸热器；163、热电转换装置；164、电力变换装置； 165、储热器；
171、发生器；172、冷凝器；173、制冷元件(蒸发器)；174、吸收器； 175、循环泵； 176、热交换器。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式 并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要 限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不 必要地混淆本实用新型的概念。
本实用新型提供一种微型燃气轮机，参见图1，其包括压气机10、转轴 20、燃烧室 11、透平12、溴化锂机组17以及进气冷却装置18；压气机10、透平12通过转轴20连接，燃烧室 11设置于压气机10和透平12之间，压气机10的排气口连接燃烧室11的进气口，燃烧室11的 排气口连接到透平12 的进气口，透平12的排气口连接溴化锂机组17，为溴化锂机组17提供 热源，溴化锂机组17的制冷元件连接到进气冷却装置18，进气冷却装置18连接到压气机10 的进气口。
本实用新型通过设置溴化锂机组17利用微型燃气轮机的尾气对压气机 10的进气 进行冷却，以提高微型燃气轮机的效率。微型燃气轮机的进口空气的温度越低，空气中气体 分子运动的速度就越低，达到同样压力所需的压缩功就越小，因此气体的初温越小，微型燃 气轮机的输出的比功越高，即微型燃气轮机的效率越高。
进一步地，压气机10的远离所述透平12的一端设置有发电机13，发电机13与压气 机10、透平12通过转轴20连接，用于将透平12输出的轴功转化为电能储存或者驱动电动设 备工作。
进一步地，所述溴化锂机组17利用尾气对压气机10的进气进行冷却的具体原理如 下图所示。
溴化锂机组17可以包括：首尾依次连接的发生器171、冷凝器172、制冷元件173、循 环泵175和吸收器174，溴化锂机组17还可以包括热交换器 176，发生器171设置于透平12的 排气口。制冷元件具体可为蒸发器，进气冷却装置18与溴化锂机组17的蒸发器换热。
其中，将透平12的部分尾气分流用于发生器171的加热，当溴化锂水溶液在发生器 171内受到透平12的尾气的加热后，溴化锂水溶液中的水不断汽化，随着水的不断汽化，发 生器171内的溴化锂水溶液浓度不断升高，进入吸收器174，水蒸气进入冷凝器172，被冷凝 器172内的冷却水降温后凝结，成为高压低温的液态水。
当冷凝器172内的水通过节流阀(图中未示出)进入蒸发器173时，急速膨胀而汽 化，并在汽化过程中大量吸收蒸发器173内冷媒水的热量，从而达到降温制冷的目的，在此 过程中，低温水蒸气进入吸收器174，被吸收器 174内的溴化锂水溶液吸收，溶液浓度逐步 降低，再由循环泵175送回发生器171，完成整个循环，如此循环不息，连续制取冷量，由于溴 化锂稀溶液在吸收器174内已被冷却，温度较低，为了节省加热稀溶液的热量，提高整个装 置的热效率，在系统中增加了一个热交换器176，让发生器171流出的高温浓溶液与吸收器 174流出的低温稀溶液进行热交换，提高稀溶液进入发生器171的温度，这样便实现了利用 透平12的尾气通过溴化锂机组17制冷的目的。
具体地，将溴化锂机组17产生的冷媒水联通到进气冷却装置18并实现循环，从而 为进气冷却装置18提供了冷源的输入，进气冷却装置18利用冷媒水对压气机10的进气进行 降温冷却。
进一步地，在进气冷却装置18与压气机10的进气口之间还设置有进气除湿过滤装 置19。如果压气机10的进气中带入较多的水分或者酸性气体，经过长时间的运行，压气机10 的叶片容易被腐蚀或者表面生锈，影响压气机 10的使用寿命。该除湿过滤装置19中设置有 除湿滤芯和树脂滤芯，以对进气中带有的水分和酸性气体进行滤除。
可选地，在透平12的排气口和溴化锂机组17之间设置有空气分流装置 14，该空气 分流装置14用于将透平12的排气分成两个支路，其中一个支路连接溴化锂机组17，而另一 个支路则通过回热器15排向大气。通过设置空气分流装置14可将透平12的排气分成两个支 路进行利用，一路通过溴化锂机组17对压气机10的进气进行冷却，另一路则利用尾气的热 量对进入燃烧室11的气体进行加热。空气分流装置14的分配比例可根据外界的气温进行调 节，例如在寒冷的冬天，空气分流装置14可将进去溴化锂机组17的支路关闭，而将所有的尾 气热量用于制热。
具体地，回热器15的高温气体入口连接空气分流装置14，回热器15高温气体出口 通向大气，回热器15的低温气体入口连接压气机10的排气口，回热器15的低温气体出口连 接到燃烧室11的进气口。
通过使用空气分流装置14将透平12的尾气进一步合理利用，从而提高了尾气热量 的利用率，进一步提高了微型燃气轮机的热效率。
本实用新型的另一个实施例提供了一种微型燃气轮机，参见图3，其包括压气机 10、转轴20、燃烧室11、透平12、风力发电装置21和回热器15；压气机10、透平12通过转轴20 连接，燃烧室设置于压气机10和透平12之间，压气机10的排气口连接燃烧室11的进气口，燃 烧室11的排气口连接到透平12的进气口，透平12的排气口连接风力发电装置21，回热器15 的高温气体入口连接风力发电装置21的排气，风力发电装置21的排气口连接溴化锂机组 17，回热器15高温气体出口通向大气，回热器15的低温气体入口连接压气机10的排气口，回 热器15的低温气体出口连接到燃烧室11的进气口，利用尾气中的余热对燃烧室11的进气加 热。
通过上述结构的设置，使得透平12的尾气的余热通过回热器15进行回收利用，在 透平的排气端设置风力发电装置，利用了透平尾气中的压力，提高了微型燃气轮机的热效 率，使得透平12的尾气中的余压通过风力发电装置 21进行回收，而通过风力发电装置做功 后的气体中携带的热量则进一步通过回热器进行利用，即微型燃气轮机的尾气中的动能和 热能同时得到了合理回收利用，提高了微型燃气轮机的整体热效率。
进一步地，本实用新型的微型燃气轮机还包括以及储电装置22，如图3 所示，风力 发电装置21连接到储电装置22，从而将风力发电装置21产生的电能储存到储电装置22中。 同时发电机13也连接到储电装置22。由于在环境温度较低时，微型燃气轮机无法正常启动， 因此，在冬季温度较低时，经常需要用到储备电源向微型燃气轮机进行预热，以快速的启动 微型燃气轮机。而上述利用尾气余压产生的电能可以先储存在储电装置22中，在微型燃气 轮机需要预热启动时使用，当然，该电能也可以应用于紧急用电或者照明等。
可选地，在风力发电装置21的排气口和溴化锂机组17之间设置有空气分流装置 14，该空气分流装置14用于将风力发电装置21的排气分成两个支路，其中一个支路连接溴 化锂机组17，而另一个支路则通过回热器15排向大气。通过设置空气分流装置14可将风力 发电装置21的的排气分成两个支路进行利用，一路通过溴化锂机组17对压气机10的进气进 行冷却，另一路则利用尾气的热量对进入燃烧室11的气体进行加热。空气分流装置14的分 配比例可根据外界的气温进行调节，例如在寒冷的冬天，空气分流装置14 可将进去溴化锂 机组17的支路关闭，而将所有的尾气热量用于制热。
通过使用空气分流装置14将风力发电装置21的排气进一步合理利用，从而提高了 尾气热量的利用率，进一步提高了微型燃气轮机的热效率。
进一步地，在回热器15的低温气体出口和燃烧室11之间还设置有太阳能发电装置 16，太阳能发电装置16也连接到储电装置22。该太阳能发电装置16用于对进入燃烧室11进 气口的气体进行进一步加热。
具体地，如图4所示，该太阳能发电装置16包括储热器165、依次连接的聚光器161、 吸热器162、热电转换装置163和电力变化装置164，储热器 165同时连接吸热器162和热电 转换装置163，储热器165连接到燃烧室11 的进气口，电力变化装置164则连接到储电装置 22。因此，该太阳能发电装置16既可以为燃烧室11的进气加热，同时可以利用太阳能的热量 储存一定的电能，用于为微型燃气轮机启动前的预热或者紧急用电或者照明等。
另外，吸热器162吸收到的热量超过热电转换装置163的转换能力时，储热器165会 将富余的热量收纳储存，在吸热器162供给热电转换装置163 的热量达不到其额定转换量 时，储热器165则可将储存的热量补充供给到热电转换装置163，这样可以提高太阳能的利 用率。
进一步地，储热器165连接有温度传感器(图中未示出)，温度传感器设置于回热器 15的低温气体出口，当温度传感器检测到回热器15的低温气体出口的温度达到预定值时， 则储热器165暂停对进入燃烧室11的气体加热，储热器165的热量则全部用于补充发电。因 为当从回热器15出来的气体温度本身已经具有比较高的温度时候，储热器165再对其加热， 则热交换的效率明显降低，此时将储热器165的热量用于发电则其对太阳能的利用率更高。
进一步地，聚光器161设置于微型燃气轮机的壳体外表面，用于汇聚太阳能。
综上所述，本实用新型提供了一种微型燃气轮机，包括压气机、转轴、燃烧室、透 平、溴化锂机组以及进气冷却装置；透平的排气口连接溴化锂机组，溴化锂机组连接到进气 冷却装置，进气冷却装置连接到压气机的进气口。该微型燃气轮机通过设置溴化锂机组和 进气冷却装置，利用尾气的热量来制冷、对燃气轮机的压气机的进气口的空气进行冷却，能 够对微型燃气轮的尾气中携带的热量进行充分利用，进一步提高燃气轮机的热效率。
应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实 用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的 情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外， 本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的 等同形式内的全部变化和修改例。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920009257.1
申请日:2019-01-03
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:11(北京)
授权编号:CN208749447U
授权时间:20190416
主分类号:F02C3/04
专利分类号:F02C3/04;F02C6/00;F02C7/08;F02C7/143;F02C7/04;F01D15/10;F03G6/06
范畴分类:28B;
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