基于斯特林发动机热电联供系统用燃烧室及其实施方法
本发明公开了一种基于斯特林发动机热电联供系统用燃烧室及其实施方法，所述燃烧室包括：燃烧室组件，所述燃烧室组件包括外筒体以及沿轴向设置于所述外筒体内的热交换器、水冷套和绝热层，所述热交换器设置于所述外筒体的一端，所述绝热层设置于所述外筒体的另一端，用于与斯特林发动机机身相连，所述水冷套设置于所述热交换器与所述绝热层之间；燃烧器，设置于所述外筒体内，并位于所述热交换器的内侧，所述燃烧器与所述水冷套之间具有间隙；调整件，设置于所述燃烧器与所述外筒体之间，用于调整所述燃烧器与所述水冷套之间的间隙大小。本发明中，实现供热和供电系统集成化设计，提高系统体积功率密度，同时实现可主动调节供电和供热比例。
发明专利
CN202311578026.X
2023-11-24
CN117536725A
2024-02-09
F02G1/043(2006.01)
上海齐耀动力技术有限公司%中国船舶集团有限公司第七一一研究所
刘俊毅;罗陵华;吕田;朱天宇;马晓燕;蔡勇;魏之豪;程跃琳
201203 上海市浦东新区牛顿路400号;
上海硕力知识产权代理事务所(普通合伙)
杨华廷
上海;31
1.一种基于斯特林发动机热电联供系统用燃烧室，其特征在于，包括： 燃烧室组件，所述燃烧室组件包括外筒体以及沿轴向设置于所述外筒体内的热交换器、水冷套和绝热层，所述热交换器设置于所述外筒体的一端，所述绝热层设置于所述外筒体的另一端，用于与斯特林发动机机身相连，所述水冷套设置于所述热交换器与所述绝热层之间； 燃烧器，设置于所述外筒体内，并位于所述热交换器的内侧，所述燃烧器与所述水冷套之间具有间隙； 调整件，设置于所述燃烧器与所述外筒体之间，所述调整件用于调整所述燃烧器与所述水冷套之间的间隙大小，进而调整所述燃烧器产生的高温烟气流入斯特林发动机加热器和直接流入所述热交换器的流量比例。 2.根据权利要求1所述的基于斯特林发动机热电联供系统用燃烧室，其特征在于， 所述外筒体上设置有进水口、出水口和出气孔，所述进水口与所述热交换器的一端连接，用于供冷却水进入所述热交换器，所述出水口与所述热交换器的另一端连接，用于供所述热交换器换热后的热水排出，所述出气孔用于排出所述燃烧器产生的高温烟气。 3.根据权利要求2所述的基于斯特林发动机热电联供系统用燃烧室，其特征在于， 所述出气孔设置有多个，多个所述出气孔沿所述外筒体周向间隔布置； 所述外筒体的外壁上固定有排气环管，所述排气环管的内部空间形成烟气集气室，多个所述出气孔分别与所述烟气集气室连通； 所述排气环管上还设置有出气口，所述出气口与所述烟气集气室连通，所述出气口用于外接排气管。 4.根据权利要求2所述的基于斯特林发动机热电联供系统用燃烧室，其特征在于， 所述热交换器包括若干个换热管，若干个所述换热管分别沿所述外筒体周向布置，每个所述换热管的一端与所述进水口连通，另一端与所述出水口连通。 5.根据权利要求4所述的基于斯特林发动机热电联供系统用燃烧室，其特征在于， 若干个所述换热管呈两排并沿所述外筒体周向布置，相邻两个所述换热管之间固定连接有若干个换热翅片，所述换热翅片采用扇形结构，并均布于所述换热管之间。 6.根据权利要求1所述的基于斯特林发动机热电联供系统用燃烧室，其特征在于， 所述水冷套设置有高温烟气流道和冷却水流道，所述高温烟气流道用于供高温烟气流通，所述冷却水流道用于供冷却水流通； 所述绝热层为环形结构，所述绝热层夹设于所述外筒体与斯特林发动机机身之间。 7.根据权利要求1-6中任意一项所述的基于斯特林发动机热电联供系统用燃烧室，其特征在于， 所述燃烧器包括燃烧器法兰、燃烧器主体和隔热层，所述燃烧器法兰与所述燃烧器主体固定连接，所述燃烧器主体置于所述外筒体内，所述燃烧器法兰搁置于所述外筒体的端部，并与所述外筒体可拆卸连接，所述隔热层夹设于所述燃烧器主体与所述外筒体之间。 8.根据权利要求7所述的基于斯特林发动机热电联供系统用燃烧室，其特征在于， 所述燃烧器法兰设置有出水总管接口，所述出水总管接口的位置与所述外筒体的出水口的位置对应； 所述燃烧器主体上设置有若干个旋流片和若干个旋流孔，若干个所述旋流片围设于燃烧器主体中心轴的四周，若干个所述旋流孔沿所述燃烧器主体周向均匀布置； 所述燃烧器主体的内部具有燃烧器内腔，所述燃烧器主体内外壁之间形成燃烧器外腔。 9.根据权利要求7所述的基于斯特林发动机热电联供系统用燃烧室，其特征在于， 所述调整件为圆形垫片，所述圆形垫片夹设于所述外筒体的端部与所述燃烧器法兰之间； 所述燃烧器主体远离所述燃烧器法兰的一端具有凸部结构，所述凸部结构呈喇叭口状，所述水冷套的内部对应位置设置有凹部结构，所述凹部结构与所述凸部结构之间具有间隙； 所述圆形垫片的厚度可调，使得所述凹部结构与所述凸部结构之间的间隙大小可调，进而调整供热与供电比例。 10.一种应用于如权利要求1-9中任意一项那个所述的基于斯特林发动机热电联供系统用燃烧室的实施方法，其特征在于，包括步骤： 一部分可燃混合气经过旋流片充分预混，喷射进入燃烧器内腔充分燃烧，另一部分可燃混合气通过旋流孔后进入燃烧室外腔，后进入燃烧室内腔进行燃烧，生成高温烟气； 一部分高温烟气经水冷套的烟气流道流入斯特林发动机加热器，加热器吸收热量后驱动电机发电，然后回流到热交换器，另一部分高温烟气直接通过燃烧器与水冷套之间的间隙流入热交换器内，两部分汇合的高温烟气加热热交换器中的冷却水，换热后的烟气进入烟气集气室，然后通过出气口排出； 冷却水通过进水口进入热交换器内，与热交换器外的高温烟气进行换热，换热后的热水通过出水口排出，进入供热系统； 调整件调整燃烧器与水冷套之间的间隙大小，进而调整燃烧器产生的高温烟气流入斯特林发动机加热器和直接流入热交换器的流量比例，从而实现热电联供系统供热和供电的比例分配的主动调节。