本发明涉及一种新型热动力装置。它以煤为燃料，以燃烧后的烟气为工质，采用内燃方式和高深度回收两种余热技术而实现的高效率回旋机动力装置，主要应用在热力发电系统中。 在热动力发展史上，热效率的提高有两次重大突破：第一次是1784年瓦特把牛可门的蒸汽机作了结构上的改造，增添了专用的冷凝结器设备，使热效率有了很大提高，即从η牛≈0.03提高到η瓦≈0.12，使蒸汽动力真正有了工业技术意义。第二次是1884年帕森斯把瓦特的活塞式蒸汽机又作了结构上的改造，用轮机部件替代了活塞件，使热效率又有了很大提高，即从η瓦≈0.12提高到η帕≈0.21，因而促成了新的技术进步，形成了现代蒸汽轮机动力系统的格局。但至今该动力系统尚未取得新的重大实质性突破。现代蒸汽轮机动力发电装置是现代电力工业的典型应用领域。它主要由五大部分组成，即锅炉、汽轮机、发电机、冷凝器、工质泵。其工作过程是，首先燃烧煤在锅炉内强烈燃烧，把工作介质-水变成高温高压蒸汽，使其在汽轮机中膨胀作功，并带动同轴发电机发电。作功后的废汽在冷凝器中凝结成水，再由工质泵注入炉中循环使用，在我国蒸汽轮机动力装置的热效率只达到0.27。
德国专利DE-DS3319711和中国发明专利86103657、86103920公布了组合式燃气-蒸汽轮机发电站，这类发电站的目的是可以利用燃气轮机排气中存在的可观热量，通过蒸汽轮机来重新发电，这种蒸汽轮机发电的功率很低，只能满足发电站自身对电功率的要求，但对于整机热动力装置的热效率并没有提及，因此不涉及到本发明的目地。
目前世界上还在研究的有煤气化联合循环发电装置和增压沸腾联合循环发电装置，这两类发电装置最终都是用燃气轮机-蒸汽轮机两套发电装置发电，整机效率并不高，且在探索研究中，因而还没有达到大规模推广应用的境地。
本发明的目的是提供一种以蜂窝煤为燃料，以燃烧后的烟气为工作介质的高效率热动力发电装置，以取代煤电比低，热效率低，造价高的蒸汽轮机发电装置。本发明从热机工作原理出发，到整机的设计都围绕着提高热效率η值这一主题，而提出以下发明的要点：
1、提高热机的效率在于减少热机的出口温度。热机效率的理论值计算通常以卡诺热效率公式进行：η＝ (T入－T出)/(T入) 在已有技术中，为了提高热机的效率，通常研究的方向是提高热机的入口温度T入，但由于各种原因所限，热机的效率目前最高只达到0.38。本发明采取了与已有技术截然不同的研究方向，即大幅度降低热机工作介质的出口温度T出，来提高热效率η。从公式可以看出，如果T出值趋向于零值时，则热效率η值将趋向于1值。为此，本发明炉体的设计为三膛串行炉的结构，其目的是高深度回收烟气工质的余热和渣架的余热，极大限度地降低余热的出口温度T出。
2、以内燃作功的方式来保证热效率的提高。在已有技术中，用固体的煤作燃料，通常的燃烧方式是外燃式，工作介质是水蒸汽，使水转变为蒸汽必然要损耗掉大量的热量，而本发明的燃烧方式采取的是内燃式，工作介质直接就是高温烟气，以内燃作功的方式来减少热能的损耗。
3、能量转换的方式耗能低，来保证热效率的提高。在现代火电厂热动力装置中，将热能转换成机械能主要采用的是轮机。而本发明采用的是气液传动封闭作功系统。该系统的作功部件直接采用液压软活塞，高温烟气直接推动液压软活塞作功，它耗能低，效率高，从而保证了整机热效率的提高。
附图所示是回旋机热动力装置各种主要部件以及它们彼此之间连接关系的结构示意图。
下面结合附图对本发明作进一步详细介绍。回旋机动力装置主要由五大部分组成：它们是三膛串行炉部件1;驱动管路部件2;气液传动部件3;杆轮传动部件4;发电机组5。其中杆轮传动部件4和发电机组5均可以采用通用技术，本发明不再作详细介绍。
从附图中可以看出三膛串行炉1由强化燃烧炉膛11、渣架余热回收炉膛12、烟气工质余热回收炉13构成，强化燃烧炉膛11位于两个余热炉膛中间，多个燃挂架16，由尺寸相等的盒体串联而成，盒体内装有带通风孔的固体燃料，如蜂窝煤。燃烧架16由步进绞车14牵动，同时以步进运动方式穿膛通行强化燃烧炉11和另外两个余热回收炉12、13。在强化燃烧炉11和烟气工质余热回收炉13的接触处，设有一个可控封挡门15。此外，在渣架余热回收炉膛12的底部，也设有一个可控封挡门15，其目的是用来封闭炉缸空间体。
三膛串行炉部件1和气液传动部件3是通过驱动管路部件2把它们连接成一个有机的整体。强化燃烧炉膛11和烟气工质气缸35之间由管路28所连通。管路28串接一个驱动风机21。这样就把强化燃烧炉膛11与烟气工质气缸35连接起来，形成了烟气工质的闭路循环。
在烟气工质余热回收炉膛13的底部和烟气工质气缸35的顶部之间，由管路23连通，在管路23之间串接一个排气控制开关26，在烟气工质余热回收炉膛13的顶部，设有一个低温烟气出口18。
在渣架余热回收炉膛12的底部，设有一个增质驱动风机22，在增质风机22与炉膛之间，有一个进气自动开关27，增质驱动风机22的入口就是外界新鲜空气环境。在炉膛12的底部，还设有低温渣架出口17。
气液传动部件3由气缸体35和液压折叠活塞34连接成一个U字形构造。在气液传动部件3内，是由三种不同性质的介质填充。在气缸35里充满了烟气工质31，在液压折叠活塞34里充满了水介质33，在它们之间是用油介质32作隔温层，将高温烟气和水介质分开。在液压折叠活塞34的顶部，还设置有一个重块38。液压折叠活塞运行的冲程距由上限控制点36和下限控制点37控制。液压折叠活塞34冲程位移的机械功，通过连接杆轮机构41和42传递给发电机51的主轴，使热能转换成电能。
下面通过实施例对发明的作功过程作以详细的描述。回旋机整机循环工作是分两个冲程进行的，即上冲程又称热力作功冲程，并兼有存储重力势能的作用，下冲程又称重力作功冲程，在这个冲程里可选择性的进燃料。
（1）上冲程-热力作功冲程：从附图可以看出，液压折叠活塞34从下限点37上行到上限点36的运动过程叫作上冲程。在这个冲程时间里，首先关闭排气门控制开关26和上、下封挡门15，用以封闭炉缸空间体。然后，再接通增质风机控制开关25和工质回旋风机控制开关24。当增质风机控制开关25接通后，增质风机22将驱动新鲜空气进入到渣架余热回收炉膛12的底部入口。在渣架余热回收炉膛12中，渣架的余热将通过对流和辐射的方式把热能传递给新鲜空气，使新鲜空气得到增温和增压，形成一定的作功能力。释放热能后的渣架16，将伴随步进绞车14的步进运动，从渣架余热回收炉膛12的底部出口17排放到大气环境中。当工质回旋风机控制开关24接通后，工质回旋风机21将驱动烟气工质回旋运动。烟气工质将从强化燃烧炉膛11里流动到烟气工质气缸35里，然后它又从烟气工质气缸35里，再流回到强化燃烧炉膛11里。这样就形成了烟气工质的闭路回旋流动。在烟气工质强化回旋流动过程中，燃料燃烧释放热能的化学反应式为：
在反应式中：Q为燃料燃烧释放的热能量。因此，在工质回旋流动过程中，伴有烟气工质的增温和由它而引起的烟气工质增压和增容。在烟气工质回旋缸体内，将形成气态工质憋压。在气缸35中，通过气态工质膨胀把能量经过气液传动机构传递给液压折叠活塞34，使液压折叠活塞能向上移动作机械功。经杆轮机构41和42把机械能传递到发电机51的高轴上。最终实现了把热能转换成为电能。在液压折叠活塞向上移动的过程中，也把重块38举了起来，使重块38储存了重力势能。当液压折叠活塞上行到上限点36时，就结束了上冲程。
（2）下冲程-重力作功冲程：液压折叠活塞34从上限36下行到下限点37的运动过程叫作下冲程。在这个冲程时间里，首先断开增质风机控制开关25和工质回旋风机控制开关24，停止工质流动和热力继续膨胀作功。然后打开排气门26，在重块38的重力作用下，液压折叠活塞34开始下行，并释放重力势能。同上冲程一样，通过杆轮机构把重力势能传递到发电机51主轴上，实现了将重力势能转换为电能。
在液压折叠活塞34下行的过程中，烟气工质气缸35中的烟气工质31将通过管路23排放到工质余热回收炉膛12的底部入口。在工质余热回收炉膛13中，烟气工质将以对流和辐射的方式把余热传递给燃料体和燃挂架的钢材。最后低温烟气从烟气工质回收炉膛13的顶部出口18排放到大气环境中。燃料体和燃挂架把烟气余热吸收储存起来，伴随步进绞车14的运行就进入到强化燃烧炉膛11中。
在下冲程运行过程中，排气门26打开之后，接下来就可以再打开上、下封挡门15。然后，才可启动步进绞车14走行一个步长，完成一次进料任务。进完燃料后，立刻将上、下封挡门15关闭，为下一个上冲程作好准备。
当液压折叠活塞34向下运行到下限点37时，就结束了一个下冲程。至此，回旋机就完成了一个循环过程。接着就是下一个新的循环开始，回旋机就周而复始继续不断地工作着。
本发明的优点和所带来的经济效益是极大的。由于本发明采用了高深度回收余热的方法，使回旋机动力装置的热效率将达到0.6以上，这就相当于目前我国1公斤标准煤的发电量从2.2度提高到4.9度，即在不增加燃煤的情况下，发电量就增加1.2倍，不言而喻，这必然会带来全社会各个生产部门的迅速发展，从而促进我国的一次工业上的革命。同时该装置结构上采用了三膛串行炉和气液传动结构，使回旋机的制造难度和造价大幅度降低，这有利于工业上的实施，并可以尽快地推广应用。