换热式尾喷管及高温燃烧废气余热回收利用方法技术

本发明专利技术公开了一种换热式尾喷管及高温燃烧废气余热回收利用方法。用于燃气轮机的换热式尾喷管，包括用于形成高温燃烧废气排放通道并在高温燃烧废气排放过程中产生推进动力的尾喷机匣体，尾喷机匣体上设有用于将燃油箱泵送输出的燃油与尾喷机匣体内腔中的高温燃烧废气气流进行热交换以预热燃油并输送至燃油调节器的燃油预热管路以及用于将压气机压缩后的压缩空气与尾喷机匣体内腔中的高温燃烧废气气流进行热交换以预热压缩空气并输送至燃烧室进行燃烧的压缩空气预热管路；燃油预热管路的进出口布设方向以及压缩空气预热管路的进出口布设方向均与尾喷机匣体内腔中的高温燃烧废气气流的流动方向相反以构成彼此间的对流换热。提高了燃气轮机机组的经济运行效益。

Heat exchange tail nozzle and waste heat recovery and utilization method for high temperature combustion waste gas

The invention discloses a heat exchange tail nozzle and a high temperature combustion waste heat recovery and utilization method. A heat transfer tail nozzle used for a gas turbine, including a tail jet casing, which is used to form a high temperature combustion exhaust emission channel and produce a propelling force in the process of high temperature combustion exhaust emissions. The tailmill casing is equipped with a high temperature combustion exhaust gas flow in the inner cavity of the casket body for the fuel tank. The preheat pipeline replaced by preheating fuel and transported to the fuel regulator, and a pre heat pipeline for preheating the compressed air and transporting the compressed air to the combustion chamber for the combustion chamber; the inlet and outlet of the fuel preheating pipeline. The layout direction and the direction of the inlet and outlet of the compressed air preheating pipeline are all opposite to the flow direction of the high temperature combustion exhaust gas flow in the inner cavity of the tailbox body to form convection heat transfer between each other. The economic operation benefit of gas turbine units has been improved.

【技术实现步骤摘要】
换热式尾喷管及高温燃烧废气余热回收利用方法
本专利技术涉及燃气轮机尾喷
，特别地，涉及一种用于燃气轮机的换热式尾喷管。此外，本专利技术还涉及一种包括上述用于燃气轮机的换热式尾喷管的用于燃气轮机的高温燃烧废气余热回收利用方法。
技术介绍
尾喷管是航空涡喷发动机的组成部分之一，主要作用是将燃油燃烧后的产物喷射出去，起到排废气的作用，同时也利用喷射时空气产生的反作用来推动动力。燃气轮机在工作过程中，尾喷管外壁工作温度达到400-500℃，大量的热量通过机匣壁以对流和辐射的形式传递到外部空气中，导致热量大量的损失，降低了燃气轮机机组的效率，同时也对环境造成污染。
技术实现思路
本专利技术提供了一种换热式尾喷管及高温燃烧废气余热回收利用方法，以解决现有尾喷管将大量热量直接排放至空气中，造成热量损失以及环境污染的技术问题。根据本专利技术的一个方面，提供一种用于燃气轮机的换热式尾喷管，包括用于形成高温燃烧废气排放通道并在高温燃烧废气排放过程中产生推进动力的尾喷机匣体，尾喷机匣体上设有用于将燃油箱泵送输出的燃油与尾喷机匣体内腔中的高温燃烧废气气流进行热交换以预热燃油并输送至燃油调节器的燃油预热管路以及用于将压气机压缩后的压缩空气与尾喷机匣体内腔中的高温燃烧废气气流进行热交换以预热压缩空气并输送至燃烧室进行燃烧的压缩空气预热管路；燃油预热管路的进出口布设方向以及压缩空气预热管路的进出口布设方向均与尾喷机匣体内腔中的高温燃烧废气气流的流动方向相反以构成彼此间的对流换热。进一步地，燃油预热管路呈螺旋状布设于尾喷机匣体内表面、尾喷机匣体外表面或尾喷机匣体的基体内；燃油预热管路的进油口处于尾喷机匣体的后部，燃油预热管路的出油口处于尾喷机匣体的前部，进油口和出油口均朝向尾喷机匣体外开设。进一步地，压缩空气预热管路包括多个管道单元，多个管道单元沿尾喷机匣体的周向间隔布设。进一步地，管道单元处于尾喷机匣体的内腔中，管道单元的进气口处于尾喷机匣体的后部并贯穿尾喷机匣体壁体朝向尾喷机匣体外布设，管道单元的出气口处于尾喷机匣体的前部并贯穿尾喷机匣体壁体朝向尾喷机匣体外布设。进一步地，管道单元沿尾喷机匣体的周向等间距布设；管道单元处于尾喷机匣体内腔中的部分沿尾喷机匣体的轴向布设，或者管道单元处于尾喷机匣体内腔中的部分朝向尾喷机匣体内壁面倾斜布设，或者管道单元处于尾喷机匣体内腔中的部分沿尾喷机匣体周向倾斜布设。进一步地，相邻两管道单元为连体的整体管件。进一步地，燃油预热管路的输入端通过电磁阀分别连通至燃油箱的输送泵的泵送出口和压缩气瓶的气体出口，燃油预热管路的输出端连通至燃油调节器的输入端。进一步地，压缩空气预热管路的输入端连通至压气机输出端，压缩空气预热管路的输出端连通至燃烧室入口。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种用于燃气轮机的高温燃烧废气余热回收利用方法，其采用上述用于燃气轮机的换热式尾喷管，燃气轮机燃烧用的燃油经燃油箱的燃油泵加压后，通过燃油管道进入电磁阀，通过电磁阀控制，流入到尾喷管上的螺旋式的燃油预热管路内；燃油流动方向为从尾喷管后部进油口流向尾喷管前部出油口；燃油与尾喷机匣体内部的高温燃烧废气形成对流换热再进入到燃油调节器中，通过燃油调节器调节燃油流量后，进入到燃气轮机的燃烧室内进行燃烧；当燃气轮机停车时，电磁阀打开高压空气流路，并关闭燃油流路，使高压空气进入尾喷管内，将积存在尾喷管的燃油预热管路流道中的燃油排放到燃烧室中燃烧，以防止燃油积存在尾喷管的燃油预热管路导致燃油预热管路内积碳而影响燃油流通。进一步地，冷空气经压气机压缩并使温度提升；压缩后的空气通过气流通道引入到尾喷管的压缩空气预热管路，从尾喷管后部的进气口进入；压缩空气在压缩空气预热管路内与尾喷管内腔中的高温燃烧废气进行对流换热，温度提升，而后从尾喷管前部出气口流出；压缩空气预热管路内的压缩空气通过气流管道进入燃烧室内进行燃烧，而后通过涡轮做功后形成高温燃烧废气，高温燃烧废气进入尾喷管内与加热管中的冷空气换热；高温燃烧废气温度下降后，排除到大气中或回热锅炉内。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术用于燃气轮机的换热式尾喷管，将尾喷机匣体的表面改造构成燃油预热管路，燃油由尾喷机匣体后端向尾喷机匣体前端方向通入到燃油预热管路内，使得燃油预热管路内的燃油与尾喷机匣体内腔中由前端进入并从后端排除的高温燃烧废气进行对流换热，从而对进入燃烧室前的燃油进行充分预热并达到理想的预热问题。通过在尾喷机匣体的内腔布设压缩空气预热管路，压气机压缩升温后的压缩空气沿尾喷机匣体后部向前部的方向通入到尾喷机匣体内腔中的压缩空气预热管路内，压缩空气预热管路四周充分与尾喷机匣体内腔中的高温燃烧废气接触，从而实现压缩空气与高温燃烧废气之间的充分对流换热，确保压缩空气持续升温后进入燃烧室内燃烧。通过换热式尾喷管实现了高温燃气与燃油和压气机后压缩空气换热，提高了进入燃气轮机燃烧室的燃油和压缩空气的温度，提高了燃烧后燃气的热量，进而可以提升涡轮前进口温度，提高整个燃气轮机的循环参数，提高燃气轮机的热效率，同时提升整个燃气轮机机组的热效率。使用本专利技术换热式尾喷管后，充分利用了尾喷管高温燃烧废气的余热温度，提高了燃气轮机机组的经济运行效益，具有较低的排气噪声和红外特征。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术优选实施例的用于燃气轮机的换热式尾喷管的外形结构示意图；图2是本专利技术优选实施例的用于燃气轮机的换热式尾喷管的俯视结构示意图；图3是本专利技术优选实施例的燃油预热管路的工作原理图；图4是本专利技术优选实施例的用于燃气轮机的换热式尾喷管的工作原理图。图例说明：1、尾喷机匣体；2、燃油预热管路；201、进油口；202、出油口；3、压缩空气预热管路；301、管道单元；3011、进气口；3012、出气口。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。图1是本专利技术优选实施例的用于燃气轮机的换热式尾喷管的外形结构示意图；图2是本专利技术优选实施例的用于燃气轮机的换热式尾喷管的俯视结构示意图；图3是本专利技术优选实施例的燃油预热管路的工作原理图；图4是本专利技术优选实施例的用于燃气轮机的换热式尾喷管的工作原理图。如图1和图2所示，本实施例的用于燃气轮机的换热式尾喷管，包括用于形成高温燃烧废气排放通道并在高温燃烧废气排放过程中产生推进动力的尾喷机匣体1，尾喷机匣体1上设有用于将燃油箱泵送输出的燃油与尾喷机匣体1内腔中的高温燃烧废气气流进行热交换以预热燃油并输送至燃油调节器的燃油预热管路2以及用于将压气机压缩后的压缩空气与尾喷机匣体1内腔中的高温燃烧废气气流进行热交换以预热压缩空气并输送至燃烧室进行燃烧的压缩空气预热管路3；燃油预热管路2的进出口布设方向以及压缩空气预热管路3的进出口布设方向均与尾喷机匣体1内腔中的高温燃烧废气气流的流动方向相反以构成彼此间的对流换热。用于燃气轮机的换热式尾喷管，将尾喷机匣体1的表面改造构成燃油预热管路2，燃油由尾喷机匣体1后端向尾喷机匣本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃气轮机的换热式尾喷管，包括用于形成高温燃烧废气排放通道并在高温燃烧废气排放过程中产生推进动力的尾喷机匣体(1)，其特征在于，所述尾喷机匣体(1)上设有用于将燃油箱泵送输出的燃油与所述尾喷机匣体(1)内腔中的高温燃烧废气气流进行热交换以预热燃油并输送至燃油调节器的燃油预热管路(2)以及用于将压气机压缩后的压缩空气与所述尾喷机匣体(1)内腔中的高温燃烧废气气流进行热交换以预热压缩空气并输送至燃烧室进行燃烧的压缩空气预热管路(3)；所述燃油预热管路(2)的进出口布设方向以及所述压缩空气预热管路(3)的进出口布设方向均与所述尾喷机匣体(1)内腔中的高温燃烧废气气流的流动方向相反以构成彼此间的对流换热。

【技术特征摘要】
1.一种用于燃气轮机的换热式尾喷管，包括用于形成高温燃烧废气排放通道并在高温燃烧废气排放过程中产生推进动力的尾喷机匣体(1)，其特征在于，所述尾喷机匣体(1)上设有用于将燃油箱泵送输出的燃油与所述尾喷机匣体(1)内腔中的高温燃烧废气气流进行热交换以预热燃油并输送至燃油调节器的燃油预热管路(2)以及用于将压气机压缩后的压缩空气与所述尾喷机匣体(1)内腔中的高温燃烧废气气流进行热交换以预热压缩空气并输送至燃烧室进行燃烧的压缩空气预热管路(3)；所述燃油预热管路(2)的进出口布设方向以及所述压缩空气预热管路(3)的进出口布设方向均与所述尾喷机匣体(1)内腔中的高温燃烧废气气流的流动方向相反以构成彼此间的对流换热。2.根据权利要求1所述的用于燃气轮机的换热式尾喷管，其特征在于，所述燃油预热管路(2)呈螺旋状布设于所述尾喷机匣体(1)内表面、所述尾喷机匣体(1)外表面或所述尾喷机匣体(1)的基体内；所述燃油预热管路(2)的进油口(201)处于所述尾喷机匣体(1)的后部，所述燃油预热管路(2)的出油口(202)处于所述尾喷机匣体(1)的前部，所述进油口(201)和所述出油口(202)均朝向尾喷机匣体(1)外开设。3.根据权利要求1所述的用于燃气轮机的换热式尾喷管，其特征在于，所述压缩空气预热管路(3)包括多个管道单元(301)，多个所述管道单元(301)沿所述尾喷机匣体(1)的周向间隔布设。4.根据权利要求3所述的用于燃气轮机的换热式尾喷管，其特征在于，所述管道单元(301)处于所述尾喷机匣体(1)的内腔中，所述管道单元(301)的进气口(3011)处于所述尾喷机匣体(1)的后部并贯穿所述尾喷机匣体(1)壁体朝向所述尾喷机匣体(1)外布设，所述管道单元(301)的出气口(3012)处于所述尾喷机匣体(1)的前部并贯穿所述尾喷机匣体(1)壁体朝向所述尾喷机匣体(1)外布设。5.根据权利要求4所述的用于燃气轮机的换热式尾喷管，其特征在于，所述管道单元(301)沿所述尾喷机匣体(1)的周向等间距布设；所述管道单元(301)处于所述尾喷机匣体(1)内腔中的部分沿所述尾喷机匣体(1)的轴向布设，或者所述管道单元(301)处于所述尾喷机匣体(1)内腔中的部分朝向所述尾喷机匣...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵鼎义，韩国兴，王育妮，谭瑞凝，邵聪，孙倩倩，
申请(专利权)人：中国航发南方工业有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43