用航空燃气轮机作动力的锅炉辅机制造技术

一种用航空燃气轮机作动力的锅炉辅机，是利用航空涡扇式发动机作为核心发动机，再配以动力涡轮组、高速筒形泵和将其外涵气流引入块煤粉碎室及重力浮选塔，以最小的改型设计和费用，尽最大可能保留原航空动力的高性能，使本装置能同时为火电厂的锅炉完成给水、供风和粉碎块煤、输送煤粉的任务，可以替代原锅炉辅助设备；水泵、风机和空气压缩机。本装置动力先进，结构紧凑，能耗节省，投资少，为已退役的航空发动机的新用途。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种为其他装置提供压缩空气和动力源的燃气轮机装置，确切地说，涉及一种用航空燃气轮机作动力的火电厂锅炉辅助设备。大型火电厂的锅炉辅机包括有给锅炉上水的水泵，供风的风机和输送煤粉机。其中水泵、风机分别用于上水和鼓风。以煤作燃料的大型火水发电厂，近年来都采用煤粉代替块煤作为燃料，与块煤相比较，煤粉燃烧充分，热效率高，对环境污染小，但需要配置把块煤加工成煤粉的机械设备。目前国内多数采用球磨机作为粉碎设备，其维护工作量大，生产条件差。国外先进的火电厂均采用高速气流法粉碎加工煤粉，这种方法维护费用低廉，占地空间小，环境条件要比使用球磨机时好得多。这样，锅炉辅机中就要除了原先的水泵和风机外，又要增加大功率的空气压缩机，以取代原先的球磨机。其中的水泵，国内许多大型火电站倾向于采用英国威尔(WEIR)公司生产的高速筒形泵作为锅炉给水泵，这种泵流量大，泵效高，性能好，主机体积也较小，但是与水泵配套的电机、增速器、调速装置与控制设备全部采用先进的高性能大功率设备，控制比较复杂，价格相当昂贵，这也就限制了高速筒形泵的应用。供风机组也有与给水机组相类似的问题即主机性能好，价格廉，但配套装置结构庞杂，能耗高，售价贵。而且给水、供风和碎煤装置也是电厂本身的耗能大户，使电厂输出的电能在出厂前就在内部“吃掉”可观的一部分，这种不同形式能量反复转换的过程，便能量利用率大大降低。本专利技术的目的是提供一种能将锅炉辅助设备-水泵、风机和空气压缩机-三者合为一体的锅炉辅机，也就是采用航空燃气轮机作动力提供压缩空气和驱动力的锅炉辅机装置。本专利技术是在申请人的另一项专利申请《具有多项能量输出的工业用燃气轮机》(专利申请号CN90109006.6)的基础上提出来的。它包括有由低压压气机1、高压压气机2、燃烧室3、高压涡轮4、低压涡轮5、高压涡轮轴6、低压涡轮轴7和机壳8组成的核心发动机9，由动力涡轮10、动力涡轮输出轴11和动力涡轮机壳12组成的动力涡轮组13和筒形泵14，其特征在于动力涡轮输出轴11和用于供水的筒形泵14的转轴相连，在核心发动机9的风扇外涵道出口处有封闭外涵气流进入排气口而把外涵气流引出发动机外的涡壳15，外涵引气口与装在粉碎块煤成的煤粉的粉碎室17中的高速喷嘴16相连，粉碎室17的出口又与重力浮选塔18相连通，浮选塔18的上出口与锅炉的进煤口贯通，其下部出口与粉碎室17相连。本专利技术的实质是把退设的涡扇式航空喷气发动机改造成地面应用的动力设备。传统的改型设计周期长，费用高。这是因为航空喷气发动机是以喷气推力为动力输出，而地面用的燃气轮机都要求其有高的轴输出功率，以驱动工作机，两者的区别是明显的。本专利技术把专利申请90109006.6改装的涡扇式航空发动机作为核心动力，将其直接驱动1台威尔(WEIR)公司的高速筒形泵，再配以粉碎室和重力浮选塔，就可同时取代原锅炉辅机中的三套独立机组。本专利技术中的航空动力的改造任务少，周斯短，投资省。因为斯贝(SPEY)512是相当完美的空中动力设备，只是由于航空发动机发展迅速，技术更新快而不再在空中使用，如果作为舰船和地面动力使用仍是相当先进的，本专利技术继承原航空发动机的优良性能，对核心设备未作变动，仍具有空中设备的最佳工作状态和高可靠性工作特点，只要配上高速筒形泵及其他附属装置，就可成为大型火电厂锅炉的将给水、供风和输煤三者合一的附属机组。这样，电厂的锅炉就可省去原来三大辅助设备的设备投资、厂房占地和比较可观的能源消耗。据测算，光节省三大辅机的能耗就可使发电机组向电网增加供电5%。附附图说明图1是本专利技术的结构原理示意图。图中1是低压压气机，2是高压压气机，3是燃烧室，4是高压涡轮，5是低压涡轮，6是高压涡轮轴，7是低压涡轮轴，8是机壳。上述各部分为核心发动机9，它保持了原来航空发动机的工作特点和结构。只是在其风扇外涵道出口处装有封闭外涵流进入排气口而把外涵流引出发动机外的锅壳15，并把外涵引气口与粉碎室17中高速喷嘴16相连，粉碎室17的出口又与重力浮选塔18相通。利用外涵道的高速气流在粉碎室17内把煤块击碎成煤粉，并使煤粉随此气流进入具有一定截面和一定高度的重力浮选塔18，使大于规定粒度的煤粉被沉降到塔底，由下部出口再次返回粉碎室17重新进行粉碎，而达到规定粒度要求的煤粉在浮选塔内被气流吹到塔顶，在核心动力机9的后面是由动力涡轮10、动力涡轮输出轴11和动力涡轮机机壳12组成的动力涡轮组13，动力涡轮输出轴11与供水的筒形泵14的转轴相连。本专利技术的动力产生过程是由风扇和低压压气机1吸入压缩后的空气分为内涵和外涵道，经高压压气机2压缩后的高压空气在燃烧室3中注油燃烧，变为高温高压燃气，此燃气分别在高压涡轮4和低压涡轮5中膨胀做功，使高压涡轮4和低压涡轮5分别通过高压涡轮轴6和低压涡轮轴7带动高压压气机2和风扇及低压压气机1转动，以保持正常运行。通过排气口排出的燃气中还含有大量的内能，送至动力涡轮组推动动力涡轮10转动，并由动力涡轮输出轴11直接输出其扭矩，带动高速筒形泵14运转，给锅炉上水。这样，本专利技术就完成了同时承担上水，供风，输煤三项锅炉辅机的任务。按照专利申请90109006.6改装的斯贝512涡扇型航空燃气轮机，可以输出工业用的多种能量，已于九二年六月在江苏无锡完成台架试验，除可输出机械动力7兆瓦外，还可输出压力为0.24兆泊(mpa)的压缩空气，其流量为每小时130吨，据此测算，本专利技术可以在每分钟产生1.14吨煤粉，向锅炉装入常压空气2.3吨，泵入30mpa的高压水650吨，可以满足一台300兆瓦的发电机组锅炉使用需求。由于航空燃气轮机需要“细粮”燃料，本专利技术应使用柴油或天然气，最低标准也应该使用发热量不低于中热值档次的工业煤气。这要增加电厂的燃料开支，但此在生产成本组成中是相当有限的，与节省的开销和增加的收入相比较，只占很小的比例。例如，光增收电费5%计，电厂一天的获利就远远高于本专利技术使用高价伏质轻柴油的费用。另外，由于取消了球磨机，也使电厂的物料消耗大为节省。基于我国民航现有斯贝512航空发动机约100台因三叉载客机全部退役而失去空中使用价值，如果按照英国R.R公司方法改造成地面动力，需要改动80%左右的另部件，费用支出极其可观，估算要上亿美元，如果按照本专利技术和专利申请90109006.6的方法进行改型设计为地面动力，既可满足国内能源紧张的紧迫需要，改造周期短，花费少，效果好，可以节约国家大批奖金。权利要求1.一种用航空燃气轮机作动力的锅炉辅机，它包括有由低压压气机1、高压压气机2、燃烧室3、高压涡轮4、低压涡轮5、高压涡轮轴6、低压涡轮轴7和机壳8组成的核心发动机9，由动力涡轮10、动力涡轮输出轴11和动力涡轮机壳12组成的动力涡轮组13和筒形泵14，其特征在于动力涡轮输出轴与用于供水的筒形泵14的转轴相连，在核心发动机9的风扇外涵道出口处有封闭外涵气流进入排气口而把外涵气流引出发动机外的涡壳15，外涵引气口与装在粉碎块煤成为煤粉的粉碎室17中的高速喷嘴16相连，粉碎室17又与重力浮选塔18相连通，浮选塔上层出口则与锅炉的进煤口贯通，下部出口则与粉碎室17相连。全文摘要一种用航空燃气轮机作动力的锅炉辅机，是利用航空涡扇式发动机作为核心发动机，再配以动力涡轮组、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用航空燃气轮机作动力的锅炉辅机，它包括有由低压压气机１、高压压气机２、燃烧室３、高压涡轮４、低压涡轮５、高压涡轮轴６、低压涡轮轴７和机壳８组成的核心发动机９，由动力涡轮１０、动力涡轮输出轴１１和动力涡轮机壳１２组成的动力涡轮组１３和筒形泵１４，其特征在于动力涡轮输出轴与用于供水的筒形泵１４的转轴相连，在核心发动机９的风扇外涵道出口处有封闭外涵气流进入排气口而把外涵气流引出发动机外的涡壳１５，外涵引气口与装在粉碎块煤成为煤粉的粉碎室１７中的高速喷嘴１６相连，粉碎室１７又与重力浮选塔１８相连通，浮选塔上层出口则与锅炉的进煤口贯通，下部出口则与粉碎室１７相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：石行，
申请(专利权)人：北京市西城区新开通用试验厂，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]