專利名稱：一種多能量輸出的熱風發(fā)生器的制作方法
一種多能量輸出的熱風發(fā)生器，它屬于大型工業(yè)動力設備，適用于做煉鐵廠高爐、火電廠鍋爐的鼓風，石油化工廠、輕工以及食品加工工業(yè)的熱風源，是一種新型的高效利用能源的動力設備。
現(xiàn)在的煉鐵高爐、火電廠的大型蒸氣鍋爐，都需要大型鼓風設備吹入空氣以幫助燃燒。為節(jié)約能量，提高爐溫，需要對吹入的空氣進行預熱。在石油化工、輕工以及食品加工工業(yè)中，也需要一種加溫熱源，用于對原材料的加熱、烘干等。由于此類熱源需要很大能量，為了進行傳輸也需要較大的電能進行鼓風?，F(xiàn)有個別的熱風發(fā)生器，使用燃氣輪機做動力，通過燃氣輪機的尾排氣做熱風輸出，雖然輸出能量大，有很大的輸出流量和很高的排氣溫度(有的可達到800℃以上)，但是，由于燃氣輪機的排氣含氧量較低，用于煉鐵高爐和發(fā)電蒸汽鍋爐時，所需鼓風量增加，降低了鼓風效率。此外，在燃氣輪機的排氣中，由于燃燒，增加了許多有害物質(zhì)，在石油化工、輕工、特別是食品加工工業(yè)應用受到限制。
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種使用空氣做介質(zhì)的熱風發(fā)生器，并能有較大功率的機械能輸出，所排熱風成分與空氣相同，不降低輸出的氧分含量，且無有害成分，可用于石油、化工、輕工和食品加工業(yè)的熱風源。
本發(fā)明如附

圖1所示。它有由低壓壓氣機1、高壓壓氣機2、燃燒室3、高壓渦輪4和低壓渦輪5組成的雙轉子航空渦輪風扇發(fā)動機6，其特征在于在渦輪風扇發(fā)動機6后部接有自由動力渦輪7，自由動力渦輪7排氣口接有空氣熱交換器9，在低壓壓氣機1后外涵道有把外涵空氣引出通過空氣熱交換器9的引氣管路8。
本發(fā)明中，由低壓壓氣機1、高壓壓氣機2、燃燒室3、高壓渦輪4和低壓渦輪5組成的雙轉子航空渦輪風扇發(fā)動機6提供了整個裝置的動力。在本發(fā)明中，外界空氣被低壓壓氣機1吸入并壓縮，經(jīng)壓縮后的低壓空氣分為兩個部分(對應于原發(fā)動機的內(nèi)涵氣流和外涵氣流)，外涵氣流被引出作為熱空氣源，而內(nèi)涵氣流作為航空渦輪風扇發(fā)動機6的空氣源，經(jīng)高壓壓氣機2進一步壓縮后，送入燃燒室3加入燃料燃燒，提供整個裝置的動力。燃燒后的高溫高壓燃氣通過高壓渦輪4和低壓渦輪5膨脹做功，高、低壓渦輪4和5吸收能量后帶動高、低壓壓氣機2和1轉動工作，構成一個能自主獨立運行的、不需要外界提供其它形式能量的熱風發(fā)生器和動力源一體化裝置。由于經(jīng)過原航空發(fā)動機尾噴口排出的燃氣還含有大量的動能和內(nèi)能，因此加裝一個自由動力渦輪7，吸收排氣中的動能和一部分內(nèi)能。自由動力渦輪7輸出機械能供其它需要。在自由動力渦輪7之后，燃氣排氣還有一定的低熱內(nèi)能，通過空氣熱交換器9與低壓壓氣機1外涵排氣進行熱交換，進一步提高外涵氣流的溫度，同時也回收排氣尾氣中的熱能。
本發(fā)明可由雙轉子航空渦輪風扇發(fā)動機改型設計或直接改裝。在改型設計或直接改裝中，只須把原發(fā)動機的外涵道與尾噴口之間的連通口堵住并在機匣上開外涵氣流引出口，接上引氣管路8，引出外涵即可。由于該渦輪風扇發(fā)動機6運行時的空氣性質(zhì)沒有改變，工作狀況不變，所以整個發(fā)動機的氣動參數(shù)和熱工參數(shù)不發(fā)生變動。這樣，只需很少的改裝設計量，而且其控制機構以及控制參數(shù)都可以不用變化。發(fā)動機還工作在原來的最佳工作狀態(tài)，充分利用航空發(fā)動機的最佳工作效率。在航空渦輪風扇發(fā)動機尾噴口處接有的自由動力渦輪7為現(xiàn)在的燃氣輪機地面站標準設備，已成為系列產(chǎn)品，可以直接選取與所用航空發(fā)動機相匹配的型號。
本發(fā)明中，外涵氣體經(jīng)低壓壓氣機1壓縮后，具有一定的壓力并提高了溫度，被引氣管路8引出進入空氣熱交換器9，在空氣熱交換器9中被自由動力渦輪7排出的尾氣加熱。這樣，既提高了輸出空氣的溫度，也充分利用了發(fā)動機的熱能，提高整個裝置的效率。
本發(fā)明采用利用現(xiàn)有航空發(fā)動機設計或直接利用現(xiàn)有航空發(fā)動機進行改裝，通過外涵氣體經(jīng)尾氣加熱后作為熱風輸出。由于外涵氣體就是普通空氣，它的含氧量沒有減少，可以解決普通燃氣發(fā)生器做熱風機時的含氧量減少而使鼓風效率降低的問題。同時，熱空氣中也不含燃燒產(chǎn)生的各種有害物質(zhì)，因而可以用于化工、輕工和食品加工等要求干凈熱風的場合。通過自由動力渦輪可輸出較大的機械能，用于基它機械的驅(qū)動。
本發(fā)明在用于煉鐵高爐等鼓風時，自由動力渦輪7可以帶動一臺發(fā)電機發(fā)電，以提供電力。在用于發(fā)電蒸汽鍋爐時，自由動力渦輪7可以帶動給水泵，以解決蒸汽鍋爐水循環(huán)的動力問題。在化工廠應用時，自由動力渦輪7可以驅(qū)動各種壓縮機，可滿足各種化學流程的需要。在食品以及輕工生產(chǎn)中應用時，可以讓自由動力渦輪7帶動發(fā)電機發(fā)電，作為自備電源或反送電網(wǎng)供其它使用。
本發(fā)明以使用英國羅·羅公司(ROLLS-ROYCE)的SPEY512發(fā)動機為例進行改裝或改型設計。通過改型后，有壓力為0.24兆帕，輸出流量為38千克/秒，溫度為460℃的外涵熱空氣輸出，自由動力渦輪有8MW的機械能輸出。熱空氣輸出可以滿足一般大型鍋爐或高爐的需要，整體的綜合熱利用率可達到70～80%。本發(fā)明輸出熱空氣的溫度可以通過一個空氣引射器混入一定的常溫空氣加以調(diào)節(jié)，以滿足化工、輕工以及食品加工等不同用戶的需要。如用于食品、煙草等烘干時就不需要460℃的高溫。
在本發(fā)明中，還可以對發(fā)動機6中的燃燒室3進行改裝。換用較粗的燃料輸送管路和噴嘴，從而可以使用石油開采時的伴生可燃氣。
權利要求
1.一種多能量輸出的熱風發(fā)生器，它有由低壓壓氣機1、高壓壓氣機2、燃燒室3、高壓渦輪4和低壓渦輪5組成的雙轉子航空渦輪風扇發(fā)動機6，其特征在于在渦輪風扇發(fā)動機6后部接有自由動力渦輪7，自由動力渦輪7排氣口接有空氣熱交換器9，在低壓壓氣機1后外涵道有把外涵空氣引出通過空氣熱交換器9的引氣管路8。
全文摘要
一種多能量輸出的熱風發(fā)生器，它有由低、高壓氣機，燃燒室，高、低壓渦輪組成的雙轉子航空渦輪風扇發(fā)動機，其特征在于有自由動力渦輪和空氣熱交換器，有把外涵氣流引出并通過空氣熱交換器的引氣管路。本發(fā)生器在工作時，不僅動力渦輪可以輸出較大的機械能，而且有經(jīng)過加熱的外涵氣流輸出，該輸出有很大的流量和較高的溫度，并且含氧量與空氣相同，沒有燃燒后的有害物質(zhì)。不僅可用于做高爐、大型鍋爐的鼓風，也可以用于做輕工、食品加工的熱源。
文檔編號F24H3/02GK1068882SQ9110488
公開日1993年2月10日 申請日期1991年7月23日 優(yōu)先權日1991年7月23日
發(fā)明者石行 申請人:北京市西城區(qū)新開通用試驗廠