專利名稱：用航空燃?xì)廨啓C(jī)作動(dòng)力的鍋爐輔機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種為其他裝置提供壓縮空氣和動(dòng)力源的燃?xì)廨啓C(jī)裝置，確切地說，涉及一種用航空燃?xì)廨啓C(jī)作動(dòng)力的火電廠鍋爐輔助設(shè)備。
大型火電廠的鍋爐輔機(jī)包括有給鍋爐上水的水泵，供風(fēng)的風(fēng)機(jī)和輸送煤粉機(jī)。其中水泵、風(fēng)機(jī)分別用于上水和鼓風(fēng)。以煤作燃料的大型火水發(fā)電廠，近年來都采用煤粉代替塊煤作為燃料，與塊煤相比較，煤粉燃燒充分，熱效率高，對(duì)環(huán)境污染小，但需要配置把塊煤加工成煤粉的機(jī)械設(shè)備。目前國(guó)內(nèi)多數(shù)采用球磨機(jī)作為粉碎設(shè)備，其維護(hù)工作量大，生產(chǎn)條件差。國(guó)外先進(jìn)的火電廠均采用高速氣流法粉碎加工煤粉，這種方法維護(hù)費(fèi)用低廉，占地空間小，環(huán)境條件要比使用球磨機(jī)時(shí)好得多。這樣，鍋爐輔機(jī)中就要除了原先的水泵和風(fēng)機(jī)外，又要增加大功率的空氣壓縮機(jī)，以取代原先的球磨機(jī)。其中的水泵，國(guó)內(nèi)許多大型火電站傾向于采用英國(guó)威爾(WEIR)公司生產(chǎn)的高速筒形泵作為鍋爐給水泵，這種泵流量大，泵效高，性能好，主機(jī)體積也較小，但是與水泵配套的電機(jī)、增速器、調(diào)速裝置與控制設(shè)備全部采用先進(jìn)的高性能大功率設(shè)備，控制比較復(fù)雜，價(jià)格相當(dāng)昂貴，這也就限制了高速筒形泵的應(yīng)用。供風(fēng)機(jī)組也有與給水機(jī)組相類似的問題即主機(jī)性能好，價(jià)格廉，但配套裝置結(jié)構(gòu)龐雜，能耗高，售價(jià)貴。而且給水、供風(fēng)和碎煤裝置也是電廠本身的耗能大戶，使電廠輸出的電能在出廠前就在內(nèi)部“吃掉”可觀的一部分，這種不同形式能量反復(fù)轉(zhuǎn)換的過程，便能量利用率大大降低。
本實(shí)用新型的目的是提供一種能將鍋爐輔助設(shè)備－－水泵、風(fēng)機(jī)和空氣壓縮機(jī)－－三者合為一體的鍋爐輔機(jī)，也就是采用航空燃?xì)廨啓C(jī)作動(dòng)力提供壓縮空氣和驅(qū)動(dòng)力的鍋爐輔機(jī)裝置。
本實(shí)用新型是在申請(qǐng)人的另一項(xiàng)專利申請(qǐng)《具有多項(xiàng)能量輸出的工業(yè)用燃?xì)廨啓C(jī)》(專利申請(qǐng)?zhí)朇N90109006.6)的基礎(chǔ)上提出來的。它包括有由低壓壓氣機(jī)1、高壓壓氣機(jī)2、燃燒室3、高壓渦輪4、低壓渦輪5、高壓渦輪軸6、低壓渦輪軸7和機(jī)殼8組成的核心發(fā)動(dòng)機(jī)9，由動(dòng)力渦輪10、動(dòng)力渦輪輸出軸11和動(dòng)力渦輪機(jī)殼12組成的動(dòng)力渦輪組13和筒形泵14，其特征在于動(dòng)力渦輪輸出軸11和用于供水的筒形泵14的轉(zhuǎn)軸相連，在核心發(fā)動(dòng)機(jī)9的風(fēng)扇外涵道出口處有封閉外涵氣流進(jìn)入排氣口而把外涵氣流引出發(fā)動(dòng)機(jī)外的渦殼15，外涵引氣口與裝在粉碎塊煤成的煤粉的粉碎室17中的高速噴嘴16相連，粉碎室17的出口又與重力浮選塔18相連通，浮選塔18的上出口與鍋爐的進(jìn)煤口貫通，其下部出口與粉碎室17相連。
本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)是把退設(shè)的渦扇式航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)改造成地面應(yīng)用的動(dòng)力設(shè)備。傳統(tǒng)的改型設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，費(fèi)用高。這是因?yàn)楹娇諊姎獍l(fā)動(dòng)機(jī)是以噴氣推力為動(dòng)力輸出，而地面用的燃?xì)廨啓C(jī)都要求其有高的軸輸出功率，以驅(qū)動(dòng)工作機(jī)，兩者的區(qū)別是明顯的。本實(shí)用新型是把專利申請(qǐng)90109006.6改裝的渦扇式航空發(fā)動(dòng)機(jī)［例如斯貝(SPEY)512(R.R公司出品)］作為核心動(dòng)力，將其直接驅(qū)動(dòng)1臺(tái)威爾(WEIR)公司的高速筒形泵，再配以粉碎室和重力浮選塔，就可同時(shí)取代原鍋爐輔機(jī)中的三套獨(dú)立機(jī)組。本實(shí)用新型中的航空動(dòng)力的改造任務(wù)少，周斯短，投資省。因?yàn)樗关?SPEY)512是相當(dāng)完美的空中動(dòng)力設(shè)備，只是由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展迅速，技術(shù)更新快而不再在空中使用，如果作為艦船和地面動(dòng)力使用仍是相當(dāng)先進(jìn)的，本實(shí)用新型繼承原航空發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)良性能，對(duì)核心設(shè)備未作變動(dòng)，仍具有空中設(shè)備的最佳工作狀態(tài)和高可靠性工作特點(diǎn)，只要配上高速筒形泵及其他附屬裝置，就可成為大型火電廠鍋爐的將給水，供風(fēng)和輸煤三者合一的附屬機(jī)組。這樣，電廠的鍋爐就可省去原來三大輔助設(shè)備的設(shè)備投資、廠房占地和比較可觀的能源消耗。據(jù)測(cè)算，光節(jié)省三大輔機(jī)的能耗就可使發(fā)電機(jī)組向電網(wǎng)增加供電5％。
附


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖中1是低壓壓氣機(jī)，2是高壓壓氣機(jī)，3是燃燒室，4是高壓渦輪，5是低壓渦輪，6是高壓渦輪軸，7是低壓渦輪軸，8是機(jī)殼。上述各部分為核心發(fā)動(dòng)機(jī)9，它保持了原來航空發(fā)動(dòng)機(jī)的工作特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)。只是在其風(fēng)扇外涵道出口處裝有封閉外涵流進(jìn)入排氣口而把外涵氣流引出發(fā)動(dòng)機(jī)外的鍋殼15，并把外涵引氣口與粉碎室17中高速噴嘴16相連，粉碎室17的出口又與重力浮選塔18相通。利用外涵道的高速氣流在粉碎室17內(nèi)把煤塊擊碎成煤粉，并使煤粉隨此氣流進(jìn)入具有一定截面和一定高度的重力浮選塔18，使大于規(guī)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重新進(jìn)行粉碎，而達(dá)到規(guī)定粒度要求的煤粉在浮選塔內(nèi)被氣流吹到塔頂，在核心動(dòng)力機(jī)9的后面是由動(dòng)力渦輪10、動(dòng)力渦輪輸出軸11和動(dòng)力渦輪機(jī)機(jī)殼12組成的動(dòng)力渦輪組13，動(dòng)力渦輪輸出軸11與供水的筒形泵14的轉(zhuǎn)軸相連。
本實(shí)用新型的動(dòng)力產(chǎn)生過程是由風(fēng)扇和低壓壓氣機(jī)1吸入壓縮后的空氣分為內(nèi)涵和外涵道，經(jīng)高壓壓氣機(jī)2壓縮后的高壓空氣在燃燒室3中注油燃燒，變?yōu)楦邷馗邏喝細(xì)?，此燃?xì)夥謩e在高壓渦輪4和低壓渦輪5中膨脹做功，使高壓渦輪4和低壓渦輪5分別通過高壓渦輪軸6和低壓渦輪軸7帶動(dòng)高壓壓氣機(jī)2和風(fēng)扇及低壓壓氣機(jī)1轉(zhuǎn)動(dòng)，以保持正常運(yùn)行。通過排氣口排出的燃?xì)庵羞€含有大量的內(nèi)能，送至動(dòng)力渦輪組推動(dòng)動(dòng)力渦輪10轉(zhuǎn)動(dòng)，并由動(dòng)力渦輪輸出軸11直接輸出其扭矩，帶動(dòng)高速筒形泵14運(yùn)轉(zhuǎn)，給鍋爐上水。這樣，本實(shí)用新型就完成了同時(shí)承擔(dān)上水，供風(fēng)，輸煤三項(xiàng)鍋爐輔機(jī)的任務(wù)。
按照專利申請(qǐng)90109006.6改裝的斯貝512渦扇型航空燃?xì)廨啓C(jī)，可以輸出工業(yè)用的多種能量，已于九二年六月在江蘇無錫完成臺(tái)架試驗(yàn)，除可輸出機(jī)械動(dòng)力7兆瓦外，還可輸出壓力為0.24兆泊(mpa)的壓縮空氣，其流量為每小時(shí)130噸，據(jù)此測(cè)算，本實(shí)用新型可以在每分鐘產(chǎn)生1.14噸煤粉，向鍋爐裝入常壓空氣2.3噸，泵入30mpa的高壓水650噸，可以滿足一臺(tái)300兆瓦的發(fā)電機(jī)組鍋爐使用需求。
由于航空燃?xì)廨啓C(jī)需要“細(xì)糧”燃料，本實(shí)用新型應(yīng)使用柴油或天然氣，最低標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)該使用發(fā)熱量不低于中熱值檔次的工業(yè)煤氣。這要增加電廠的燃料開支，但此在生產(chǎn)成本組成中是相當(dāng)有限的，與節(jié)省的開銷和增加的收入相比較，只占很小的比例。例如，光增收電費(fèi)5％計(jì)，電廠一天的獲利就遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于本發(fā)明使用高價(jià)伏質(zhì)輕柴油的費(fèi)用。另外，由于取消了球磨機(jī)，也使電廠的物料消耗大為節(jié)省?；谖覈?guó)民航現(xiàn)有斯貝512航空發(fā)動(dòng)機(jī)約100臺(tái)因三叉載客機(jī)全部退役而失去空中使用價(jià)值，如果按照英國(guó)R.R公司方法改造成地面動(dòng)力，需要改動(dòng)80％左右的另部件，費(fèi)用支出極其可觀，估算要上億美元，如果按照本實(shí)用新型和專利申請(qǐng)90109006.6的方法進(jìn)行改型設(shè)計(jì)為地面動(dòng)力，既可滿足國(guó)內(nèi)能源緊張的緊迫需要，改造周期短，花費(fèi)少，效果好，可以節(jié)約國(guó)家大批獎(jiǎng)金。
權(quán)利要求1.一種用航空燃?xì)廨啓C(jī)作動(dòng)力的鍋爐輔機(jī)，它包括有由低壓壓氣機(jī)1、高壓壓氣機(jī)2、燃燒室3、高壓渦輪4、低壓渦輪5、高壓渦輪軸6、低壓渦輪軸7和機(jī)殼8組成的核心發(fā)動(dòng)機(jī)9，由動(dòng)力渦輪10、動(dòng)力渦輪輸出軸11和動(dòng)力渦輪機(jī)殼12組成的動(dòng)力渦輪組13和筒形泵14，其特征在于動(dòng)力渦輪輸出軸與用于供水的筒形泵14的轉(zhuǎn)軸相連，在核心發(fā)動(dòng)機(jī)9的風(fēng)扇外涵道出口處有封閉外涵氣流進(jìn)入排氣口而把外涵氣流引出發(fā)動(dòng)機(jī)外的渦殼15，外涵引氣口與裝在粉碎塊煤成為煤粉的粉碎室17中的高速噴嘴16相連，粉碎室17又與重力浮選塔18相連通，浮選塔上層出口則與鍋爐的進(jìn)煤口貫通，下部出口則與粉碎室17相連。
專利摘要一種用航空燃?xì)廨啓C(jī)作動(dòng)力的鍋爐輔機(jī)，是利用航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)作為核心發(fā)動(dòng)機(jī)，再配以動(dòng)力渦輪組、高速筒形泵和將其外涵氣流引入塊煤粉碎室及重力浮選塔，以最小的改型設(shè)計(jì)和費(fèi)用，盡最大可能保留原航空動(dòng)力的高性能，使本裝置能同時(shí)為火電廠的鍋爐完成給水、供風(fēng)和粉碎塊煤、輸送煤粉的任務(wù)，可以替代原鍋爐輔助設(shè)備水泵、風(fēng)機(jī)和空氣壓縮機(jī)。本裝置動(dòng)力先進(jìn)，結(jié)構(gòu)緊湊，能耗節(jié)省，投資少，為已退役的航空發(fā)動(dòng)機(jī)的新用途。
文檔編號(hào)F02C9/40GK2136335SQ9223993
公開日1993年6月16日 申請(qǐng)日期1992年11月14日 優(yōu)先權(quán)日1992年11月14日
發(fā)明者石行 申請(qǐng)人:北京市西城區(qū)新開通用試驗(yàn)廠