专利名称：尧式一型低品位燃气外热式涡轮发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及尧式一型低品位燃气外热式涡轮发动机。
背景技术：
低品位燃料，本发明只是指某种可燃气体或多种可燃气体，与其它气体混合在一起，并且所占的比例很小，小到已经失去了商业应用价值，所以低品位燃料是稀薄的、分散的、不稳定的。低品位燃料一般很难点燃，即使点燃，也会自动熄火即使持续燃'烧，温度也很低。在煤矿、油田等企业在开采和提炼过程中，如果将这些低品位燃料直接排放到大气中，会产生空气污染，加以净化处理又要消耗成本。
发明内容
本发明的目的是要提供尧式一型低品位燃气外热式涡轮发动机。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是用尧式一型涡轮发动机和特种燃烧系统组成一台尧式一型低品位燃气外热式涡轮发动机。低品位燃气包括煤矿油田开采提炼过程中产生的稀薄可燃气体及其混合物。尧式一型涡轮发动机由涡轮、涡轮轴、增压泵轮和膨胀室壳体组成。特种燃烧系统由储气罐、防回火器、空燃比调节器、气体增压器和电热丝网燃烧室组成。采用特种燃烧系统的出口与膨胀室壳体下端相连通，膨胀室壳体上制有蟪旋上升并且截面逐渐縮小的半圆形螺壳热气流道，从特种燃烧系统喷出的热气通过螺壳热气流道进入膨胀室壳体并转换成高品位机械能输出或者采用特种燃烧系统的出口与和膨胀室壳体低热阻连接的换热器相连通，从特种燃烧系统喷出的热气通过换热器使膨胀室壳体内的气体升温膨胀并转换成髙品位机械能输出。
作为对上述技术方案的改进采用和膨胀室壳体一体制造的壳体换热器，在增压泵轮上方设置钟型整流罩和/或在涡轮的下方设置钟型整流罩以及对膨胀室壳体采用绝热层。本发明的有益效果包括可将煤矿、油田等企业在开采和提炼过程中产生的这些有害气体用低廉的成本方式转化为输出动力或电能，既能解除污染，又节约了宝贵的能源，拥有极高的经济价值。利用壳体换热器制式的工作方式，由于不再使用强制气体增压技术，将热气直接灌入到有一定低压的膨胀室内，仅需使用普通排风扇就能完成，所以可以大大降低发动机自身的巨大能耗。此种工作制式也非常适合热电厂、水泥厂、钢铁厂、各种炉窑的废热和地热与涡轮发动机内的气体换热，并将其转化成髙品位机械能输出。
特种燃烧系统与低品位螺壳或换热式涡轮发动机相结合，共有五种不同结构和十种组合方式，本发明尧式一型低品位燃气外热式涡轮发动机采用增压泵轮可使膨胀室壳体内的气体获得一定压力，从而使得涡轮发动机的效率得到提升。具有机构简单、工作可靠、制造成本低的特征。膨胀室壳体内采用螺旋上升并且截面逐渐縮小的半圆形热气流道可以充分利用热气流的动能，并使热气流对空气的加热处于最佳状态。也有利于动力涡轮的利用。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1和图2是尧式一型低品位燃气外热式涡轮发动机两个实施例的结构剖示图。图中l.特种燃烧系统，2.尧式一型嫘壳涡轮发动机，3.储气罐，4.防回火器，5.空燃比调节器，6.气体增压器，7.电热丝网燃烧室，8.涡轮，9.涡轮轴，IO.增压泵轮，11.膨胀室壳体，12.发电机，13.钟型整流翠，14.进风架，15.嫘壳热气流道，16.务式一型换
3热涡轮发动机，17.壳体换热器，18.换热器出口。
具体实施例方式
在图1中，特种燃烧系统1和尧式一型螺壳涡轮发动机2组成一台尧式一型低品位燃 气螺壳涡轮发动机。特种燃烧系统1由储气罐3、防回火器4、空燃比调节器5、气体增压 器6和电热丝网燃烧室7组成。螺壳涡轮发动机2由涡轮8、涡轮轴9、增压泵轮10和膨 胀室壳体11组成。涡轮8连接增压泵轮10和发电机12。在增压泵轮10上方和涡轮8的 下方各设置一个钟型整流罩13。在膨胀室壳体11的下方含有一个进风架14。膨胀室壳体 11上制有螺旋上升并且截面逐渐缩小的半圆形蠊壳热气流道15。特种燃烧系统1的电热 丝网燃烧室7的出口与膨胀室壳体11下端相连通。膨胀室壳体11带有绝热层以减少热损。
图l所示实施例的工作原理为储气罐3中的低品位燃气经过防回火器4，被气体增 压器6泵送进电热丝网燃烧室7。空燃比调节器5通过控制空气的流入量来调节进入电热 丝网燃烧室7的低品位燃气的浓度，确保涡轮发动机系统工作稳定髙效。进入电热丝网燃 烧室7的混合气体被电热丝网点燃并充分彻底燃烧。燃烧产生的热气进入蠊壳热气流道 15。由于这些热气具有热能和动能，而嫘壳热气流道15为充分利用热气气流的动能提供 了条件。在螺壳热气流道15附近，热气与从进风架14进入膨胀室壳体11的增压空气充 分换热并使空气膨胀产生势能。这些势能和动能共同推动涡轮8转动并带动增压泵轮10 使得从进风架14进入膨胀室壳体11的空气增压。增压的空气经热气加热产生更大的压力， 推动涡轮8加速转动。这又使得增压泵轮10的增压作用进一步增强，由此形成雪崩反应， 使涡轮发动机迅速达到满功率输出。这些输出功率通过发电机12转化为电能输出。
在图2中，特种燃烧系统1和尧式一型换热涡轮发动机16组成一台尧式一型低品位 燃气换热涡轮发动机。特种燃烧系统1由储气罐3、防回火器4、空燃比调节器5、气体增 压器6和电热丝网燃烧室7组成。换热涡轮发动机16由涡轮8、涡轮轴9、增压泵轮10 和膨胀室壳体11组成。在膨胀室壳体11的进风口上方有一个固定安装于涡轮轴9上的增 压泵轮IO。涡轮轴9的下端与发电机12连接。在换热涡轮发动机16的增压泵轮10上方 和涡轮8的下方各设置一个钟型整流罩13。在膨胀室壳体11的下方含有一个进风架14。 壳体换热器17与尧式一型换热涡轮发动机膨胀室壳体11 一体制造。特种燃烧系统1的电 热丝网燃烧室7的出口与壳体换热器17相连通。从电热丝网燃烧室7的出口喷出的热气 通过壳体换热器17将膨胀室壳体11内的空气加热，自身冷却后从换热器出口 18进入大 气。转移到膨胀室壳体11内空气中的热能由尧式一型换热涡轮发动机16转换成高品位机 械能输出。壳体换热器17带有绝热层以减少热损。
图2所示实施例的工作原理为储气罐3中的低品位燃气经过防回火器4,被气体增 压器6泵送进电热丝网燃烧室7。空燃比调节器5通过控制空气的流入量来调节进入电热 丝网燃烧室7的低品位燃气的浓度，使系统工作更稳定有效。进入电热丝网燃烧室7的混 合气体被电热丝网点燃并充分彻底燃烧。燃烧产生的热气进入壳体换热器17，与从进风架 H进入膨胀室壳体11的增压空气充分换热并使空气膨胀产生势能。这些势能推动涡轮8 转动，并通过涡轮轴9带动增压泵轮10使得从进风架14进入膨胀室壳体11的空气增压。 增压的空气经热气加热产生更大的压力，推动涡轮8加速转动。这又使得增压泵轮10的 增压作用进一步增强，由此形成雪崩反应，使涡轮发动机迅速达到满功率输出。这些输出 功率通过发电机12转化为电能输出。
这里要强调图1实施例中增压泵轮10也使膨胀室壳体11内的气体按蠊旋曲线旋转。 螺壳热气流道15的角度与增压泵轮10产生的旋转气流的运动方向相同，从而增强了气流 运动能量，更有利于两级涡轮的动能利用。还有，图1实施例由于气体增压器6耗用的功 率很大，将燃气直接灌入到膨胀室壳体11内的方式，价值不一定很大。因此也可采用图2 实施例的方法采用壳体换热器17为低品位发动机提供热能。
权利要求
1.尧式一型低品位燃气外热式涡轮发动机，由尧式一型涡轮发动机和特种燃烧系统组成；低品位燃气包括煤矿油田开采提炼过程中产生的稀薄可燃气体及其混合物；尧式一型涡轮发动机由涡轮、涡轮轴、增压泵轮和膨胀室壳体组成；采用特种燃烧系统的出口与尧式一型螺壳涡轮发动机膨胀室壳体下端相连通，膨胀室壳体上制有螺旋上升并且截面逐渐缩小的半圆形螺壳热气流道，从特种燃烧系统喷出的热气通过此螺壳热气流道进入膨胀室壳体并转换成高品位机械能输出；或者采用特种燃烧系统的出口与和尧式一型换热涡轮发动机膨胀室壳体低热阻连接的换热器相连通，从特种燃烧系统喷出的热气通过换热器使膨胀室壳体内的气体升温膨胀并转换成高品位机械能输出，其特征在于含有一个由储气罐、防回火器、空燃比调节器、气体增压器和电热丝网燃烧室组成的特种燃烧系统。
2. 根据权利要求1所述的发动机，其特征在于特种燃烧系统的出口与和尧式一型涡轮发动机膨胀室壳体一体制造的壳体换热器相连通。
3. 根据权利要求1或2所述的发动机，其特征在于在增压泵轮的上方含有一个钟型整流罩和/或在涡轮的下方含有一个钟型整流罩。
4. 根据权利要求1或2所述的发动机，其特征在于膨胀室壳体含有绝热层。
全文摘要
用尧式一型涡轮发动机和特种燃烧系统组成一台尧式一型低品位燃气外热式涡轮发动机。涡轮发动机由涡轮、涡轮轴、增压泵轮和膨胀室壳体组成。膨胀室壳体的下方有一个进风架；在进风口上方有一个固定安装于涡轮轴上的增压泵轮。特种燃烧系统由储气罐、防回火器、空燃比调节器、气体增压器和电热丝网燃烧室组成，其出口与涡轮发动机膨胀室壳体下端相连通或与和涡轮发动机膨胀室壳体低热阻连接的壳体换热器相连通，从特种燃烧系统产生的热气使膨胀室壳体内的气体升温膨胀并转换成高品位机械能输出。本发明可将煤矿、油田等企业在开采和提炼过程中产生的这些有害气体用低廉的成本方式转化为输出动力或电能，既能解除污染，又节约了宝贵的能源。
文档编号F02C7/236GK101493041SQ20081003313
公开日2009年7月29日 申请日期2008年1月25日 优先权日2008年1月25日
发明者杨锡尧 申请人:杨时杰