專利名稱：熱電聯產微型燃氣輪機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種微型燃氣輪機，具體是指一種可實現熱電輸出的熱電聯 產微型燃氣輪機。
背景技術：
目前國內部分地區己有采用生物質顆粒作為鍋爐蒸汽發電系統的燃燒燃料， 這種大型的利用生物質燃燒制熱發電裝置，熱轉換效率低，燃料來源需要遠距離 運輸，發電成本高，造成運費高于原料費的負面效應，失去了生物質原料成本低 的優勢。此外，采用燃油或燃氣發電裝置，除了熱氣發電核心機具有內部的壓氣 機、渦輪機及發電機以外，必須配備用高昂價格的高溫合金材料制造的燃燒室， 從而使微型燃氣輪機制造成本非常高，也很難在農村以低價格生物質氣做原料實 施熱電聯產機組的普及應用。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種制造成本低、普及面廣、可應用生物質氣或沼 氣及瓦斯氣作燃料的熱電聯產微型燃氣輪機。
本實用新型的上述目的通過如下技術方案來實現的熱電聯產微型燃氣輪機， 其特征在于所述微型燃氣輪機包括箱體、石棉保溫層、燃氣/空氣換熱器、燃料 氣燃燒裝置、熱氣發電核心機和電器控制系統，所述的石棉保溫層和熱氣發電核 心機均安裝在所述箱體內，所述石棉保溫層具有內腔，所述的燃氣/空氣換熱器和 燃料氣燃燒裝置均安裝在所述石棉保溫層的內腔內，其中，所述燃氣/空氣換熱器 位于石棉保溫層內腔的中部，所燃料氣燃燒裝置位于所述燃氣/空氣換熱器下方， 所述燃料氣燃燒裝置和燃料氣進口相通，所述的熱氣發電核心機具有壓氣機和渦 輪機，所述壓氣機的出口和所述燃氣/空氣換熱器之間通過壓力空氣導管連通，所 述渦輪機的入口和所述燃氣/空氣換熱器之間通過熱氣膨脹導管連通，所述渦輪機 的出口和所述石棉保溫層內腔的下部相通，空氣從所述壓氣機吸入，最后流經所 述石棉保溫層內腔的下部后，與所述燃料氣燃燒裝置處的燃料氣混合燃燒。
本實用新型中，空氣從壓氣機吸入，做功加壓后再通過燃氣/空氣換熱器殼程換熱后進入渦輪機入口，產生推動渦輪高速旋轉的膨脹動力，帶動同軸連接壓氣 機、電動機/發電機轉子同速旋轉，實施壓氣機壓氣輸出和發電運行，做功后的 余熱空氣從熱氣發電核心機的渦輪排出后，返到燃燒裝置內，余熱空氣與燃燒裝 置內的燃料氣混合進行燃燒，產生的燃氣進入上部的空氣/燃氣換熱器的換熱管內， 對換熱器的殼程的空氣進行加熱。
本實用新型作如下改進所述微型燃氣輪機還具有余熱回收裝置，所述余熱 回收裝置為燃氣/水換熱器，設在燃氣/空氣換熱器上部，所述燃氣/空氣換熱器位于 所述石棉保溫層內腔的下部，所述燃氣/水換熱器的上端為廢氣出口，下端為燃氣 入口，所述燃氣入口和所述燃氣/空氣換熱器相通。
上述改進利用空氣/燃氣換熱器換熱后排出的余熱燃氣將冷水加熱，并向外輸 出熱水，實現了本機的熱電聯產功能，所述燃氣/水換熱器中水走管程，燃氣走殼 程。
本實用新型還可以作如下進一步改進所述微型燃氣輪機還具有空氣過濾裝 置，所述空氣過濾裝置為空氣過濾器，所述空氣過濾器和所述壓氣機的入口連通。
本實用新型中，所述燃氣/空氣換熱器由位于上部的圓臺體多孔泡沫金屬換熱 器和位于下部的圓環體多孔泡沫陶瓷換熱器串聯組成，所述的多孔泡沫金屬換熱 器和所述的多孔泡沫陶瓷換熱器相通。多孔泡沫金屬換熱器承受溫度較低，多孔 泡沫陶瓷換熱器可承受較高的溫度，由于多孔泡沫陶瓷換熱器直接與燃料氣燃燒 裝置接觸，因此需要其能夠承受較高的溫度。
與現有技術相比，本實用新型具有如下顯著效果
(1) 本實用新型可釆用生物質氣、沼氣或其它可燃氣體及液體燃料燃燒加熱做 功，可以實現熱電聯產，提高機組的熱轉換效率。
(2) 本實用新型無需高溫合金制成的燃燒室，大大降低機組的制造成本，可適 合農村和一些產生副產品燃氣的企業普及應用，進行發電、供暖、供熱水，降低 企業生產成本，使能源得到高效利用。
(3) 本實用新型利用渦輪做功后排出的余熱空氣與燃氣燃燒裝置中的燃氣噴嘴 處的燃料氣混合后進行燃燒，可降低燃料供給量，提高燃燒溫度和熱轉換效率。
圖1是本實用新型熱電聯產微型燃氣輪機的內部結構示意圖；圖2是圖1中熱氣發電核心機的結構示意圖3是本實用新型熱電聯產微型燃氣輪機的外觀側視圖。
具體實施方式
如圖1至圖3所示的熱電聯產微型燃氣輪機，它具有箱體11，箱體11上開有 電力輸出口 1和箱體熱氣排出口 10，箱體11內設置有支柱19和支座18，箱體11 內安裝有石棉保溫層4、電器控制系統12、空氣過濾器14和熱氣發電核心機17， 熱氣發電核心機17安裝在支座18上，空氣過濾器14位于熱氣發電核心機17的 上部，電器控制系統12位于空氣過濾器14的上部。
石棉保溫層4具有內腔4a，該內腔4a的內部安裝有燃氣/水換熱器7、燃氣/ 空氣換熱器5和燃料氣燃燒裝置3，其中，燃氣/水換熱器7位于石棉保溫層內腔 4a的上部，燃氣/空氣換熱器5位于石棉保溫層內腔4a的中部，石棉保溫層內腔 4a的下部為轉角擴張型的余熱空氣通道，燃料氣燃燒裝置3位于燃氣/空氣換熱器 5下方，燃氣/空氣換熱器5和燃氣/水換熱器7均固定安裝在支柱19上，燃氣/水 換熱器7徑向開有冷水進口 8和熱水出口 6，其上端為廢氣排出口9，下端為燃氣 入口，燃氣/空氣換熱器5由上部的圓臺體多孔泡沫金屬換熱器5a和位于下部的圓 環體多孔泡沫陶瓷換熱器5b串聯組成，多孔泡沫金屬換熱器5a和多孔泡沫陶瓷 換熱器5b相通，燃氣/水換熱器7的燃氣入口和多孔泡沫金屬換熱器5a相通，燃 料氣燃燒裝置3位于多孔泡沫陶瓷換熱器5b的下部，其和燃料氣進口2相通，用 于燃燒經渦輪出口流入的空氣和燃料氣的混合氣體。
熱氣發電核心機17包括自左向右依次相連且同軸安裝的渦輪機17b、壓氣機 17a、壓氣機進氣機匣17c、永磁電機17e和進氣機匣17f，渦輪機17b、壓氣機17a 和永磁電機17e的轉軸17d為相同的一根軸，進氣機匣17f內安裝有座套17g，座 套17g和進氣機匣17f兩者之間形成流線型的進氣通道，該進氣通道和永磁電機 17e的進氣通道、壓氣機進氣機匣17c的進氣通道、壓氣機17a的入口自右向左依 次相通，構成冷空氣的進氣通道結構。
冷空氣流經上述的進氣通道結構，經壓氣機入口后被壓氣機的葉輪吸入壓氣 機17a內，壓氣機17a的出口和多孔泡沫金屬換熱器5a的徑向開口之間通過壓力 空氣導管13連通，渦輪機17b的入口和多孔泡沫陶瓷換熱器5b的徑向開口之間 通過熱氣膨脹導管16連通，渦輪機17b的出口和石棉保溫層內腔4a下部轉角擴張型的余熱空氣通道相通，空氣從壓氣機17a吸入，最后流經石棉保溫層內腔的 余熱空氣通道后，在燃料氣燃燒裝置3處與燃料氣(生物質氣或沼氣)混合燃燒。 空氣過濾器14為微型燃氣輪機的空氣過濾裝置，空氣過濾器14通過空氣過 濾通道15和冷空氣的進氣通道結構相通，即外界冷空氣經過空氣過濾器14后進 入壓氣機內。
本實用新型中空氣流通路線如下外界空氣由燃氣輪機的空氣入口 20進入到 空氣過濾器14的空氣過濾通道15，然后轉折經過熱氣發電核心機17中的電動機 /發電機后，被吸入壓氣機17a的進口，通過壓氣機17a增壓后，經壓氣機17a 出口的空氣通過壓力空氣導管13與燃氣/空氣換熱器5入口相通，使帶有一定壓力 的氣體進入多孔泡沫金屬換熱器5a中的多孔泡沫金屬中受熱膨脹，沿螺旋向下方 流動，經多孔泡沫金屬換熱器5a下端的內環形空腔進入多孔泡沫陶瓷換熱器5b 的內環中，已受熱的空氣從多孔泡沫陶瓷換熱器5b中的陶瓷管中流過后，空氣又 進一步受熱膨脹，在多孔泡沫金屬換熱器5a中冷空氣走殼程，在經過多孔泡沫陶 瓷換熱器5b中冷空氣走管程，膨脹后的壓力高溫空氣經熱氣膨脹導管通向渦輪機 17b徑向入口，吹動渦輪旋轉做功，帶動發電機轉子旋轉發電，做功后的余熱空氣 從渦輪出口流出后，經擴張型的余熱空氣通道內腔流經燃氣燃燒裝置3的燃氣噴 嘴處與燃料氣(生物質氣或沼氣、液體燃料)混合燃燒，此處產生的高溫燃氣由 下而上從多孔泡沫陶瓷換熱器5b中的三維相通的多孔泡沫陶瓷孔(殼程)中流過， 高溫燃氣走殼程，加熱多孔泡沫陶瓷換熱器5b中陶瓷管內的壓力空氣，熱燃氣由 多孔泡沫金屬換熱器5b流出后，形成很均勻的溫度場進入多孔泡沫金屬換熱器管 中，繼續加熱多孔泡沫金屬換熱器5a中的壓力空氣，經過熱交換后的燃氣最后流 入燃氣/水換熱器7，在燃氣/水換熱器7內完成熱交換，然后從廢氣排出口 9排出， 這樣整個做工循環形成外部加熱的外燃式換熱結構，它既可做功發電，又可將余 熱回收來加熱水，實現熱電聯產。
權利要求1.熱電聯產微型燃氣輪機，其特征在于所述微型燃氣輪機包括箱體(11)、石棉保溫層(4)、燃氣/空氣換熱器(5)、燃料氣燃燒裝置(3)、熱氣發電核心機(17)和電器控制系統(12)，所述的石棉保溫層(4)和熱氣發電核心機(17)均安裝在所述箱體(11)內，所述石棉保溫層(4)具有內腔(4a)，所述的燃氣/空氣換熱器(5)和燃料氣燃燒裝置(3)均安裝在所述石棉保溫層的內腔(4a)內，其中，所述燃氣/空氣換熱器(5)位于石棉保溫層內腔(4a)的中部，所述燃料氣燃燒裝置(3)位于所述燃氣/空氣換熱器(5)下方，所述燃料氣燃燒裝置(3)和燃料氣進口(2)相通，所述的熱氣發電核心機(17)具有壓氣機(17a)和渦輪機(17b)，所述壓氣機(17a)的出口和所述燃氣/空氣換熱器(5)之間通過壓力空氣導管(13)連通，所述渦輪機(17b)的入口和所述燃氣/空氣換熱器(5)之間通過熱氣膨脹導管(16)連通，所述渦輪機(17b)的出口和所述石棉保溫層內腔(4a)的下部相通，空氣從所述壓氣機(17a)吸入，最后流經所述石棉保溫層內腔的下部后，與所述燃料氣燃燒裝置(3)處的燃料氣混合燃燒。
2. 根據權利要求1所述的熱電聯產微型燃氣輪機，其特征在于所述微型燃 氣輪機還具有余熱回收裝置，所述余熱回收裝置為燃氣/水換熱器(7)，所述燃氣/ 空氣換熱器(7)位于所述石棉保溫層內腔(4a)的上部，所述燃氣/水換熱器(7)的上端 為廢氣排出口(9)，下端為燃氣入口，所述燃氣入口和所述燃氣/空氣換熱器(5)相通。
3. 根據權利要求2所述的熱電聯產微型燃氣輪機，其特征在于所述微型燃 氣輪機還具有空氣過濾裝置，所述空氣過濾裝置為空氣過濾器(14)，所述空氣過濾 器(14)和所述壓氣機(17a)的入口連通。
4. 根據權利要求1或2或3所述的熱電聯產微型燃氣輪機，其特征在于所 述燃氣/空氣換熱器(5)由位于上部的圓臺體多孔泡沫金屬換熱器(5a)和位于下部的 圓環體多孔泡沫陶瓷換熱器(5b)串聯組成，所述的多孔泡沫金屬換熱器和(5a)所述 的多孔泡沫陶瓷換熱器(5b)相通。
專利摘要本實用新型公開了一種熱電聯產微型燃氣輪機，所述微型燃氣輪機包括箱體、內安裝有石棉保溫層、電器控制系統、空氣過濾器和熱氣發電核心機，石棉保溫層內自上而下安裝有燃氣/水換熱器、燃氣/空氣換熱器和燃料氣燃燒裝置，所述的熱氣發電核心機具有壓氣機和渦輪機，所述壓氣機的出口和所述燃氣/空氣換熱器之間通過壓力空氣導管連通，所述渦輪機的入口和所述燃氣/空氣換熱器之間通過熱氣膨脹導管連通，所述渦輪機的出口和所述石棉保溫層內腔的下部相通，空氣從所述壓氣機吸入，最后流經所述石棉保溫層內腔的下部后，與所述燃料氣燃燒裝置處的燃料氣混合燃燒。本實用新型制造成本低、普及面廣、可適用于各種燃料、并可實現熱電聯產輸出。
文檔編號F02C6/18GK201221414SQ20082005086
公開日2009年4月15日 申請日期2008年7月18日 優先權日2008年7月18日
發明者何永順, 羅立峰 申請人:羅立峰;何永順