CN102183003B - 锅炉旁通补燃复合回热涡轮增压系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供锅炉旁通补燃复合回热涡轮增压系统，包括锅炉、压气机、涡轮机、阀、旁通管、补燃室、储气罐、回热器和掺混管，压气机的进口安装掺混管，压气机的出口通过回热管连接锅炉，掺混管和回热器之间安装第一调节阀，涡轮机出口的第一个分支接入大气，涡轮机的第二个分支通过第二调节阀接到回热器，压气机和涡轮机之间安装旁通管、旁通阀、补燃室和逆止阀，储气罐通过放气阀与补燃室相连。本发明使增压机组的运行摆脱了锅炉烟风系统和蒸汽系统的限制，改善了增压锅炉瞬态响应特性，提高了增压锅炉低工况性能和启动性能，使船舶动力装置的热平衡和蒸汽平衡更稳定，提高了船舶的生命力。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种大型锅炉的增压系统。
背景技术
带有涡轮增压的蒸汽锅炉是船用蒸汽动力装置领域的最大成就。增压锅炉以压气机替代了耗汽量大的汽轮鼓风机，有效利用锅炉排出烟气的能量，提高锅炉炉膛进口空气的压力，极大增加了锅炉的工作效率。近几十年的实践应用证明，船用增压锅炉装置在可靠性、生命力、经济性、重量尺寸、机动性、耐久性等方面都具有较为良好的性能。其中重量尺寸指标改善最为明显，普通船用锅炉装置远不能与之相比，动力装置的减小有利于船舶增加装备、提高航速、提高机动性及战斗力。
现有的增压锅炉，主要是由压气机、涡轮机、辅汽轮机及锅炉组成，由辅汽轮机来实现增压机组功率的平衡，装置的启动及加速也都是靠调节辅汽轮机来实现的。辅汽轮机是否需要投入工作，是由功率平衡点的选择决定的，辅汽轮机的耗气量在很大程度上影响到船舶动力装置的热平衡和蒸汽平衡，这必然会对其它蒸汽动力装置的运行造成干扰。而且在升负荷过程中，增压机组的加速不仅要受到压气机、涡轮机、辅汽轮机和减速器转动惯量以及进排气管的容积惯性影响，还要受到锅炉的烟风系统及蒸汽系统的多重影响，所以增压机组的瞬态响应特性差，低工况性能和启动性能不良。
大气温度的波动也会严重影响增压锅炉的工作，当船舶向高纬度区域航行时，环境温度将逐渐降低，空气密度逐渐升高，进入压气机的质量流量会逐渐增加，涡轮机的通流量加大，做功能力增强，故压气机的压比必然提高，工作平衡点向喘振线靠近，为了避免这种情况，传统的方法是通过压气机的旁通放气来消耗涡轮机过剩功率，使工作平衡点远离喘振线，但当温度过低时，工作平衡点会接近阻塞线，使机组的效率大为降低，或者根本不存在工作平衡点，使机组不能稳定运行。而通过在压气机进气道安装电加热器的方法提高进气温度，会提高机组的复杂性、故障率，降低机组运行的经济性。
发明内容
本发明的目的在于提供克服现有技术瞬态性能、低工况性能和启动性能差的缺点的锅炉旁通补燃复合回热涡轮增压系统。
本发明的目的是这样实现的：
本发明包括锅炉、压气机、涡轮机、阀，其特征是：还包括旁通管、补燃室、储气罐、回热器和掺混管，压气机的进口安装掺混管，压气机的出口通过回热管连接锅炉，掺混管和回热器之间安装第一调节阀，涡轮机出口的第一个分支接入大气，涡轮机的第二个分支通过第二调节阀接到回热器，压气机和涡轮机之间安装旁通管、旁通阀、补燃室和逆止阀，储气罐通过放气阀与补燃室相连。
本发明的优势在于：使增压机组的运行摆脱了锅炉烟风系统和蒸汽系统的限制，改善了增压锅炉瞬态响应特性，提高了增压锅炉低工况性能和启动性能，强化了燃烧过程，使船舶动力装置的热平衡和蒸汽平衡更稳定，增加了船舶机动性，提高了船舶的生命力；避免了当海况温度较低时，因压气机吸气温度过低而造成的喘振，提高了增压锅炉运行的稳定性。由于船用增压锅炉压气机进气道较长，在掺混管中，复合回热可以达到更好的效果，所以本发明尤其适合应用于船舶动力装置。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
实施方式1：
结合图1，锅炉旁通补燃复合回热涡轮增压系统包括锅炉14、压气机1、涡轮机4、阀、旁通管5、补燃室8、储气罐3、回热器12和掺混管10，压气机1的进口安装掺混管10，压气机1的出口通过回热管12连接锅炉14，掺混管10和回热器12之间安装调节阀11，涡轮机4出口的第一个分支接入大气，涡轮机4的第二个分支通过调节阀13接到回热器12，压气机1和涡轮机4之间安装旁通管5、旁通阀6、补燃室8和逆止阀9，储气罐3通过放气阀7与补燃室8相连。
上述的压气机1出口加装旁通管5，通过的压缩空气量由旁通阀6控制，当锅炉14升负荷时，炉膛燃油量增加，需要压气机1提供更多的压缩空气，压气机1将消耗更多的功，增压锅炉14的运行特性使得涡轮机4发出的功率不能立即满足压气机1消耗的功率，此时需要调节旁通阀6使部分压缩空气进入补燃室8中，与喷入补燃室8中的燃油混合燃烧，燃烧产生的高温燃气经过逆止阀9到涡轮机4中膨胀做功，以满足压气机1的耗功需求，压气机1的出口还安装有放气阀2。
上述的涡轮机4排出的烟气，一部分直接排入大气，另一部分通过调节阀13进入到回热器12中，与压气机1排出的压缩空气在回热器12中进行换热后，排入到大气。
上述的经过回热器12后的压缩空气，当海况温度较高时，全部进入到锅炉15中参与燃烧；经过回热器12后的压缩空气，当海况温度较低时，一部分进入到锅炉15中参与燃烧，另一部分通过调节阀14进入到掺混管10中与吸入的低温空气混合换热，防止压气机1因吸气温度过低而发生喘振。而锅炉14炉膛中燃料的燃烧是在高密度的空气以及较高的助燃空气温度下进行的，因此大大强化了燃烧过程。
Claims (1)
1.锅炉旁通补燃复合回热涡轮增压系统，包括锅炉、压气机、涡轮机、阀，其特征是：还包括旁通管、补燃室、储气罐、回热器和掺混管，压气机的进口安装掺混管，压气机的出口通过回热器连接锅炉，掺混管和回热器之间安装第一调节阀，涡轮机出口的第一个分支接入大气，涡轮机出口的第二个分支通过第二调节阀接到回热器，压气机和涡轮机之间安装旁通管、旁通阀、补燃室和逆止阀，储气罐通过放气阀与补燃室相连。
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