[发明专利]一种煤粉燃气涡轮发电机组

说明书

本发明涉及一种直接利用煤粉经燃烧产生高温，高压燃气，进入涡轮机内膨胀作功，将热能转换成为机械能，带动发电机发电的煤粉燃气涡轮发电机组。

目前，已有的以热机为动力的发电设备，其工作方式是：

1、以原煤作为燃料，经燃烧产生热能。加热水，使水变成具有一定温度和压力的水蒸汽，并以水蒸汽作为工作介质，进入涡轮机内膨胀作功，将热能转换为机械能，带动发电机发电。由于采用水蒸汽作为中间工作介质，这样，就不可避免地需要设置大量的蒸汽换热设备，如体积庞大的锅炉和加热器，水处理设备、冷凝器以及大量的为维护水、汽循环系统而设置的各种附助泵、阀、还有繁杂的管道系统等等。因此，这种发电设备，存在着不但体积庞大、制造成本高、维护费用高，安装周期长，而且热效率低，尤其是需要消耗大量的水这一自然资源等等问题。

2、以石油（汽油、紫油）或天燃气作为燃料。经燃烧产生高温燃气，进入涡轮机内，膨胀作功，将热能转换为机械能，带动发电机发电。这种发电机组，需要消耗掉大量的石油或天燃气，然而地球上蕴芷的石油，天燃气是有限的，目前世界上普通发生石油紧缺现象，即“能源危机”。国务院最近已发出通知，要限制生产和使用这种发电机。

综上所述，目前以热机为动力的发电机组，存在问题是显而易见的。本发明的目的在于克服这些问题，而提供一种结构简单，体积小，制造容易成本低，热效率高的，以煤粉为燃料直接燃烧产生高温，高压燃气、进入涡轮机内膨胀作功。将热能，转换为机械能，带动发电机发电的煤粉燃气涡轮发电机组。

本发明的工作原理是直接利用煤粉在燃烧室内充分燃烧，产生具有一定温度和压力的燃气，作为工作介质。进入涡轮机内（透平）膨胀作功，带动发电机发电。为达到使工作介质-燃气，具有一定的温度和压力这一目的，本发明采取以下技术方案：

1、本发命中设置一个压气机，其作用是将空气压缩成具有一定压力的气体，通过管道分两路向燃烧室内输入。

这样，一方面高压空气将煤粉携带注入燃烧室并给足够的氧气进行燃烧化学反应，另一方面使燃烧室及后面的工作通道内维持一定的压力。过剩的空气及燃烧产生的新气体，在定压下被加热成高温混合气体（即燃气）它具有很高的焓值。导入涡轮机喷咀随着气体的膨胀而产生焓降热能转换为机械能，推动透平作功。

因此，高压空气在本机组的热力循环中即是燃烧反应必要组成部分，又是作为完成能量转换的一种工作介质。

本发明中压气机采用由透平直接带动，因而简化了设备结构。

2、本发明中设置的燃烧室，具有特殊的结构。燃烧室的作用是使煤粉在其内充分燃烧、产生高温、高压燃气。

在燃烧室的上部设置有可以向其内注入煤粉的煤粉斗，煤粉喷口，和从压气机向燃烧室内输入高压气体的喷咀，该喷咀设置在燃烧室上部煤粉喷口的中心位置。在燃烧室的下部设置有消除燃气内的磨蚀力极强的煤灰的锥形除尘室。燃烧室设计或双层结构，外壳（外层）承受压力，在外层的下部设置有一个风口，叫做一次风口，从压气机内出来的一部分高压气体，从该风口输入到燃烧室内。（另一部分从燃烧室的顶部高压气体喷咀输入）内层为燃烧筒，煤粉在火焰筒内燃烧。在火焰筒的上部中心位置设置有旋流器和扩散管，扩散管与煤粉喷口相联通。从一次风口输入的高压气体通过外层与内层的夹壁空间自下而上运动进入到旋流器内，变成高速旋转的高压气流进入到火焰筒内部。在火焰筒的中部，还设置有若干个二次风口，从一次风口输入的高压气体，有一部分经过二次风口进入到火焰筒的内部，目的是补充氧气，加剧煤粉燃烧。

3、为保证煤粉能连续、均匀地注入（喷入）燃烧室内使其充分与空气混合燃烧，本发明采取的煤粉向燃烧室内注入方式是：在燃烧室上部设置煤粉斗，在煤粉斗的下部设置有一个叶轮供粉器，是由一个直流马达带动，可无级变速，通过改变叶轮的转速来调节煤粉的供给量。煤粉喷口设置在燃烧室上部中心位置，而高压气体喷咀设置在煤粉喷口的中心位置。煤粉向燃烧室内注入（喷入）是自上而下的。从压气机出来的高压气体，经高压气体喷咀向燃烧室内喷出后形成高建气流束，其周围表面形成真空，煤粉被吸附在其表面，被携带经扩散管注入燃烧室内部火焰筒内。这样就解决了煤粉连续，均匀地注入（喷入）燃烧室内进行充分燃烧。