[发明专利]一种多能量输出的热风发生器

说明书

一种多能量输出的热风发生器，它属于大型工业动力设备，适用于做炼铁厂高炉、火电厂锅炉的鼓风，石油化工厂、轻工以及食品加工工业的热风源，是一种新型的高效利用能源的动力设备。

现在的炼铁高炉、火电厂的大型蒸气锅炉，都需要大型鼓风设备吹入空气以帮助燃烧。为节约能量，提高炉温，需要对吹入的空气进行预热。在石油化工、轻工以及食品加工工业中，也需要一种加温热源，用于对原材料的加热、烘干等。由于此类热源需要很大能量，为了进行传输也需要较大的电能进行鼓风。现有个别的热风发生器，使用燃气轮机做动力，通过燃气轮机的尾排气做热风输出，虽然输出能量大，有很大的输出流量和很高的排气温度（有的可达到800℃以上），但是，由于燃气轮机的排气含氧量较低，用于炼铁高炉和发电蒸汽锅炉时，所需鼓风量增加，降低了鼓风效率。此外，在燃气轮机的排气中，由于燃烧，增加了许多有害物质，在石油化工、轻工、特别是食品加工工业应用受到限制。

本发明的目的是发明一种使用空气做介质的热风发生器，并能有较大功率的机械能输出，所排热风成分与空气相同，不降低输出的氧分含量，且无有害成分，可用于石油、化工、轻工和食品加工业的热风源。

本发明如附图1所示。它有由低压压气机1、高压压气机2、燃烧室3、高压涡轮4和低压涡轮5组成的双转子航空涡轮风扇发动机6，其特征在于：在涡轮风扇发动机6后部接有自由动力涡轮7，自由动力涡轮7排气口接有空气热交换器9，在低压压气机1后外涵道有把外涵空气引出通过空气热交换器9的引气管路8。

本发明中，由低压压气机1、高压压气机2、燃烧室3、高压涡轮4和低压涡轮5组成的双转子航空涡轮风扇发动机6提供了整个装置的动力。在本发明中，外界空气被低压压气机1吸入并压缩，经压缩后的低压空气分为两个部分（对应于原发动机的内涵气流和外涵气流），外涵气流被引出作为热空气源，而内涵气流作为航空涡轮风扇发动机6的空气源，经高压压气机2进一步压缩后，送入燃烧室3加入燃料燃烧，提供整个装置的动力。燃烧后的高温高压燃气通过高压涡轮4和低压涡轮5膨胀做功，高、低压涡轮4和5吸收能量后带动高、低压压气机2和1转动工作，构成一个能自主独立运行的、不需要外界提供其它形式能量的热风发生器和动力源一体化装置。由于经过原航空发动机尾喷口排出的燃气还含有大量的动能和内能，因此加装一个自由动力涡轮7，吸收排气中的动能和一部分内能。自由动力涡轮7输出机械能供其它需要。在自由动力涡轮7之后，燃气排气还有一定的低热内能，通过空气热交换器9与低压压气机1外涵排气进行热交换，进一步提高外涵气流的温度，同时也回收排气尾气中的热能。

本发明可由双转子航空涡轮风扇发动机改型设计或直接改装。在改型设计或直接改装中，只须把原发动机的外涵道与尾喷口之间的连通口堵住并在机匣上开外涵气流引出口，接上引气管路8，引出外涵即可。由于该涡轮风扇发动机6运行时的空气性质没有改变，工作状况不变，所以整个发动机的气动参数和热工参数不发生变动。这样，只需很少的改装设计量，而且其控制机构以及控制参数都可以不用变化。发动机还工作在原来的最佳工作状态，充分利用航空发动机的最佳工作效率。在航空涡轮风扇发动机尾喷口处接有的自由动力涡轮7为现在的燃气轮机地面站标准设备，已成为系列产品，可以直接选取与所用航空发动机相匹配的型号。

本发明中，外涵气体经低压压气机1压缩后，具有一定的压力并提高了温度，被引气管路8引出进入空气热交换器9，在空气热交换器9中被自由动力涡轮7排出的尾气加热。这样，既提高了输出空气的温度，也充分利用了发动机的热能，提高整个装置的效率。

本发明采用利用现有航空发动机设计或直接利用现有航空发动机进行改装，通过外涵气体经尾气加热后作为热风输出。由于外涵气体就是普通空气，它的含氧量没有减少，可以解决普通燃气发生器做热风机时的含氧量减少而使鼓风效率降低的问题。同时，热空气中也不含燃烧产生的各种有害物质，因而可以用于化工、轻工和食品加工等要求干净热风的场合。通过自由动力涡轮可输出较大的机械能，用于基它机械的驱动。

本发明在用于炼铁高炉等鼓风时，自由动力涡轮7可以带动一台发电机发电，以提供电力。在用于发电蒸汽锅炉时，自由动力涡轮7可以带动给水泵，以解决蒸汽锅炉水循环的动力问题。在化工厂应用时，自由动力涡轮7可以驱动各种压缩机，可满足各种化学流程的需要。在食品以及轻工生产中应用时，可以让自由动力涡轮7带动发电机发电，作为自备电源或反送电网供其它使用。