一種增壓鍋爐試驗(yàn)臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及增壓鍋爐試驗(yàn)臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]增壓鍋爐是利用渦輪增壓器替代汽輪鼓風(fēng)機(jī)向鍋爐爐膛輸送具有一定壓力和溫度助燃空氣的鍋爐。增壓鍋爐試驗(yàn)臺(tái)是對(duì)增壓鍋爐啟動(dòng)、燃燒、工作等特性進(jìn)行試驗(yàn)的平臺(tái)。
[0003]渦輪增壓器是由煙氣渦輪和壓氣機(jī)組成，它是利用燃燒生成的煙氣慣性沖力來(lái)推動(dòng)渦輪，渦輪機(jī)又帶動(dòng)同軸的壓氣機(jī)，壓氣機(jī)葉輪壓送由空氣濾清器管道送來(lái)的空氣，使之增壓進(jìn)入爐膛。為使增壓鍋爐能冷態(tài)啟動(dòng)，在零負(fù)荷時(shí)，因?yàn)闆](méi)有燃燒生成的煙氣所以必須安裝輔助汽輪機(jī);同理在低負(fù)荷時(shí)，燃燒生成的煙氣量不足，渦輪機(jī)功率無(wú)法滿足壓氣機(jī)的功率要求也需要通過(guò)輔助汽輪機(jī)進(jìn)行功率補(bǔ)足。目前增壓鍋爐的啟動(dòng)主要是通過(guò)從儲(chǔ)汽筒中抽取蒸汽來(lái)推動(dòng)輔助汽輪機(jī)，再通過(guò)聯(lián)軸節(jié)帶動(dòng)渦輪增壓器，當(dāng)啟動(dòng)完成后斷開聯(lián)軸節(jié)，渦輪增壓器即可獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)。采用這種啟動(dòng)方式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高昂，不能滿足新形勢(shì)下重量尺寸和經(jīng)濟(jì)性等要求。
[0004]現(xiàn)在也有針對(duì)增壓鍋爐試驗(yàn)臺(tái)的改進(jìn)方案，如一種小型增壓鍋爐實(shí)驗(yàn)臺(tái)及其供風(fēng)方法(201310689887.5)，其是由增壓器、增壓鍋爐、羅茨風(fēng)機(jī)等組成，該增壓鍋爐煙氣出口經(jīng)管路接煙氣渦輪，煙氣渦輪與增壓器同軸，羅茨風(fēng)機(jī)出風(fēng)口經(jīng)管路接增壓鍋爐進(jìn)風(fēng)口。羅茨風(fēng)機(jī)為增壓鍋爐提供高壓空氣，啟動(dòng)增壓鍋爐;空氣經(jīng)增壓器壓縮為增壓空氣，增壓空氣經(jīng)進(jìn)入增壓鍋爐，增壓鍋爐排出的高溫?zé)煔馔苿?dòng)煙氣渦輪做功，煙氣渦輪將高溫?zé)煔獾臒崮苻D(zhuǎn)化為動(dòng)能繼而驅(qū)動(dòng)增壓器。該方案雖然可省去輔助汽輪機(jī)及配套的減速器和蒸汽管路等，仍有調(diào)節(jié)方式不完善、功能較單一的問(wèn)題，并且所用羅茨風(fēng)機(jī)從啟動(dòng)到鍋爐正常工作都一直在運(yùn)轉(zhuǎn)，能耗較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有增壓鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)的上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種增壓鍋爐試驗(yàn)臺(tái)，這種試驗(yàn)臺(tái)啟動(dòng)快速、調(diào)節(jié)方便，節(jié)約能耗。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]增壓鍋爐試驗(yàn)臺(tái)由羅茨風(fēng)機(jī)、燃燒器、鍋爐、渦輪增壓器及燃油栗組成；
[0008]羅茨風(fēng)機(jī)依次經(jīng)止回閥、三通、空氣流量計(jì)、三通分流閥接入燃燒器入口 ；
[0009]壓氣機(jī)入口接有濾清器、消音器，壓氣機(jī)出口經(jīng)止回閥接入三通的其中一個(gè)入口 ；
[0010]三通分流閥另一出口接入冷卻風(fēng)套；
[0011 ]燃油栗經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥、燃油流量計(jì)接入燃燒器；
[0012]鍋爐的爐膛內(nèi)膽連接有壓力傳感器和熱電偶，壓力傳感器和熱電偶的輸出值連接到控制器，由控制器對(duì)燃油栗的流量調(diào)節(jié)閥進(jìn)行流量控制；
[0013]壓氣機(jī)出口連接有壓力傳感器，壓力傳感器與控制器及渦輪機(jī)的旁通閥連接，由控制器對(duì)羅茨風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)；
[0014]鍋爐爐膛內(nèi)的煙氣與冷卻風(fēng)套中的空氣經(jīng)靜態(tài)混合器混合后，再經(jīng)蝶閥、煙氣流量計(jì)接入渦輪機(jī)的入口，煙氣流量計(jì)還連接有旁通閥，旁通閥出口與渦輪機(jī)的出口連接到消音器；
[0015]羅茨風(fēng)機(jī)與止回閥之間設(shè)有第一放氣閥，壓氣機(jī)與止回閥之間設(shè)有第二放氣閥。
[0016]羅茨風(fēng)機(jī)的出口及壓氣機(jī)出口連接到三通的兩個(gè)入口，再由三通的出口連接到燃燒器及爐膛冷卻風(fēng)套的入口，形成了一條混合供風(fēng)管路。
[0017]渦輪增壓器包括壓氣機(jī)及渦輪機(jī)。
[0018]本發(fā)明采取的啟動(dòng)方案是:首先通過(guò)羅茨風(fēng)機(jī)給燃燒器供風(fēng)，當(dāng)檢測(cè)到壓氣機(jī)出口空氣壓力比羅茨風(fēng)機(jī)出口空氣壓力大時(shí)，將壓氣機(jī)管路上第二放氣閥逐步關(guān)閉，并同時(shí)將羅茨風(fēng)機(jī)管路上第一放氣閥逐步打開，以保證燃燒器在正常的供風(fēng)流量、壓力范圍內(nèi)燃燒，實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)過(guò)程。該過(guò)程簡(jiǎn)單可靠，使增壓鍋爐試驗(yàn)臺(tái)具備優(yōu)良的啟動(dòng)性能。
[0019]通過(guò)供風(fēng)管道的三通結(jié)構(gòu)，可以保障燃燒器的供風(fēng)持續(xù)而平穩(wěn)；當(dāng)壓氣機(jī)所提供的空氣不足時(shí)，可啟動(dòng)羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)行補(bǔ)足;渦輪增壓器的渦輪機(jī)進(jìn)口設(shè)有廢氣旁通閥，當(dāng)檢測(cè)到壓氣機(jī)出口空氣壓力過(guò)高時(shí)，廢氣旁通閥可根據(jù)壓力大小適當(dāng)?shù)亻_度將多余的煙氣旁通排出。
[0020]來(lái)自內(nèi)膽的煙氣和冷卻風(fēng)套的空氣可在鍋爐尾部的靜態(tài)混合器內(nèi)充分混合，再進(jìn)入渦輪增壓器。
[0021]增壓鍋爐內(nèi)的壓力和溫度信號(hào)以及渦輪增壓器的壓氣機(jī)出口空氣壓力信號(hào)可反饋到控制器，從而控制燃油的流量調(diào)節(jié)閥或者調(diào)節(jié)羅茨風(fēng)機(jī)、渦輪機(jī)，由此可控制增壓鍋爐試驗(yàn)臺(tái)在正常壓力、溫度范圍內(nèi)工作。
[0022]三通分流閥的兩個(gè)出口分別與燃燒器和冷卻風(fēng)套連接，可通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)控制進(jìn)入燃燒器和冷卻風(fēng)套的風(fēng)量比例，使得燃燒和冷卻保持均衡。
[0023]渦輪增壓器內(nèi)渦輪機(jī)的進(jìn)口設(shè)有廢氣旁通閥，當(dāng)壓氣機(jī)出口空氣壓力過(guò)高時(shí)，可通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)控制廢氣旁通閥的開度，維持目標(biāo)增壓壓力。
[0024]本發(fā)明增壓鍋爐試驗(yàn)臺(tái)調(diào)節(jié)方式多變，可適應(yīng)復(fù)雜工況。
[0025]本發(fā)明增壓鍋爐試驗(yàn)臺(tái)通過(guò)變頻調(diào)節(jié)、閥門調(diào)節(jié)等結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)控制進(jìn)入渦輪增壓器煙氣的技術(shù)參數(shù)，無(wú)需添置輔助汽輪機(jī)，無(wú)需搭建多余蒸汽管路，顯著節(jié)省生產(chǎn)成本。并且羅茨風(fēng)機(jī)只需在增壓鍋爐試驗(yàn)臺(tái)啟動(dòng)時(shí)工作，啟動(dòng)過(guò)程完成后即可關(guān)閉以節(jié)省能耗。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖中標(biāo)記為:I止回閥，2燃油栗，3空氣流量計(jì)，4流量調(diào)節(jié)閥，5三通分流閥，6燃油流量計(jì)，7控制器，8壓力傳感器，9熱電耦，10冷卻風(fēng)套，11鍋爐內(nèi)膽，12靜態(tài)混合器，13安全閥，14蝶閥，15煙氣流量計(jì)，16旁通閥，17消音器，18渦輪機(jī)，19壓氣機(jī)，20壓力傳感器，21消音器，22濾清器，23控制器，24第二放氣閥，25止回閥，26第一放氣閥，27羅茨風(fēng)機(jī)，28燃燒器，29鍋爐。
【具體實(shí)施方式】
[0028]參照附圖，增壓鍋爐試驗(yàn)臺(tái)由羅茨風(fēng)機(jī)27、燃燒器28、鍋爐29、渦輪增壓器及燃油栗2組成;渦輪增壓器包括渦輪機(jī)18和壓氣機(jī)19。
[0029]羅茨風(fēng)機(jī)依次經(jīng)止回閥1、三通、空氣流量計(jì)3、三通分流閥5接入燃燒器28的入口 ；
[0030]壓氣機(jī)19入口接有濾清器22、消音器21，壓氣機(jī)出口經(jīng)止回閥23接入三通的其中一個(gè)入口；
[0031]三通分流閥另一出口接入冷卻風(fēng)套10;
[0032]燃油栗2經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥4、燃油流量計(jì)6接入燃燒器28;
[0033]鍋爐的爐膛內(nèi)膽連接有壓力傳感器8和熱電偶9，壓力傳感器和熱電偶的輸出值連接到控制器7，由控制器對(duì)燃油栗的流量調(diào)節(jié)閥4進(jìn)行流量控制；
[0034]壓氣機(jī)19出口連接有壓力傳感器18，壓力傳感器與控制器23及渦輪機(jī)的旁通閥16連接，由控制器對(duì)羅茨風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)；
[0035]鍋爐爐膛內(nèi)的煙氣與冷卻風(fēng)套中的空氣經(jīng)靜態(tài)混合器12混合后，再經(jīng)蝶閥14、煙氣流量計(jì)15接入禍輪機(jī)的入口，煙氣流量計(jì)還連接有旁通閥16，旁通閥出口與禍輪機(jī)的出口連接到消音器17;
[0036]羅茨風(fēng)機(jī)與止回閥之間設(shè)有第一放氣閥26，壓氣機(jī)與止回閥之間設(shè)有第二放氣閥24。
[0037]啟動(dòng)時(shí)，先將第一放氣閥置于關(guān)閉、第二放氣閥置于打開狀態(tài)，啟動(dòng)羅茨風(fēng)機(jī)將空氣升壓，并輸送至燃燒器，同時(shí)燃油栗開始工作，將燃油輸送至燃燒器，使燃燒器在低負(fù)荷下工作燃燒。產(chǎn)生的煙氣經(jīng)內(nèi)膽與來(lái)自冷卻風(fēng)套的空氣通過(guò)靜態(tài)混合器進(jìn)行混合，再進(jìn)入渦輪增壓器推動(dòng)渦輪機(jī)工作，由于渦輪增壓器與壓力機(jī)同軸，就查帶動(dòng)壓氣機(jī)產(chǎn)生壓縮空氣，當(dāng)檢測(cè)到壓氣機(jī)出口空氣壓力高于羅茨風(fēng)機(jī)出口空氣壓力時(shí)，逐步關(guān)閉第二放氣閥、逐步打開第一放氣閥，直至第二放氣閥完全關(guān)閉、第一放氣閥完全打開，待渦輪增壓器能穩(wěn)定工作后逐步通過(guò)控制器通過(guò)變頻的方式調(diào)節(jié)減小羅茨風(fēng)機(jī)的供風(fēng)量，至完全關(guān)閉羅茨風(fēng)機(jī)，再由控制器提高燃燒器負(fù)荷，即通過(guò)提升供油量和供風(fēng)量再緩慢提高燃燒器負(fù)荷，即完成增壓鍋爐試驗(yàn)臺(tái)的啟動(dòng)過(guò)程。
[0038]增壓鍋爐試驗(yàn)臺(tái)工作過(guò)程中，增壓鍋爐內(nèi)的壓力和溫度信號(hào)可反饋到控制器，從而控制燃油的流量調(diào)節(jié)閥；同時(shí)渦輪增壓器的壓氣機(jī)出口空氣壓力信號(hào)也反饋到控制器，從而調(diào)節(jié)羅茨風(fēng)機(jī)的出風(fēng)量和壓力、渦輪機(jī)的進(jìn)口煙氣量、壓氣機(jī)出口的風(fēng)量和壓力，由此可控制增壓鍋爐試驗(yàn)臺(tái)在正常壓力、溫度范圍內(nèi)工作。
[0039]供風(fēng)管路上空氣流量計(jì)與燃燒器之間裝有三通分流閥，可通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)控制進(jìn)入燃燒器和冷卻風(fēng)套的風(fēng)量比例，使得燃燒和冷卻保持均衡。
[0040]在鍋爐尾部出口與蝶閥之間旁通安裝有安全閥，當(dāng)煙氣壓力過(guò)高時(shí)可通過(guò)安全閥泄壓，保證管路安全。
[0041 ] 渦輪增壓器的渦輪機(jī)進(jìn)口設(shè)有廢氣旁通閥，當(dāng)壓氣機(jī)出口空氣壓力過(guò)高時(shí)，可通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)控制廢氣旁通閥的開度泄放煙氣，維持目標(biāo)增壓壓力。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.增壓鍋爐試驗(yàn)臺(tái)由羅茨風(fēng)機(jī)、燃燒器、鍋爐、渦輪增壓器及燃油栗組成;其特征在于: 羅茨風(fēng)機(jī)依次經(jīng)止回閥、三通、空氣流量計(jì)、三通分流閥接入燃燒器入口 ； 壓氣機(jī)入口接有濾清器、消音器，壓氣機(jī)出口經(jīng)止回閥接入三通的其中一個(gè)入口； 三通分流閥另一出口接入冷卻風(fēng)套； 燃油栗經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥、燃油流量計(jì)接入燃燒器； 鍋爐的爐膛連接有壓力傳感器和熱電偶，壓力傳感器和熱電偶的輸出值連接到控制器，由控制器對(duì)燃油栗的流量調(diào)節(jié)閥進(jìn)行流量控制； 壓氣機(jī)出口連接有壓力傳感器，壓力傳感器與控制器及渦輪機(jī)的旁通閥連接，由控制器對(duì)羅茨風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)； 鍋爐爐膛內(nèi)的煙氣與冷卻風(fēng)套中的空氣經(jīng)靜態(tài)混合器混合后，再經(jīng)蝶閥、煙氣流量計(jì)接入渦輪機(jī)的入口，煙氣流量計(jì)還連接有旁通閥，旁通閥出口與渦輪機(jī)的出口連接到消音器； 羅茨風(fēng)機(jī)與止回閥之間設(shè)有第一放氣閥，壓氣機(jī)與止回閥之間設(shè)有第二放氣閥。
【專利摘要】增壓鍋爐試驗(yàn)臺(tái)由羅茨風(fēng)機(jī)、燃燒器、鍋爐、渦輪增壓器及燃油泵組成；羅茨風(fēng)機(jī)經(jīng)三通分流閥接入燃燒器入口；壓氣機(jī)出口接入三通的其中一個(gè)入口；三通分流閥另一出口接入冷卻風(fēng)套；燃油泵接入燃燒器；羅茨風(fēng)機(jī)與止回閥之間設(shè)有第一放氣閥，壓氣機(jī)與止回閥之間設(shè)有第二放氣閥；鍋爐的爐膛連接有壓力傳感器和熱電偶，壓氣機(jī)出口連接有壓力傳感器，由控制器對(duì)燃油泵的流量調(diào)節(jié)閥的流量、羅茨風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型通過(guò)變頻調(diào)節(jié)、閥門調(diào)節(jié)等結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)控制進(jìn)入渦輪增壓器煙氣的技術(shù)參數(shù)，無(wú)需添置輔助汽輪機(jī)，無(wú)需搭建多余蒸汽管路，顯著節(jié)省生產(chǎn)成本。并且羅茨風(fēng)機(jī)只需在增壓鍋爐試驗(yàn)臺(tái)啟動(dòng)時(shí)工作，啟動(dòng)過(guò)程完成后即可關(guān)閉以節(jié)省能耗。
【IPC分類】G01M99/00
【公開號(hào)】CN205192774
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521023289
【發(fā)明人】徐璋, 楊洪偉, 何磊, 符葉曄, 孟凡喜, 李莎, 鐘英杰
【申請(qǐng)人】浙江工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年4月27日
【申請(qǐng)日】2015年12月11日