CN105424392A - 一种增压锅炉试验台 - Google Patents

Abstract

增压锅炉试验台由罗茨风机、燃烧器、锅炉、涡轮增压器及燃油泵组成；罗茨风机经三通分流阀接入燃烧器入口；压气机出口接入三通的其中一个入口；三通分流阀另一出口接入冷却风套；燃油泵接入燃烧器；罗茨风机与止回阀之间设有第一放气阀，压气机与止回阀之间设有第二放气阀；锅炉的炉膛连接有压力传感器和热电偶，压气机出口连接有压力传感器，由控制器对燃油泵的流量调节阀的流量、罗茨风机的转速进行调节。本发明通过变频调节、阀门调节等结构精准控制进入涡轮增压器烟气的技术参数，无需添置辅助汽轮机，无需搭建多余蒸汽管路，显著节省生产成本。并且罗茨风机只需在增压锅炉试验台启动时工作，启动过程完成后即可关闭以节省能耗。

Description

一种增压锅炉试验台

技术领域

本发明涉及增压锅炉试验台。

背景技术

增压锅炉是利用涡轮增压器替代汽轮鼓风机向锅炉炉膛输送具有一定压力和温度助燃空气的锅炉。增压锅炉试验台是对增压锅炉启动、燃烧、工作等特性进行试验的平台。

涡轮增压器是由烟气涡轮和压气机组成，它是利用燃烧生成的烟气惯性冲力来推动涡轮，涡轮机又带动同轴的压气机，压气机叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入炉膛。为使增压锅炉能冷态启动，在零负荷时，因为没有燃烧生成的烟气所以必须安装辅助汽轮机；同理在低负荷时，燃烧生成的烟气量不足，涡轮机功率无法满足压气机的功率要求也需要通过辅助汽轮机进行功率补足。目前增压锅炉的启动主要是通过从储汽筒中抽取蒸汽来推动辅助汽轮机，再通过联轴节带动涡轮增压器，当启动完成后断开联轴节，涡轮增压器即可独立运转。采用这种启动方式系统结构复杂，成本高昂，不能满足新形势下重量尺寸和经济性等要求。

现在也有针对增压锅炉试验台的改进方案，如一种小型增压锅炉实验台及其供风方法（201310689887.5），其是由增压器、增压锅炉、罗茨风机等组成，该增压锅炉烟气出口经管路接烟气涡轮，烟气涡轮与增压器同轴，罗茨风机出风口经管路接增压锅炉进风口。罗茨风机为增压锅炉提供高压空气，启动增压锅炉；空气经增压器压缩为增压空气，增压空气经进入增压锅炉，增压锅炉排出的高温烟气推动烟气涡轮做功，烟气涡轮将高温烟气的热能转化为动能继而驱动增压器。该方案虽然可省去辅助汽轮机及配套的减速器和蒸汽管路等，仍有调节方式不完善、功能较单一的问题，并且所用罗茨风机从启动到锅炉正常工作都一直在运转，能耗较大。

发明内容

为了解决现有增压锅炉启动系统的上述技术问题，提供一种增压锅炉试验台，这种试验台启动快速、调节方便，节约能耗。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

增压锅炉试验台由罗茨风机、燃烧器、锅炉、涡轮增压器及燃油泵组成；

罗茨风机依次经止回阀、三通、空气流量计、三通分流阀接入燃烧器入口；

压气机入口接有滤清器、消音器，压气机出口经止回阀接入三通的其中一个入口；

三通分流阀另一出口接入冷却风套；

燃油泵经流量调节阀、燃油流量计接入燃烧器；

锅炉的炉膛内胆连接有压力传感器和热电偶，压力传感器和热电偶的输出值连接到控制器，由控制器对燃油泵的流量调节阀进行流量控制；

压气机出口连接有压力传感器，压力传感器与控制器及涡轮机的旁通阀连接，由控制器对罗茨风机的转速进行调节；

锅炉炉膛内的烟气与冷却风套中的空气经静态混合器混合后，再经蝶阀、烟气流量计接入涡轮机的入口，烟气流量计还连接有旁通阀，旁通阀出口与涡轮机的出口连接到消音器；

罗茨风机与止回阀之间设有第一放气阀，压气机与止回阀之间设有第二放气阀。

罗茨风机的出口及压气机出口连接到三通的两个入口，再由三通的出口连接到燃烧器及炉膛冷却风套的入口，形成了一条混合供风管路。

涡轮增压器包括压气机及涡轮机。

本发明采取的启动方案是：首先通过罗茨风机给燃烧器供风，当检测到压气机出口空气压力比罗茨风机出口空气压力大时，将压气机管路上第二放气阀逐步关闭，并同时将罗茨风机管路上第一放气阀逐步打开，以保证燃烧器在正常的供风流量、压力范围内燃烧，实现启动过程。该过程简单可靠，使增压锅炉试验台具备优良的启动性能。

通过供风管道的三通结构，可以保障燃烧器的供风持续而平稳；当压气机所提供的空气不足时，可启动罗茨风机进行补足；涡轮增压器的涡轮机进口设有废气旁通阀，当检测到压气机出口空气压力过高时，废气旁通阀可根据压力大小适当地开度将多余的烟气旁通排出。

来自内胆的烟气和冷却风套的空气可在锅炉尾部的静态混合器内充分混合，再进入涡轮增压器。

增压锅炉内的压力和温度信号以及涡轮增压器的压气机出口空气压力信号可反馈到控制器，从而控制燃油的流量调节阀或者调节罗茨风机、涡轮机，由此可控制增压锅炉试验台在正常压力、温度范围内工作。

三通分流阀的两个出口分别与燃烧器和冷却风套连接，可通过手动调节控制进入燃烧器和冷却风套的风量比例，使得燃烧和冷却保持均衡。

涡轮增压器内涡轮机的进口设有废气旁通阀，当压气机出口空气压力过高时，可通过机械结构控制废气旁通阀的开度，维持目标增压压力。

本发明增压锅炉试验台调节方式多变，可适应复杂工况。

本发明增压锅炉试验台通过变频调节、阀门调节等结构精准控制进入涡轮增压器烟气的技术参数，无需添置辅助汽轮机，无需搭建多余蒸汽管路，显著节省生产成本。并且罗茨风机只需在增压锅炉试验台启动时工作，启动过程完成后即可关闭以节省能耗。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图中标记为：1止回阀，2燃油泵，3空气流量计，4流量调节阀，5三通分流阀，6燃油流量计，7控制器，8压力传感器，9热电耦，10冷却风套，11锅炉内胆，12静态混合器，13安全阀，14蝶阀，15烟气流量计，16旁通阀，17消音器，18涡轮机，19压气机，20压力传感器，21消音器，22滤清器，23控制器，24第二放气阀，25止回阀，26第一放气阀，27罗茨风机，28燃烧器，29锅炉。

具体实施方式

参照附图，增压锅炉试验台由罗茨风机27、燃烧器28、锅炉29、涡轮增压器及燃油泵2组成；涡轮增压器包括涡轮机18和压气机19。

罗茨风机依次经止回阀1、三通、空气流量计3、三通分流阀5接入燃烧器28的入口；

压气机19入口接有滤清器22、消音器21，压气机出口经止回阀23接入三通的其中一个入口；

三通分流阀另一出口接入冷却风套10；

燃油泵2经流量调节阀4、燃油流量计6接入燃烧器28；

锅炉的炉膛内胆连接有压力传感器8和热电偶9，压力传感器和热电偶的输出值连接到控制器7，由控制器对燃油泵的流量调节阀4进行流量控制；

压气机19出口连接有压力传感器18，压力传感器与控制器23及涡轮机的旁通阀16连接，由控制器对罗茨风机的转速进行调节；

锅炉炉膛内的烟气与冷却风套中的空气经静态混合器12混合后，再经蝶阀14、烟气流量计15接入涡轮机的入口，烟气流量计还连接有旁通阀16，旁通阀出口与涡轮机的出口连接到消音器17；

罗茨风机与止回阀之间设有第一放气阀26，压气机与止回阀之间设有第二放气阀24。

启动时，先将第一放气阀置于关闭、第二放气阀置于打开状态，启动罗茨风机将空气升压，并输送至燃烧器，同时燃油泵开始工作，将燃油输送至燃烧器，使燃烧器在低负荷下工作燃烧。产生的烟气经内胆与来自冷却风套的空气通过静态混合器进行混合，再进入涡轮增压器推动涡轮机工作，由于涡轮增压器与压力机同轴，就查带动压气机产生压缩空气，当检测到压气机出口空气压力高于罗茨风机出口空气压力时，逐步关闭第二放气阀、逐步打开第一放气阀，直至第二放气阀完全关闭、第一放气阀完全打开，待涡轮增压器能稳定工作后逐步通过控制器通过变频的方式调节减小罗茨风机的供风量，至完全关闭罗茨风机，再由控制器提高燃烧器负荷，即通过提升供油量和供风量再缓慢提高燃烧器负荷，即完成增压锅炉试验台的启动过程。

增压锅炉试验台工作过程中，增压锅炉内的压力和温度信号可反馈到控制器，从而控制燃油的流量调节阀；同时涡轮增压器的压气机出口空气压力信号也反馈到控制器，从而调节罗茨风机的出风量和压力、涡轮机的进口烟气量、压气机出口的风量和压力，由此可控制增压锅炉试验台在正常压力、温度范围内工作。

供风管路上空气流量计与燃烧器之间装有三通分流阀，可通过手动调节控制进入燃烧器和冷却风套的风量比例，使得燃烧和冷却保持均衡。

在锅炉尾部出口与蝶阀之间旁通安装有安全阀，当烟气压力过高时可通过安全阀泄压，保证管路安全。

涡轮增压器的涡轮机进口设有废气旁通阀，当压气机出口空气压力过高时，可通过机械结构控制废气旁通阀的开度泄放烟气，维持目标增压压力。

Claims (1)

1.增压锅炉试验台由罗茨风机、燃烧器、锅炉、涡轮增压器及燃油泵组成；其特征在于：

罗茨风机依次经止回阀、三通、空气流量计、三通分流阀接入燃烧器入口；

压气机入口接有滤清器、消音器，压气机出口经止回阀接入三通的其中一个入口；

三通分流阀另一出口接入冷却风套；

燃油泵经流量调节阀、燃油流量计接入燃烧器；

锅炉的炉膛连接有压力传感器和热电偶，压力传感器和热电偶的输出值连接到控制器，由控制器对燃油泵的流量调节阀进行流量控制；

压气机出口连接有压力传感器，压力传感器与控制器及涡轮机的旁通阀连接，由控制器对罗茨风机的转速进行调节；

锅炉炉膛内的烟气与冷却风套中的空气经静态混合器混合后，再经蝶阀、烟气流量计接入涡轮机的入口，烟气流量计还连接有旁通阀，旁通阀出口与涡轮机的出口连接到消音器；

罗茨风机与止回阀之间设有第一放气阀，压气机与止回阀之间设有第二放气阀。