阅读说明：本技术 一种新型烟气涡轮发电装置 (Novel flue gas turbine power generation device ) 是由 杜宏德 田伟明 张志� 胡建军 王涛 李文娟 于 2019-10-24 设计创作，主要内容包括：本发明属于烟气能量回收技术领域,涉及一种新型烟气涡轮发电装置,具体是一种将烟气能量直接转化成电能的装置,具体包括烟气涡轮系统、发电机系统、变压系统和稳压系统；所述烟气涡轮系统上设置有高温加压湿烟气入口管道和烟气出口管道,所述烟气涡轮系统与发电机系统连接,所述发电机系统与变压系统连接,所述变压系统与稳压系统连接。本发明所述装置通过高温加压湿烟气可直接驱动涡轮转动,带动发电装置产生用于工业生产和生活的电能,本发明解决现有发电装置工艺状况和结构的问题,实现烟气涡轮发电装置的小型化和集成化。(The invention belongs to the technical field of flue gas energy recovery, and relates to a novel flue gas turbine power generation device, in particular to a device for directly converting flue gas energy into electric energy, which specifically comprises a flue gas turbine system, a generator system, a voltage transformation system and a voltage stabilization system; the high-temperature pressurized wet flue gas inlet pipeline and the flue gas outlet pipeline are arranged on the flue gas turbine system, the flue gas turbine system is connected with the generator system, the generator system is connected with the variable pressure system, and the variable pressure system is connected with the pressure stabilizing system. The device can directly drive the turbine to rotate through the high-temperature pressurized wet flue gas to drive the power generation device to generate electric energy for industrial production and life.)

一种新型烟气涡轮发电装置

技术领域

本发明属于烟气能量回收技术领域，涉及一种新型烟气涡轮发电装置，具体是一种将烟气能量直接转化成电能的装置。

背景技术

在各种工业生产领域中需要大量的能源消耗，生产过程中由各种热能转换设备、用能设备和化学反应设备中产生而未被利用的热能，而且也会在生产过程中产生大量的各种形式的余热，余热的来源主要有工业排气余热、高温产品及炉渣的余热、冷却介质的余热、化学反应过程中生成的弃热、可燃废气、废料、废液的热能以及废汽、废水的余热，而工业锅炉的平均热效率只有67％，其余的能源通过高温的废烟气排放到大气当中，造成极大的浪费。

烟气利用是近年来节能环保领域的一个重要课题，其具有很高的经济效益和社会效益。目前的高温烟气含有的能量大都转化为蒸汽或者热水进行能量回收，或者通过蒸汽轮机再进行发电回收能量，多次能量转化效率低。现有烟气轮机装置大，能量转化效率低的问题，随着固废焚烧行业的发展，这类装置设备难以应用回收能量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型烟气涡轮发电装置，解决了现有发电装置工艺状况和结构的问题，实现烟气涡轮发电装置的小型化和集成化。

本发明的实现过程如下：

一种新型烟气涡轮发电装置，包括烟气涡轮系统、发电机系统、变压系统和稳压系统；所述烟气涡轮系统上设置有高温加压湿烟气入口管道和烟气出口管道，所述烟气涡轮系统与发电机系统连接，所述发电机系统与变压系统连接，所述变压系统与稳压系统连接。

进一步，所述烟气涡轮系统包括蜗壳、涡轮、涡轮轴和涡轮轴箱，所述蜗壳的径向连接有高温加压湿烟气入口管道，所述蜗壳中心的轴向连接有烟气出口管道，所述涡轮通过涡轮轴连接并固定在蜗壳内，所述涡轮轴的另一端穿过蜗壳与发电机系统连接，位于蜗壳与发电机系统之间的涡轮轴***设置有用于供给润滑油的涡轮轴箱。

进一步，所述涡轮轴与蜗壳通过密封装置连接，并可自由转动，所述密封装置包括轴承和密封垫片；所述涡轮轴箱下方设置有轴箱支架。

进一步，所述轴箱支架下方还设置有润滑油系统，所述润滑油系统包括润滑油箱，所述润滑油箱内设置有润滑油泵和润滑油冷却器，所述涡轮轴箱上端设置有润滑油进口管，所述涡轮轴箱下端设置有润滑油回油管，所述润滑油进口管、润滑油回油管分别与润滑油泵连接。

进一步，所述润滑油冷却器为U型管润滑油冷却器、盘管润滑油冷却器、蛇管润滑油冷却器或直管润滑油冷却器，所述润滑油箱内设置有监测润滑油温度的温度仪。

进一步，所述发电机系统包括发电机壳，所述发电机壳内设置有发电机轴、永磁转子和绕线定子，所述涡轮轴与发电机轴为同轴联动，所述发电机轴上固定有永磁转子，所述永磁转子外包围有绕线定子，所述永磁转子与绕线定子之间有间隙。

进一步，所述绕线定子通过接线端子连接导线，所述导线与变压系统连接，所述变压系统为用于将发电机系统产生的电能按照用电需求降至或升至相应电压的变压器。

进一步，所述稳压系统为用于将变压系统输送来的电压、电流稳定在用电需求范围内的稳压器。

进一步，所述涡轮轴可以替换为齿轮轴，所述齿轮轴与发电机轴为同轴联动。

本发明的积极效果：

(1)本发明所述装置通过高温加压湿烟气可直接驱动涡轮转动，带动发电装置产生用于工业生产和生活的电能，本发明解决现有发电装置工艺状况和结构的问题，实现烟气涡轮发电装置的小型化和集成化。

(2)本发明在涡轮轴箱下方设置润滑油系统可以保证涡轮轴箱内有润滑油保证轴润滑，避免机械转动磨损；涡轮轴箱通过轴箱支架固定在润滑油箱上方，保障涡轮轴箱和涡轮轴的稳定。

(3)本发明所述永磁转子与绕线定子之间设置有间隙，可使绕线定子与永磁转子之间保持一定的距离，避免两者有接触而导致两个部件的故障。

(4)本发明所述发电机壳的作用是保护内部结构和用电安全。

附图说明

图1为本发明所述新型烟气涡轮发电装置的结构示意图；

图中，100烟气涡轮系统，101高温加压湿烟气入口管道，102烟气出口管道，103蜗壳，104涡轮，105涡轮轴，106涡轮轴箱，107轴箱支架，200发电机系统，201发电机壳，202发电机轴，203永磁转子，204绕线定子，205接线端子，300变压系统，400稳压系统，500润滑油系统，501润滑油箱，502润滑油泵，503润滑油冷却器，504润滑油进口管，505润滑油回油管，506温度仪。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

为了解决了现有发电装置工艺状况和结构的问题，实现烟气涡轮发电装置的小型化和集成化，本发明提供一种新型烟气涡轮发电装置。

实施例1

本实施例所述新型烟气涡轮发电装置，见图1，包括烟气涡轮系统100、发电机系统200、变压系统300和稳压系统400；所述烟气涡轮系统100上设置有高温加压湿烟气入口管道101和烟气出口管道102，所述烟气涡轮系统100与发电机系统200连接，所述发电机系统200与变压系统300连接，所述变压系统300与稳压系统400连接。

进一步，所述烟气涡轮系统100包括蜗壳103、涡轮104、涡轮轴105和涡轮轴箱106，所述蜗壳103的径向连接有高温加压湿烟气入口管道101，所述蜗壳103中心的轴向连接有烟气出口管道102，所述涡轮104通过涡轮轴105连接并固定在蜗壳103内，所述涡轮轴105的另一端穿过蜗壳103与发电机系统200连接，所述涡轮轴105与蜗壳103通过密封装置连接，并可自由转动，所述密封装置包括轴承和密封垫片，位于蜗壳103与发电机系统200之间的涡轮轴105***设置有用于供给润滑油的涡轮轴箱106，所述涡轮轴箱106下方设置有轴箱支架107。

进一步，所述轴箱支架107下方还设置有润滑油系统500，所述润滑油系统500包括润滑油箱501，所述润滑油箱501内设置有润滑油泵502和润滑油冷却器503，所述涡轮轴箱106上端设置有润滑油进口管504，所述涡轮轴箱106下端设置有润滑油回油管505，所述润滑油进口管504、润滑油回油管505分别与润滑油泵502连接。所述润滑油冷却器503为U型管润滑油冷却器；所述润滑油箱501内设置有监测润滑油温度的温度仪506。

进一步，所述发电机系统200包括发电机壳201，所述发电机壳201内设置有发电机轴202、永磁转子203和绕线定子204，所述涡轮轴105与发电机轴202为同轴联动，所述发电机轴202上固定有永磁转子203，所述永磁转子203外包围有绕线定子204，所述永磁转子203与绕线定子204之间有间隙。所述绕线定子204通过接线端子205连接导线，所述导线与变压系统300连接，所述变压系统300为用于将发电机系统200产生的电能按照用电需求降至或升至相应电压的变压器。所述稳压系统400为用于将变压系统300输送来的电压、电流稳定在用电需求范围内的稳压器。

本实施例所述新型烟气涡轮发电装置的工作原理：

(1)高温加压湿烟气通过高温加压湿烟气入口管道101进入蜗壳103内，驱动涡轮104高速旋转，驱动完涡轮104做功后的烟气可通过烟气出口排放至安全或者其他工艺装置中，所述涡轮104的旋转驱动涡轮轴105旋转；

(2)涡轮轴105与发电机轴202同轴联动，涡轮轴105旋转驱动发电机轴202旋转，发电机轴202旋转带动发电机轴202上固定的永磁转子203转动，形成旋转磁场，绕线定子204做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子205引出，接在回路中，便产生了电流通过导线将产生的电能输送至变压系统300；

(3)变压系统300将发电系统产生的电能按照用电需求降至或升至相应的电压，再将电能送至稳压系统400，稳压系统400可将变压系统300输送来的电压、电流稳定在用电需求范围内，确保用电设备的安全可靠。

(4)润滑油系统500的作用是为涡轮轴箱106供给润滑油，润滑油泵502固定在润滑油箱501下方，将润滑油箱501中的润滑油通过润滑油进口管504输送到涡轮轴箱106内，保障涡轮轴的润滑，避免机械磨损，再通过润滑油回油管505循环到润滑油箱501内。润滑油箱501下部装有润滑油冷却器，可采用U型管或者蛇管形式浸没在润滑油内，通过冷却水或者其他冷却介质来带走润滑油箱501内的热量，保障润滑油的温度处在最佳润滑粘度要求范围内。润滑油箱501内装有温度等仪表，监测润滑油的温度，该温度仪表可与润滑油冷却器503实现控制连锁，保障油箱内油温的稳定。

实施例2

将实施例1中所述涡轮轴105可以替换为齿轮轴，所述齿轮轴与发电机轴202为同轴联动。

实施例3

将实施例1中所述U型管润滑油冷却器可以替换为盘管润滑油冷却器。

实施例4

将实施例1中所述U型管润滑油冷却器可以替换为蛇管润滑油冷却器。

实施例5

将实施例1中所述U型管润滑油冷却器可以替换为直管润滑油冷却器。

实施例6

将实施例1中所述U型管润滑油冷却器可以替换为其他润滑油冷却器，其他润滑油冷却器只要能满足冷却功能的冷却器都可以使用在本发明所述新型烟气涡轮发电装置中。

实施例7

本实施例所述新型烟气涡轮发电装置，包括烟气涡轮系统100、发电机系统200、变压系统300和稳压系统400；所述烟气涡轮系统100上设置有高温加压湿烟气入口管道101和烟气出口管道102，所述烟气涡轮系统100与发电机系统200连接，所述发电机系统200与变压系统300连接，所述变压系统300与稳压系统400连接。

实施例8

本实施例所述新型烟气涡轮发电装置，包括烟气涡轮系统100、发电机系统200、变压系统300和稳压系统400；所述烟气涡轮系统100上设置有高温加压湿烟气入口管道101和烟气出口管道102，所述烟气涡轮系统100与发电机系统200连接，所述发电机系统200与变压系统300连接，所述变压系统300与稳压系统400连接。所述烟气涡轮系统100包括蜗壳103、涡轮104、涡轮轴105和涡轮轴箱106，所述蜗壳103的径向连接有高温加压湿烟气入口管道101，所述蜗壳103中心的轴向连接有烟气出口管道102，所述涡轮104通过涡轮轴105连接并固定在蜗壳103内，所述涡轮轴105的另一端穿过蜗壳103与发电机系统200连接，所述涡轮轴105与蜗壳103通过密封装置连接，并可自由转动，所述密封装置包括轴承和密封垫片，位于蜗壳103与发电机系统200之间的涡轮轴105***设置有用于供给润滑油的涡轮轴箱106，所述涡轮轴箱106下方设置有轴箱支架107。

实施例9

本实施例所述新型烟气涡轮发电装置，包括烟气涡轮系统100、发电机系统200、变压系统300和稳压系统400；所述烟气涡轮系统100上设置有高温加压湿烟气入口管道101和烟气出口管道102，所述烟气涡轮系统100与发电机系统200连接，所述发电机系统200与变压系统300连接，所述变压系统300与稳压系统400连接。所述烟气涡轮系统100包括蜗壳103、涡轮104、涡轮轴105和涡轮轴箱106，所述蜗壳103的径向连接有高温加压湿烟气入口管道101，所述蜗壳103中心的轴向连接有烟气出口管道102，所述涡轮104通过涡轮轴105连接并固定在蜗壳103内，所述涡轮轴105的另一端穿过蜗壳103与发电机系统200连接，所述涡轮轴105与蜗壳103通过密封装置连接，并可自由转动，所述密封装置包括轴承和密封垫片，位于蜗壳103与发电机系统200之间的涡轮轴105***设置有用于供给润滑油的涡轮轴箱106，所述涡轮轴箱106下方设置有轴箱支架107。所述轴箱支架107下方还设置有润滑油系统500，所述润滑油系统500包括润滑油箱501，所述润滑油箱501内设置有润滑油泵502和润滑油冷却器503，所述涡轮轴箱106上端设置有润滑油进口管504，所述涡轮轴箱106下端设置有润滑油回油管505，所述润滑油进口管504、润滑油回油管505分别与润滑油泵502连接。所述润滑油冷却器503为盘管润滑油冷却器，所述润滑油箱501内设置有监测润滑油温度的温度仪506。

本发明所述新型烟气涡轮发电装置中采用的是高温加压湿烟气作为驱动介质，在带压状况下驱动烟气涡轮机高速转动，同轴带动发电机转子转动产出电能，经变压装置和稳压装置稳定后可用于工业生产电气设备或生活电器用。本发明所使用的驱动介质还可以是加压气体或加压烟气。

本发明所述新型烟气涡轮发电装置中烟气的来源可以是高压鼓风机，也可以是专利号为201910609692.2的发明专利中产生的高温加压湿烟气。所述变压系统300、稳压系统400均使用现有技术中常用的或改进型变压器和稳压器，故在此不在进行详细描述。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作出的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干简单推演或替换，都应该视为属于本发明的保护范围。