[00018378]冲压式燃气涡轮发动机

摘 要 　　本专利项目以结构间单、空气压比高、高热效率、低成本、容易制造的<冲压式燃气涡轮发动机>为原动力。为适应生物质桔杆、颗粒和低热值煤层气燃烧作功,特将燃气轮机燃烧室发明为,能利用生物质桔杆、颗粒和低热值煤层气燃烧作功的,“直燃炉式”燃气涡轮发动机这一新能源、节能减排电力发电机组专利技术,并有效地解决了焦油的气化问题。采用容易制造、成熟,安全可靠的技术结构和制造工艺,使产品开发既为正样品试制。设备投资565万元,生产成本比现有燃机低40％, 制造加工量减少60％,系统热效率：生物质能为30—33％, 低热值煤层气为38—40％(达到天燃气热效率)。5年利润为8亿元___181亿元的高科技高附加值高经济效益项目。 一、专业领域及产品用途 　　专业领域：新能源、节能减排、机械制造、 电力 　　产品用途：利用生物质桔杆、颗粒,低热值煤层气、煤气、工业废气的,多燃气、高热效、低成本直燃炉式燃气轮机发电机组。 二、现有生物质及低热值燃气利用现状 　　目前，国内外生物质能固体燃烧物作为新能源利用，主要是蒸汽锅炉汽轮机发电，生物质能气化炉小型燃气轮机发电。国内利用生物质蒸汽轮机发电，才刚起步，建设了几个单机功率为1.2万KW的生物质发电厂。这种生物质能经过蒸汽锅炉产生蒸汽热损失大，热效率仅为25%左右。且建设投资大、设备多、操作复杂，运行人员须具有专业技能，培训周期长，每KW发电成本高于火电上网价格。 　　生物质能气化炉小功率燃气轮机发电，从造气到发电流程复杂，设备多，投资也较大，热效率为26-28%，对生物质能转化周期长，利用量有限。 　　低热值煤层气，煤气由于热值低，在现有燃气轮机燃烧室不易点火，目前只能供活塞内燃机小功率发电机组使用，但存在设备体积大，噪音大，功率小，大修间隔为4800小时，维护费用高，大大低于燃气轮机的14000小时，不适合城市、商业社会化应用。 　　本专利项目双专利利用多种燃气高热效，低成本冲压式燃气涡轮发动机发电机组和生物质炉式冲压燃气涡轮发动机发电机组作为新能源，具有体积小、重量轻、结构紧凑、功率大,和结构简单、成本低、热效率高的先进技术性能，是符合价值工程要求,从项目的性能与成本创新选取上,既提高了性能,又大幅度降低了成本,是最佳的技术方案,则很好地解决了上述燃气利用的问题。 三、本专利项目双专利技术先进性能优势 　　本项目双专利技术产品是由“冲压式燃气涡轮发动机”和“生物质直燃炉优化组合为<生物质煤层气炉式燃气涡轮发动机>。下面将分别阐述其先进技术性能。 　　1、冲压式燃气涡轮发动机的先进结构性能 　　利用冲压式燃气涡轮发动机在航空发动机民用化的燃气轮机基础上，又进一步吸收应用了航空超音速冲压发动机，技术结构简单，压气效率高效的冲压压气机的优点，突破现有燃气轮机结构复杂，加工制造量大，生产周期长，产量低，生产成本高的弊端及价格昂贵，需用大量航空级合金，国际市场每KW价格为300-350美元，导致投资大，热效率低，使用高热值的天燃气的热效率仅为38%的问题。而本专利项目与现有燃气轮机相比，具有六大技术优势：一是低压压气部分仅保留1级风扇，三级低压压气机的高速气流，供冲压压气机作工，比现有燃气轮机18级，空气压比仅为15.4，而本专项目压气机数减少了70%，制造加工量减少了60%，空气冲质比为30，高出1倍，具有更高的动能输出。二是利用结构简单，类似水枪喷水头矩型筒状的冲压压气机。压气效率的冲质比高达30，大大高于现有燃机12级压气机压气比的12，为燃机提供了更大的动能输出。使整机结构简单，制造加工量大为减少，生产成本更低。三是节能型高燃烧效率,内置陶磁燃气催化板的燃烧室，使出口温度由现有燃机1430度，提高到1600度，氮氧化物排放更低，有利于环保。四是高温透平部分，主要使用高科技工业陶磁，结构重量轻，强度高，耐高温烧蚀，冷却气路简单，容易制造加工，使生产成本更低，热损失减少。五是采用具有自滑性的空气陶磁轴承，安全可靠性高，不需维护。六是尾气回热技术，通过热交换器对吸入的空气预热，节省燃料，余热得到利用，热效率提高，压气损失低。 　　本专利项目经上述六项技术创新、突破了现有燃气轮机18级逐级压气结构模式，使传统的燃气轮机技术性能有了质的提高。压气机级数减少了70%，使整机技术结构简单，安全系数提高,贵重合金材料使用量减少了60%，制造加工量减少了60%，生产成本降低了40%，输出功率提高了20%，热效率达到43%。使本专利项目具有结构简单，先进的技术创新优势，使用多种燃气高热效率优势，生产制造的低成本优势，生产周期短，规划经济效益优势。是具有我国自主知识产权，领先国际先进水平，技术先进的新一代燃气轮机。 　　2、生物质煤层气炉式燃气涡轮发动机先进性能 　　生物质能燃烧物特性决定燃烧设备结构。本专利项目利用了性能先进的“冲压式燃气涡轮发动机”为动力机，主要解决现有燃气轮机燃烧室不能直接燃烧生物质桔杆，颗粒固体燃烧物的问题。采用燃烧炉直接燃烧，是由于燃烧炉燃烧界面宽,火焰温度高、高热效优点。为使生物质燃烧残留颗粒及焦油等有害物质，在高温中完全气化 ,在炉堂内安装有高温气化装置,燃烧更充分，燃烧工况更稳定,炉堂温度由800–1000度提高到1100–1300度，热效率达30—33％。 　　低热值煤层气、煤气、工业废气燃烧温度提高到1400–1500度，由低压压气机提供的高速气流，使火焰燃气流加速供涡轮机彭涨做工，热效率达到38%。本专利技术项目能更有效地利用生物质能和低热值燃气。 根据我国生物质季节性强的特点,大力发展建设机组单机机组功率为：小型燃机：1200–3000KW,中小型燃机：6000KW–12000KW,机组结紧凑,项目产品开发投资少,产品市场需求投放分布密度更大，对生物质和低热值燃气利用率更高。低热值燃气机组单机功率可不考虑这一因素, 机组单机功率根据资源情况，产品系列单机功率最大可达到10MW–50MW及以上。 技术的应用领域前景分析： 　　项目产品的市场分析 　　近年来，随着全球及国内节能减排，新能源泉建设发展要求，洁净能源的燃气轮机发电和生物质这一新能源利用，得到政府部门和电力，机械制造企业的高度重视。生物质再生资源和低热值煤矿瓦斯气，在我国有丰富的储藏量，目前利用率很低，从环境保护还是节能减排，新能源利用都需要大力开发利用，但目前上述新能源的热能转换技术效率不高，利用转化量有限。本专利项目先进的多燃气技术性能优势，和生产低成本优势，必将为我国在生物质桔杆、颗粒资源和低热值煤层气利用发挥出高转换技术效率，和形成先进新能源的装备制造业做出贡献。 　　近年来，随着全球及国内能源与动力需求，以及环保要求，燃气轮机得到了电力、动力部门及政府的高度重视，，在国外得到迅速发展。 　　燃气轮机具有多台集成扩容供电、多燃料、低噪音，低排放、低维修率，用于分布式发电，备用电站、热电联供、电网调峰，是提供清洁、多用途，从微型到大中型发电的最佳方式，对中心城市、农村、边远地区广泛适用。 　　国内丰富的天燃气为主的多种燃气资源需开发利用，国内虽引进了一批燃气轮机机组，用于重点部门和工程，技术合作生产少量的机组，但市场需求巨大，迫切需要大力发展, 从微型机到大中小型机组的大燃机产业。本专利项目就为适应这一市场需求而发展创造的高性能，低成本的适合规模批量生产的燃机专利技术。 效益分析： 　　项目产品的产业化优势 　　本专利项目产品开发生产，制造流程，产品方案同“冲压式燃气涡轮发动机”基本相同，将燃烧室改为燃烧炉，在燃气轮机尾气处安装有除灰装置，这两种设备装置即可由本企业制造，也可外加工订做。高温工业陶瓷部件可由科技型陶瓷企业生产配套<深圳宏通陶瓷公司>。 　　1、产品方案 2、价格方案 　　小型燃机功率：1200-3000KW 164.4-480万元 　　中小型烧机功率：30000-6000KW 719.4-1439万元 　　中型燃机功率：12MW-50MW 2878-11990万元 　　大型燃机功率：100MW-400MW 　　项目的生产工艺流程详见附图1，设备投资清单详见附表1，本专利项目产品开发,组织批量生产共需管理技术部门定员100人，详见附表2，生产部门劳动定员446人见附表3，共需定员人数546人。以300KW燃机单位生产成本详见表4。 　　3、项目产品生产成本及产品销售价格 　　本专利项目系列产品，虽然由于结构简单，生产制造成本减少了40%，低成本优势，但在产品销售中为获得高营利，国内市场售价较低，按国际市场燃气轮机最低价格250美元，折合人民币比值1:6.80，每千瓦1700元，小型燃机250美元，折合人民币1700元，到中小型燃机以上，中型燃机和大型燃机，按每千瓦250美元，合人民币1700元，作为本项目系列产品价格计算方法。生产成本以500KW燃机单位生产成本，为系列产品生产成本计算依据，每千瓦单位成本391元。项目产品生产成本与价格详见表5。 项目产品经济效益分析 　　本专利项目具有投资少，建设周期短、产品开发费用低，由于本专利项目是在现有燃气轮机技术基础上创新，专利项目产品采用了高技术部件，生产工艺都是技术成熟，安全可靠性高的生产工艺流程。所以产品开发即为正样机，试制期为1年，第二年既可进入批量生产。年销售收入预计从2011年-2015年5年间，销售收入从9亿元到第5年205亿元，高附加值收入，减去总成本从1亿9400万到47亿元。毛收入从2011年的7亿元到2015年205亿元，经济经效益非常可观，本项目产品具有高营利，附加值，高经济效益，低成本优势，为创新型企业的产业和技术创新发展，提供难得的进入燃气轮机洁净能源制造业的机会。 专利项目技术创新和抗风险优势 　　本专利技术项目，是在现有燃气轮机基础上，吸收了成熟先进、结构简单、压气效率更高效的冲压发动机，压气机技术结构，技术上没有风险，项目产品的样机开发试制，可直接按市场需求量大的微型燃机和小型燃机为样机，按产品开发试制流程进行，和协作厂家配合进行，难度小，少走弯路。第二年既能进入批量生产阶段，并在投入生产的1年多的时间内，收回投资。 　　本专利技术项目，由于采用结构简单压气效率高效的冲压压气技术结构，压气机数减少了70%，高温涡轮部分，采用耐高温，强度大，易制造成本低的工业陶磁部件，并可委托工业陶磁企业加工定制，使整机制造加工量减少了60%，生产成本降低了40%，使用天燃气热效率高达43%，低热值燃气可达37-40%，这一先进的综合能性指标，使本专利技术项目，具有领先现有国内外市场燃气轮机技术优势，易制造，大批量生产的低成本，规模经济效益优势，由于有本专利技术保护，我国燃机产业刚起步，产业竞争小，产品销售价格可按国际市场价格销售，可获得长期高附加值营利，为了获得市场竞争优势，既使销售价格降低10-15%，本项目产品营利仍高于同行业产品的营利水平。具有较高的市场抗风险能力。 　　本专利项目可利用多种燃气作功发电，一种将本专利技术产品燃烧室改为能利用生物质桔杆、颗料的新能源生物质炉式冲压涡轮发动机也申请了专利，使获得双专利技术支持保护的本专利项目，在利用多燃气资源上，是现有燃气轮机项目产品无可比拟的，领先国内外技术优势和多燃气资源利用上的优势，说明本专利具有长期的技术创新优势和强大的市场产品生命力，能迅速占领国内外市场，为接产企业获得高附加值，高经济效益，高营利收入，作出贡献。并可受到政府部门的政策环境支持，更有利实施企业创新发展的可持续发展战略。 设备投资清单 　　表1 万元 　　序号 名称 型号 重量 数量 单价 总价 用途 制造商 　　1 数控压轴立式加工中心 XH716(铣) 13 2 85 170 叶片加工 鲁南机床有限公司 　　2 数控车床 CLK6136A 1.7 1 7 7 加工中轴 鲁南机床有限公司 　　3 数控旋转车床 XYK10-350 1.2 1 27.5 27.5 燃烧室 鲁南机床有限公司 　　4 卧式车床 CL6236A 1.8 1 4.2 加工中轴 鲁南机床有限公司 　　5 龙门式数控切割机 CYLMCUT-5000 20 1 13.5 板材加工 无锡凯普 　　6 液压板料折弯机 WC67Y-63/2500 4.2 1 7.6 板材加工 鲁南机床 　　7 动手衡调试器 EMT370+台架 1 5 产品调试 上海 　　8 空气锤 2 2 5.2 10.4 初加工 山东滕州强力 　　9 1GBJ直流弧焊机 ZX7-315 0.034 2 0.55 1.1 机匣 湖南超宇 　　10 1GBJC02气体保护焊要 NBC（1GBT）-500 0.047 2 0.55 1.1 机匣 湖南超宇 　　11 中频退火炉 GP-60AB 0.5 1 2.8 2.8 中轴 广东佛山宇飞龙 　　12 行车 5T 10 2 6.5 13 吊装 河南 　　13 4T锅炉 SZL-4-1.25-A 10 1 30 30 无锡 　　14 上下水管道 10 20 20 　　15 生产运输车 2 2 6.5 13 　　16 厂内供电设施 2 15 15 　　17 办公用品 5 5 　　18 仓储用品 30 30 　　19 合计 565.2 表2 管理技术部门定员表 　　(一)管理部门定员表 (二)技术中心定员表 　　序号 部门 定员 小计 序号 项目技术部 定员 　　 经理 职员 　　1 董事会 5 5 1 压气机室 8 　　2 总经理 1 1 2 2 热交换技术室 6 　　3 产品开发部 1 2 3 3 燃烧技术室 5 　　4 生产部 3 3 6 4 透平涡轮室 8 　　5 安环部 2 2 4 5 驱动系统室 6 　　6 销售部 2 8 10 6 机匣技术室 6 　　7 营销部 2 8 10 7 动平衡室 5 　　8 财务部 1 2 3 8 试运转中心 6 　　9 信息技术部 1 2 3 9 　　10 人力资源部 1 2 3 10 　　11 法律顾问 1 1 　　 合计 20 30 50 50 表3 生产部门定员表 　　序号 车间 产品开发人员 生产人员 小计 备注 　　1 生产办公室 6 8 14 　　2 中频炉车间 4 26 30 　　3 初加工车间 16 60 76 　　4 精加工车间 18 60 78 　　5 总装车间 12 66 78 　　6 调试中心 8 64 72 　　7 试车中心 8 24 32 　　8 成品车间 12 30 42 　　9 储运部 12 12 24 　　合计 96 350 446 表4 500KW生物质炉式燃机单位生产成本统计表 　　万元 　　序号 名称 单位 耗用量 单价 　　(元) 金额 　　(元) 用途 备注 　　1 原材料 Kg 17240 　　1.1 镍基不锈钢6mn Kg 200 31 6200 冲压压气道 太钢 　　1.2 镍基不锈钢板304/2B Kg 200 30 6000 机厘 太钢 　　1.3 镍基不锈钢管Φ100mn Kg 100 30 3000 燃烧室 太钢 　　1.4 低合金钢板5mn Kg 200 6.3 1260 支撑件 太钢 　　1.5 镍基高速中轴钢Φ80mn Kg 100 7.8 780 中轴 太钢 　　2 工业陶磁 62000 深圳宏通陶磁公司 　　2.1 氮化硅转子叶片 200 60 12000 　　2.2 氮化硅静子叶片 500 60 30000 　　2.3 氮化硅轮盘1/2 6 1500 9000 　　2.4 轮鼓片 100 60 6000 　　2.5 氮化硅空气轴承 套 2 1500 3000 　　3 辅机系统机件 件 10 200 2000 　　4 炉本体 26940 　　4.1 炉体钢结板 Kg 1000 6.3 6300 　　4.2 炉耐火保温层 4000 4000 　　4.3 陶磁燃烧催化板 件 6 600 3600 　　4.4 送风管Φ150mn Kg 300 6.3 1890 　　4.5 除尘器 套 500 6.3 3150 　　4.6 陶磁燃气管 件 8000 　　5 水电燃料动力 2000 2000 　　6 工资福利 4000 4000 　　7 制造费用 5000 5000 　　 合计 117180 表5 生物质炉式燃机生产成本及价格表 　　万元 　　序号 项目 功率 　　(KW) 成本 售价 备注 　　1 微型燃机 300KW 11.73 51 每千瓦售价250美元，合1700元,成本每千瓦391元 　　 500KW 19.6 85 　　2 小型燃机 800KW 31.28 136 每千瓦售价250美元，合1700元，每千瓦成本391元 　　 1200KW 47 204 　　3 中小型燃机 3000KW 117.3 510 每千瓦售价250美元，合1700元，成本391元 　　 6000KW 235 1020 　　4 中型燃机 12MW 469.2 2040 每千瓦售价250美元，合1700元，成本391元 　　 50MW 1955 8500 备注： 　　本专利技术按区域独家许可，其系列产品类型也可按微型机许可、小型机许可、大中型机许可分别进行交易，[政府收购] ,[技术倒卖],价格面议。 　　联系人：孔德昌 电话：13912035650 2009Email__2009@126.com 　　双专利号：ZL 200620125371.3 200920088839x