專利名稱：火力發(fā)電水汽全循環(huán)熱系統(tǒng)工藝流程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)、節(jié)能降耗、減排、設(shè)備保護(hù)、安全生產(chǎn)等技術(shù)領(lǐng)域。更具體地說， 是涉及水及水蒸氣拌放、回收、發(fā)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景:
目前利用水蒸氣推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電的技術(shù)是世界上最主要發(fā)電技術(shù)，占全世界總發(fā)電量 的一半以上。如火力發(fā)電和核能發(fā)電都是采用水蒸氣來推動(dòng)汽輪發(fā)電Wt行發(fā)電的。
火力發(fā)電是世界上最大的污染源和工業(yè)的第一耗水大戶溫室氣體的排放i居世界首位。 有充分的證據(jù)證明地球變暖、酸雨增加、災(zāi)害性天氣增加和加強(qiáng)、大量的物種滅絕、大量 的污染物污染空氣、陸地和水源等危害到人類生存環(huán)境等極其嚴(yán)重的問邇都與火力發(fā)電有直 接的關(guān)系。
目前火力發(fā)電工藝流程已經(jīng)有近百年的歷史，熱效率低、浪費(fèi)和污染嚴(yán)重，就算是當(dāng)今世 界上最離水平的燃煤發(fā)電廠的熱效率，也達(dá)不到送到鍋爐的煤完^R燒所能發(fā)出熱量的1/3。 就算是號(hào)稱世界上科學(xué)技術(shù)聚先進(jìn)的美國，它90%的電力也是由熱電生產(chǎn)的，每年的耗水 量高達(dá)2725億立方米，相當(dāng)于5條中國黃河的年流水量。
又如哈爾濱汽輪機(jī)廠600MW火力發(fā)電機(jī)組(此火電機(jī)組的熱系統(tǒng)圖附后)。該機(jī)組的鍋 爐為亞臨界一次再熱傅鍋爐，最大連續(xù)出力1803. 6t/h,給水溫度273. 41C,主蒸氣壓力 16. 67MPa,溫度為5381C,再熱蒸氣壓力為3 . 323MPa, MiS 538"C,汽輪機(jī)排氣溫度36. 2 X:，壓力O. 006MPa;熱耗率7829. 8KJ/ (KW. H),汽耗率3 . 005Kg/ (KW. h)。
由于該機(jī)組將其熱焓高達(dá)2330. 9KJ/Kg作功后的低溫、低壓水蒸氣拌到凝汽器變成36. 2 ",其熱焓只有151. 5KJ/Kg的冷凝水，這不但霈要重量達(dá)到其50 抑倍的冷凝水，通過 凝汽器進(jìn)行冷凝，做成巨大的熱量損失和浪費(fèi)了大量的水還有可能由于凝汽器在運(yùn)行中產(chǎn) 生的锎離子對(duì)鍋爐水做成污染和凝汽器出現(xiàn)故降時(shí)可能會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的事故。
現(xiàn)計(jì)算該機(jī)組從汽輪機(jī)作功后抹放到凝汽器凝結(jié)成水所帶來的熱量損失。
—,鍋爐在1小時(shí)中產(chǎn)生蒸氣的總熱焓。
1抑3. 06X1000X (3397. 3—1198. 8) +1516. 84X1000X (3538—3027. 3)
-4738676398KJ
二，作功后的水蒸氣在凝汽器中凝結(jié)成水所失去的熱量。
1037. 54X騰X (2330. 9—151. 5) +85. 88X膽X (2448. 8—151. 5) -2526965200KJ
三，失去的熱量與鍋爐1小時(shí)產(chǎn)生的總熱量的百分比。
2526965200+473867398 X 100%>53% 從600MW火電機(jī)組的熱系統(tǒng)圖中可以看出鍋爐每小時(shí)產(chǎn)出1803 . 6噸，壓力為 16. 76MPa,溫度5381C的水蒸氣，但作功后到達(dá)凝汽器的水蒸氣只有1159. 42噸，中途 有644. 6噸的離溫離壓水蒸氣變成了凝結(jié)水和廢氣排走。原因是一，高溫高壓水蒸氣在 汽輪機(jī)通流部分流動(dòng)過程中由于庫擦力等種種原因產(chǎn)生凝結(jié)水，二，每小時(shí)數(shù)量達(dá)到1803.6 噸，溫度只有361C左右的水，被這些蒸氣加熱到273. 41C的髙溫水進(jìn)入鍋爐，是產(chǎn)生大量 凝結(jié)水的主要原因。三，利用蒸氣除氧和其他環(huán)節(jié)也使用了大量的水蒸氣。 我國核電機(jī)組作功后排放的低溫低壓水蒸氣在凝汽器冷卻成水所失去的熱量更是驚人。 (后附CPWR~~IOOO核電機(jī)組熱平衡圖).現(xiàn)計(jì)算其熱損失 一，核反應(yīng)堆在1小時(shí)中加熱水所產(chǎn)生水蒸氣的總熱焓。 5亂2X麵X (2773 —972. 6) -10457083280KJ
3二，作功后的水蒸氣在凝汽器變成水所失去的熱量。
2975. IX1000X (2350. 5—168. 8) -6490775770KJ 三，變成水所失去的熱量與從核反應(yīng)堆中獲得總熱量的百分比。 64卯775770+ 10457083280X 100%〉62o/o
從以上兩間廠的數(shù)字可以看出當(dāng)前發(fā)電工藝流程浪費(fèi)極其嚴(yán)重，單是作功后在凝汽器中 凝結(jié)成水所失去的熱量就大大超出推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電所耗用的熱量;而且作功后排出1Kg 的水蒸氣，需要50 80Kg的冷卻水量。該工藝流程還有1/3以上在鍋爐中產(chǎn)生的高溫高壓 水蒸氣，在汽輪機(jī)通流部分流通和加熱鍋爐進(jìn)水及其他環(huán)節(jié)中，在沒有到達(dá)凝汽器前，就變 成了凝結(jié)水和廢氣的形式中途排走。做成巨大的熱量損失和大量高純度水的流失。為此，需 要大量高純度的水不斷進(jìn)行補(bǔ)充。在補(bǔ)充水的過程中，大量非凝結(jié)性氣體混進(jìn)來；并由于運(yùn) '行加熱過程中的不斷濃縮，做成熱系統(tǒng)內(nèi)的水質(zhì)不斷惡化，而引起設(shè)備內(nèi)部的腐蝕。
為了解決這個(gè)問題，舊工藝流程不但需要大量的化學(xué)藥劑進(jìn)行水處理，大量的水蒸氣用于 排除氧氣，而且鍋爐在運(yùn)行中還要進(jìn)行排污。即使這樣，還不能從根本上解決設(shè)備內(nèi)部的腐 蝕問題。鍋爐在運(yùn)行中排污，不但大量高溫高壓的水蒸氣和7jC流失而做成巨大的浪費(fèi)，還產(chǎn) 生高燥音和嚴(yán)重污染環(huán)境。
為此，如何實(shí)現(xiàn)水蒸氣和水的全循環(huán)利用，以大幅度降低成本，減排降耗、'保護(hù)人類的生 態(tài)環(huán)境，已經(jīng)成為世界各國公認(rèn)的世界難題。但這個(gè)世界難題已經(jīng)被我發(fā)明的火力發(fā)電水汽 全循環(huán)熱系統(tǒng)工藝流程的技術(shù)完滿解決了 。

發(fā)明內(nèi)容
火力發(fā)電水汽全循環(huán)熱系統(tǒng)工藝流程
本發(fā)明是我經(jīng)過幾十年來研究而設(shè)計(jì)成的發(fā)電成本低于火力發(fā)電的大型太陽能發(fā)電廠中 的水氣全循環(huán)熱發(fā)電技術(shù)，結(jié)合火力發(fā)電廠的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)發(fā)明的火力發(fā)電水汽全循環(huán)熱系統(tǒng) 工藝流程。該工藝流程的發(fā)電熱效率是當(dāng)今世界最高的。發(fā)明的主要理論依據(jù)是卡諾定理"所 有工作于同溫?zé)嵩春屯瑴乩湓粗g的熱機(jī)， 以可逆機(jī)效率為最高"。
本發(fā)明的工藝流程將原發(fā)電工藝流程中的主要設(shè)備之一的凝汽器及其附屬系統(tǒng)全部廢棄； 將原排放到凝汽器的作功后的低溫低壓水蒸氣和其他部位產(chǎn)生的廢蒸氣，通過熱泵設(shè)備全部 回收用來發(fā)電。(熱泵設(shè)備是以消耗一定量的機(jī)械功為代價(jià)，可以把熱能由較低竭度，提高 到能夠被利用的較高溫度。熱泵的經(jīng)濟(jì)性一般用供熱系數(shù)e i來衡量。e !丄Q!/W因Q!-Qo +W，故m永遠(yuǎn)大于1。若sf5，表示消耗1J的功，可以獲得5J的熱量，顯然這比直接 燃燒'燃料來獲取熱量更為有利)。
我初步計(jì)算一下，采用我發(fā)明的火力發(fā)電水汽全循環(huán)熱系統(tǒng)工藝流程，可以將600MW火 力發(fā)電廠突成1200MW火力發(fā)電廠，而總耗煤量不變;這不但節(jié)約了天文數(shù)字的優(yōu)質(zhì)水， 而且能做到污水對(duì)周圍環(huán)境的0排放，因此，每度電的發(fā)電成本降低50%以上?，F(xiàn)介紹一 下火力發(fā)電水汽全循環(huán)熱系統(tǒng)工藝流程。 一，啟動(dòng)開始時(shí)的流程 1，進(jìn)行化學(xué)清洗。
原因是由于鍋爐和其他設(shè)備在未啟用之前都是用常溫的保護(hù)材料如油脂等進(jìn)行保護(hù)的，但 這些'保護(hù)劑在高溫下會(huì))^設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕作用;在大修等原因做成比較長時(shí)間停機(jī)的情 況下，設(shè)備內(nèi)部很容易產(chǎn)生鐵銹和其他雜質(zhì)。
美國專家根據(jù)多年研究得出如下結(jié)論如果金屬表面是清潔的，是不會(huì)發(fā)生腐蝕的，可沉 積物一旦積聚，腐蝕就開始，而且腐蝕的速度與溫度的升高成正比，升溫是由沉積物引起的。
而化學(xué)清洗的目的是清除金屬表面的雜質(zhì)，保持金屬表面的清潔，并在金屬表面形成一層 保護(hù)層以防止金屬發(fā)生腐蝕。
在進(jìn)行化學(xué)清洗前，先將雙功能非凝結(jié)性氣體清除器的上蓋打開，然后就可以進(jìn)行化學(xué)清 洗。清洗完工之后，再由此放自來水進(jìn)行冷沖洗。冷沖洗完工之后將上蓋關(guān)好，然后將離子水經(jīng)雙功能非凝結(jié)性氣體清除^^清除非凝結(jié)氣體后,由循環(huán)水泵將水進(jìn)入鍋爐，這時(shí)鍋爐開始啟動(dòng),將水 加熱,進(jìn)行熱沖洗。
ft^tWf辨洗和熱萍洗產(chǎn)生的廢水,齒鍋爐紫急排氣管遣向多功能寘空循環(huán)水倉排耽再經(jīng)循環(huán)氷倉 內(nèi)的排污管排送到污水處理池。 2，抽真空以排除非凝結(jié)性氣體。
原因是非凝結(jié)性氣體有如下的危害性 A降低設(shè)備的傳熱系數(shù)
B,傳熱的溫差減小,使加熱設(shè)備能力顯著降低。
c,形成氣阻，干.擾熱量的分配,影響疏水閥的正常工作。
D,引起管道和設(shè)備的腐蝕。
因此,通過多功能真空循環(huán)水倉的排氣管道向外排氣以做成設(shè)備內(nèi)部的真空狀態(tài)，以排除設(shè)備內(nèi)部存在 的絕大多數(shù)非凝結(jié)性氣體。
二,從熱沖洗結(jié)束后到多功能真空循環(huán)水倉的水到達(dá)正常工作水位線時(shí)的流程。
當(dāng)熱沖洗由鍋爐排放到多'功能真空循環(huán)水倉的污水被抽干凈之后,將排污水管的開關(guān)關(guān)閉。當(dāng)抽真空的 擁f氣口排出大量的水蒸氣時(shí)，就停止抽真空并將開關(guān)關(guān)閉。
這時(shí),汽輪A發(fā)電機(jī)已經(jīng)開始發(fā)電，這時(shí)水蒸氣晚流程圖如下"具體壓力的情況安對(duì)夂,按該廠的實(shí)際情況來 決定。如該廠的鍋爐是趣臨界鍋爐,則最高壓力的蒸氣缸也是超臨界的如該廠的鍋爐只是高壓鍋爐，則最高 一壓力的蒸氣缸，也只能是離壓蒸氣缸)。
這時(shí)水蒸氣的流程圖如圖3。
進(jìn)水的行程圖如圖4。
凝結(jié)水的流程圖如圖5。 三當(dāng)凝結(jié)水到達(dá)多功能循環(huán)水倉正常工作水位線時(shí)的流程即正常工作時(shí)的流程。
當(dāng)水位到達(dá)正常工作水位線時(shí),電極式水位計(jì)通過電腦會(huì)發(fā)出指令,關(guān)閉由雙功能非凝結(jié)性氣體清除器通 向循環(huán)水泵開關(guān)的同時(shí),打開多功能真空循環(huán)水倉通向循環(huán)水泵的開關(guān),這時(shí)水的流程圖如圖6, a 圖7。 b。
c,其他各部位產(chǎn)生的凝結(jié)水直接排入多功能真空循環(huán)水倉。 水蒸氣的工作流程圖如圖8。 四,冷眾水熱育蹄J用循環(huán)麟的流程。
1, 水還沒有-逮'鄉(xiāng)沐kiafel^位線時(shí)的流程如圖9。
2, 水到達(dá)afet正常i作水位線時(shí)的流程
關(guān)閉自來，開關(guān),開^&1fl上水tt環(huán)。
本發(fā)明不teat合火力發(fā)電廠,也能適合核能發(fā)電廠，甚至于適合矛普通使用鍋爐產(chǎn)生水蒸氣作功的設(shè)備， 話此，依本樂駱申請(qǐng)專利裙圍所作的等同變化，仍屬于本發(fā)明所涵蓋的范圍。


圖1是600MW火電機(jī)組的熱系統(tǒng)圖。
圖2是CPWR — 1000核電機(jī)組熱平衡圖。
圖3是這時(shí)水蒸氣流程圖。
圖4是迸水的行程圖。
圖5是凝結(jié)水的流程圖。
圖6 a和圖7 b都是這時(shí)永的流程圖。
圖8是水蒸氣的工作流程國。
敏'9是水述沒有達(dá)到水池規(guī)定永位線時(shí)的流程圖。
權(quán)利要求
1、將傳統(tǒng)發(fā)電工藝流程中的主要設(shè)備之一的凝汽器及其附屬系統(tǒng)廢除；將原先作功后排放到凝汽器的大量低溫低壓水蒸氣全部回收；將其他部位產(chǎn)生的廢蒸氣、凝結(jié)水等也全部回收用來發(fā)電。它不但適合火力發(fā)電廠，也適合核能發(fā)電廠，甚至用于普通使用鍋爐產(chǎn)生水蒸氣作功的設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新的火力發(fā)電工藝流程——火力發(fā)電水、汽全循環(huán)熱系統(tǒng)工藝流程。其特征在于將傳統(tǒng)發(fā)電工藝流程中的主要設(shè)備之一的凝結(jié)器及其附屬系統(tǒng)廢除；將原先作功后排放到凝結(jié)器的大量低溫低壓水蒸氣全部回收；將其他部位產(chǎn)生的廢蒸汽和凝結(jié)水等也全部回收用來發(fā)電。本發(fā)明的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、技術(shù)成熟，所有的設(shè)備和材料全部可以國產(chǎn)，采用我發(fā)明的工藝流程，可以將一間火力發(fā)電廠，變成二間發(fā)電廠發(fā)出的電量，而總耗煤量不變，因此，極具推廣價(jià)值。
文檔編號(hào)F01K19/00GK101560891SQ200710195818
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者冼泰來 申請(qǐng)人:冼泰來