一種低壓水蒸氣循環(huán)利用發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)電系統(tǒng)，具體地說是一種回收低壓水蒸氣并進(jìn)行循環(huán)利用的發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]汽輪機(jī)的出現(xiàn)推動(dòng)了電力工業(yè)的發(fā)展，到20世紀(jì)初，電站汽輪機(jī)單機(jī)功率已達(dá)10兆瓦。隨著電力應(yīng)用的日益廣泛，美國(guó)一些大城市的電站尖峰負(fù)荷在20年代已接近1000兆瓦，如果單機(jī)功率只有10兆瓦，則需要裝機(jī)近百臺(tái)，因此20年代時(shí)單機(jī)功率就已增大到60兆瓦，30年代初又出現(xiàn)了 165兆瓦和208兆瓦的汽輪機(jī)。此后的經(jīng)濟(jì)衰退和第二次世界大戰(zhàn)期間爆發(fā)，使汽輪機(jī)單機(jī)功率的增大處于停頓狀態(tài)。50年代，隨著戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電力需求突飛猛進(jìn)，單機(jī)功率又開始不斷增大，陸續(xù)出現(xiàn)了 325?600兆瓦的大型汽輪機(jī)；60年代制成了 1000兆瓦汽輪機(jī)；70年代，制成了 1300兆瓦汽輪機(jī)?，F(xiàn)在許多國(guó)家常用的單機(jī)功率為300?600兆瓦。
[0003]汽輪機(jī)是能將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功的外燃回轉(zhuǎn)式機(jī)械，來自鍋爐的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)后，依次經(jīng)過一系列環(huán)形配置的噴嘴和動(dòng)葉，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。蒸汽在汽輪機(jī)中，以不同方式進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，便構(gòu)成了不同工作原理的汽輪機(jī)。汽輪機(jī)的排汽壓力越低，蒸汽循環(huán)的熱效率就越高。不過排汽壓力主要取決凝汽器的真空度，真空度又取決于冷卻水的溫度和抽真空的設(shè)備，如果采用過低的排汽壓力，就需要增大冷卻水流量、增大凝汽器冷卻水和冷卻介質(zhì)的換熱面、降低被使用的冷卻水的溫度和抽真空的設(shè)備，較長(zhǎng)的末級(jí)葉片，但同時(shí)真空太低又會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)汽缸(低壓缸)的蒸汽流速加快，使汽輪機(jī)汽缸(低壓缸)差脹加劇，危及汽輪機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)。為了使得排出的熱能能夠被使用，而又不至于過多的降低熱效率，一般汽輪機(jī)是排出70°C溫度的水蒸氣，因?yàn)樵撍魵馑幍膲毫榈蛪?，即小于一個(gè)大氣壓，因此，很難被直接排出，而若是通過直接用熱泵將水蒸氣加溫至100°C以上則需要大量的能量，可行性不高。現(xiàn)有的技術(shù)采用水蒸氣進(jìn)入冷凝管道進(jìn)行冷凝，將水蒸氣溫度降下來，從而變成水排出，這種方法不但沒有使用到排出的熱量，而且，還額外增加了冷凝所需的設(shè)備和條件，極大的浪費(fèi)了資源。
[0004]蒸汽透平的發(fā)電效率一般在30%?40%之間，透平出口蒸汽的熱焓占透平入口蒸汽熱焓的50%以上。目前的一般電廠具有蒸汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，由鍋爐或其它熱源產(chǎn)生的高壓過熱水蒸氣先送入高壓膨脹透平，之后高壓蒸汽透平出口的中壓水蒸氣被送至再熱器升溫，在中壓蒸汽透平中，中壓再熱水蒸氣再次膨脹做功，有些系統(tǒng)還包括低壓水蒸氣透平。水蒸氣透平一起聯(lián)動(dòng)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。最終離開蒸汽透平的低壓水蒸氣除了熱電聯(lián)供系統(tǒng)夕卜，通常是將該低壓水蒸氣送到相應(yīng)的冷卻裝置中進(jìn)行冷凝，低壓水蒸氣潛熱被冷卻水蒸發(fā)帶走，沒有對(duì)這一部分的熱能進(jìn)行一個(gè)較好的利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是低壓氨蒸氣循環(huán)利用發(fā)電系統(tǒng)，利用氨(或其它易揮發(fā)物質(zhì))作為中間介質(zhì)，并利用聯(lián)動(dòng)裝置地低壓水蒸氣進(jìn)行增壓轉(zhuǎn)換成高壓水蒸氣，使其能夠再次在中壓透平中做工發(fā)電。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:
一種低壓水蒸氣循環(huán)利用發(fā)電系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)、高壓透平、中壓透平鍋爐，發(fā)電機(jī)、高壓透平和中壓透平之間通過聯(lián)動(dòng)軸聯(lián)動(dòng)連接，鍋爐通過管路與高壓透平連接，還包括對(duì)低壓水蒸氣進(jìn)行增壓的聯(lián)動(dòng)裝置，該聯(lián)動(dòng)裝置的水蒸氣出口通過管路與中壓透平連接，中壓透平的出口通過管路與聯(lián)動(dòng)裝置的水蒸氣進(jìn)口連接，中壓透平的出口還通過管路與鍋爐連接。
[0007]所述聯(lián)動(dòng)裝置包括水蒸氣壓縮氣缸和氨蒸氣膨脹氣缸，該氨蒸氣膨脹氣缸內(nèi)的活塞與水蒸氣壓縮氣缸內(nèi)的活塞通過連桿相連接，水蒸氣壓縮氣缸內(nèi)的活塞將該水蒸氣壓縮氣缸的內(nèi)部空間分成上水蒸氣腔室和下水蒸氣腔室，該上水蒸氣腔室裝接有上水蒸氣進(jìn)口管路和上水蒸氣出口管路，下水蒸氣腔室裝接有下水蒸氣進(jìn)口管路和下水蒸氣出口管路，該上水蒸氣進(jìn)口管路與下水蒸氣進(jìn)口管路相連接后再通過管路與中壓透平的出口連接，上水蒸氣出口管路與下水蒸氣出口管路相連接后再通過管路與中壓透平的進(jìn)口連接。
[0008]所述氨蒸氣膨脹氣缸內(nèi)的活塞將該氨蒸氣膨脹氣缸的內(nèi)部空間分成上氨蒸氣腔室和下氨蒸氣腔室，該上氨蒸氣腔室裝接有上氨蒸氣進(jìn)口管路和上氨蒸氣出口管路，下氨蒸氣腔室裝接有下氨蒸氣進(jìn)口管路和下氨蒸氣出口管路，上氨蒸氣出口管路與下氨蒸氣出口管路相連接后再通過管路與冷卻器連接，該冷卻器通過管路與氨循環(huán)泵連接，上氨蒸氣進(jìn)口管路與下氨蒸氣進(jìn)口管路相連接后再通過管路經(jīng)過氨蒸發(fā)器后與氨循環(huán)泵連接，中壓透平與鍋爐間的連接管路還經(jīng)過氨蒸發(fā)器。
[0009]所述上水蒸氣進(jìn)口管路、上水蒸氣出口管路、下水蒸氣進(jìn)口管路和下水蒸氣出口管路上均設(shè)有單向止回閥。
[0010]所述上氨蒸氣進(jìn)口管路、上氨蒸氣出口管路、下氨蒸氣進(jìn)口管路和下氨蒸氣出口管路上均設(shè)有開關(guān)控制閥。
[0011]所述冷卻器為水冷卻器或風(fēng)冷卻器。
[0012]所述高壓透平和中壓透平之間設(shè)有再熱器，且該再熱器一端與高壓透平的出口連接、另一端與中壓透平的進(jìn)口連接。
[0013]本發(fā)明利用氨(或其它易揮發(fā)物質(zhì))作為中間介質(zhì)，把低壓水蒸氣的潛熱熱焓轉(zhuǎn)化為可以壓縮低壓水蒸氣的動(dòng)力，將低壓水蒸氣增壓成高壓過熱水蒸氣，該高壓水蒸氣輸入至中壓透平用于再次做功發(fā)電，從而提高電廠的熱能利用率。
【附圖說明】
[0014]附圖1為本發(fā)明管路連接原理示意圖；
附圖2為本發(fā)明聯(lián)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖3為本發(fā)明設(shè)置有多級(jí)聯(lián)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0016]如附圖1和2所示，本發(fā)明揭示了一種低壓水蒸氣循環(huán)利用發(fā)電系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)2、高壓透平3、中壓透平5和鍋爐1，發(fā)電機(jī)2、高壓透平3和中壓透平5之間通過聯(lián)動(dòng)軸聯(lián)動(dòng)連接，鍋爐I通過管路與高壓透平3連接，還包括對(duì)低壓水蒸氣進(jìn)行增壓的聯(lián)動(dòng)裝置，該聯(lián)動(dòng)裝置的水蒸氣出口通過管路與中壓透平5連接，中壓透平5的出口通過管路與聯(lián)動(dòng)裝置的水蒸氣進(jìn)口連接，中壓透平5的出口還通過管路與鍋爐I連接。高壓透平3和中壓透平5均可以做功帶動(dòng)發(fā)電機(jī)I發(fā)電。所述高壓透平3和中壓透平5之間設(shè)有再熱器4，且該再熱器4 一端與高壓透平3的出口連接、另一端與中壓透平5的進(jìn)口連接，從高壓透平出來的水蒸氣經(jīng)過再熱器升溫后再進(jìn)入到中壓透平中做功發(fā)電。
[0017]所述聯(lián)動(dòng)裝置包括水蒸氣壓縮氣缸6和氨蒸氣膨脹氣缸8，該氨蒸氣膨脹氣缸8內(nèi)的活塞與水蒸氣壓縮氣缸6內(nèi)的活塞通過連桿7相連接，實(shí)現(xiàn)氨蒸氣膨脹氣缸8內(nèi)活塞與水蒸氣壓縮氣缸6內(nèi)活塞的同步運(yùn)動(dòng),水蒸氣壓縮氣缸6內(nèi)的活塞將該水蒸氣壓縮氣缸6的內(nèi)部空間分成上水蒸氣腔室65和下水蒸氣腔室66，該上水蒸氣腔室65裝接有上水蒸氣進(jìn)口管路61和上水蒸氣出口管路62，下水蒸氣腔室66裝接有下水蒸氣進(jìn)口管路63和下水蒸氣出口管路64，該上水蒸氣進(jìn)口管路61與下水蒸氣進(jìn)口管路63相連接后再通過管路與中壓透平5的出口連接，上水蒸氣出口管路62與下水蒸氣出口管路64相連接后再通過管路與中壓透平5的進(jìn)口連接。氨蒸氣膨脹氣缸8內(nèi)的活塞將該氨蒸氣膨脹氣缸8的內(nèi)部空間分成上氨蒸氣腔室85和下氨蒸氣腔室86，該上氨蒸氣腔室85裝接有上氨蒸氣進(jìn)口管路81和上氨蒸氣出口管路82，下氨蒸氣腔室86裝接有下氨蒸氣進(jìn)口管路83和下氨蒸氣出口管路84，上氨蒸氣出口管路82與下氨蒸氣出口管路84相連接后再通過管路與冷卻器9連接，該冷卻器9通過管路與氨循環(huán)泵10連接，上氨蒸氣進(jìn)口管路81與下氨蒸氣進(jìn)口管路83相連接后再通過管路經(jīng)過氨蒸發(fā)器11后與氨循環(huán)泵連接，中壓透平5與鍋爐I間的連接管路還經(jīng)過氨蒸發(fā)器11，即氨蒸氣膨脹機(jī)8、冷卻器9、氨循環(huán)泵10、氨蒸發(fā)器11之間形成一相對(duì)封閉的循環(huán)回路。冷卻器優(yōu)選為水冷卻器或風(fēng)冷卻器，或者還可以是其他形式的冷卻器，只要能夠滿足將氨蒸氣進(jìn)行冷卻即可。本實(shí)施例中選取水冷卻器，通過一循環(huán)進(jìn)出冷卻水管，提供源源不斷的冷卻水，對(duì)由氨蒸氣膨脹機(jī)排出的低壓氨蒸氣進(jìn)行冷卻冷凝使其成為液氨。水蒸氣壓縮氣缸的活塞為被動(dòng)運(yùn)動(dòng)，氨蒸氣膨脹氣缸的活塞為主動(dòng)運(yùn)動(dòng)，即水蒸氣壓縮氣缸的活塞由氨蒸氣膨脹氣缸的活塞帶動(dòng)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水蒸氣壓縮氣缸內(nèi)的水蒸氣的壓縮。
[0018]此外，上水蒸氣進(jìn)口管路61、上水蒸氣出口管路62、下水蒸氣進(jìn)口管路63和下水蒸氣出口管路64上均設(shè)有單向止回閥12。進(jìn)口管路上的單向止回閥使得水蒸氣只能從外部流進(jìn)上水蒸氣腔室或者下水蒸氣腔室，而上水蒸氣腔室或下水蒸氣腔室內(nèi)的水蒸氣無法回流到進(jìn)口管路中；出口管路上的單向止回閥只允許水蒸氣從上水蒸氣腔室或者下水蒸氣腔室中流出，而出口管路內(nèi)的水蒸氣無法流向上水蒸氣腔室或者下水蒸氣腔室內(nèi)。上氨蒸氣進(jìn)口管路81、上氨蒸氣出口管路82、下氨蒸氣進(jìn)口管路83和下氨蒸氣出口管路84上均設(shè)有開關(guān)控制閥13，該開關(guān)控制閥13可選擇自動(dòng)開關(guān)控制閥，由編程好的程序進(jìn)行控制，根據(jù)自身需求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開啟和關(guān)閉。
[0019]此外，氨蒸氣膨脹氣缸的各個(gè)進(jìn)口管路和出口管路上的開關(guān)控制閥的開啟和關(guān)閉具有關(guān)聯(lián)性。具體為:上氨蒸氣進(jìn)口管路81上的開關(guān)控制閥13打開時(shí)，下氨蒸氣進(jìn)口管路83上和上氨蒸氣出口管路82上的開關(guān)控制閥13均關(guān)閉，下氨蒸氣出口管路84上的開關(guān)控制閥開啟，此種情況下，外界的高壓氨蒸氣只能從上氨蒸氣進(jìn)口管路81進(jìn)入到上氨蒸氣腔室85內(nèi)，上氨蒸氣腔室85不斷的充滿高壓氨蒸氣，氨蒸氣膨脹氣缸8內(nèi)的活塞受到上氨蒸氣腔室85內(nèi)的高壓氨氣的壓力而被向下推動(dòng)并直至最低部，原本處于下氨蒸氣腔室86內(nèi)的氨氣則經(jīng)下氨蒸氣出口管路84排出。然后切換，則下氨蒸氣進(jìn)口管路83和上氨蒸氣出口管路82上的開關(guān)控制閥13均開啟，而上氨蒸氣進(jìn)口管路81和下氨蒸氣出口管路84上的開關(guān)控制閥13均關(guān)閉，氨蒸氣膨脹氣缸8內(nèi)的活塞由下往上運(yùn)動(dòng)。而當(dāng)氨蒸氣膨脹氣缸8內(nèi)的活塞由上往下運(yùn)動(dòng)時(shí)，則帶動(dòng)水蒸氣壓縮氣缸內(nèi)的活塞由上往下運(yùn)動(dòng)；當(dāng)氨蒸氣膨脹氣缸內(nèi)的活塞由下往下運(yùn)動(dòng)時(shí)，水蒸氣壓縮氣缸內(nèi)的活塞也由下往上運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動(dòng)。