CN101737085A - 蒸汽发电装置及成套设备 - Google Patents

Abstract

一种蒸汽发电装置，具有：蒸汽膨胀机，将高压蒸汽的膨胀力转换为旋转力；蒸汽压缩机(6)，被蒸汽膨胀机的旋转力驱动，且压缩低压蒸汽而将其向蒸汽膨胀机的吸入流路排出；发电机，被蒸汽膨胀机的旋转力驱动而发电，将低压蒸汽供给至蒸汽压缩机，该低压蒸汽是通过闪蒸罐对二次利用蒸汽膨胀机所排出的蒸汽的需求装备的蒸汽余面的凝汽水进行减压而获得的。根据这样的构成，能够提供能量效率高的蒸汽发电装置。

Description

蒸汽发电装置及成套设备

技术领域

本发明涉及一种蒸汽发电装置。

背景技术

借助涡轮机将蒸汽的膨胀力转换为旋转力而驱动发电机的蒸汽发电装置被广泛应用。一般而言，蒸汽发电装置中，将高压的蒸汽作为能量源而将中低压的蒸汽排出。被排出的中低压的蒸汽通常被冷凝而回流至锅炉等的蒸汽发生源中，但是由于将排出的中低压的蒸汽冷凝所以导致蒸汽的热能被白白废弃。于是，在例如日本特开2007-74894号中记载了如下的成套设备的构造，通过另外的工艺(需求装备)来对驱动蒸汽发电装置而变为低压的蒸汽进行二次利用。

但是，即便是另外的蒸汽工艺，能够完全消耗蒸汽能量的情况很少，大多情况是最终将低压的蒸汽废弃而浪费能量。特别是因为蒸汽的热能其潜能占大多数，所以即便是低压的蒸汽，废弃所导致的热能的损失也不小。

发明内容

鉴于上述问题点，本发明的课题为提供一种能量效率高的蒸汽发电装置及成套设备。

为了解决上述课题，本发明的蒸汽发电装置具有：蒸汽膨胀机，将高压蒸汽的膨胀力转换为旋转力；蒸汽压缩机，被上述蒸汽膨胀机的旋转力驱动，压缩低压蒸汽而将其向上述蒸汽膨胀机的吸入流路排出；发电机，被上述蒸汽膨胀机的旋转力驱动而发电。

根据该构成，利用蒸汽膨胀机的输出的一部分来压缩低压蒸汽而将其用于蒸汽膨胀机的驱动。驱动蒸汽压缩机所需的能量，比由从蒸汽压缩机供给至蒸汽膨胀机的蒸汽取出的能量大，但比通过锅炉重新生成相同量的高压蒸汽所需的能量小。因此，由于设置蒸汽压缩机而导致的发动机的输出降低，比高压蒸汽的消耗量的降低小，综合来说提高了发电效率。此外，在通过其他的需求装备二次利用从蒸汽膨胀机排出的蒸汽时，通过蒸汽压缩机来压缩从需求装备排出的更为低压的蒸汽而将其用于发电，从而作为成套设备整体，能够减低蒸汽的潜热的废弃量，能够提高综合热效率。

本发明的蒸汽发电装置也可以具有从温水分离上述低压蒸汽的闪蒸罐。

根据该构成，将温水的显热的一部分减压而使其改变为潜热而回收，并将其用于发电，因此能够最大限度地减低废弃的热能。

本发明的蒸汽发电装置也可以具有将水导入至上述蒸汽压缩机的吸入流路或压缩室的水导入机构。

根据该构成，在蒸汽压缩机的压缩压力比高时，除了低压蒸汽之外还将水导入至压缩室，从而蒸汽压缩机能够将提供给蒸汽的热能作为水的蒸发潜热消耗。由此，能够使导入至蒸汽膨胀机的吸入流路的蒸汽量增大，并且能够防止由于蒸汽压缩机的排出温度过度地上升、由于热膨胀而引起蒸汽压缩机发生故障的情况。

此外，本发明的成套设备具有上述蒸汽发电装置的任意一个、和对上述蒸汽膨胀机排出的蒸汽进行二次利用的需求装备，从上述需求装备供给上述低压蒸汽。

根据该构成，通过蒸汽压缩机对从成套设备排出的低压蒸汽进行再压缩，所以不向成套设备的外部废弃该部分的蒸汽所保有的潜热而将其再利用。由此，能够提高作为成套设备整体的综合热效率。

如上所述，根据本发明，利用蒸汽膨胀机的输出的一部分来压缩低压蒸汽而将其用于发电，所以能够减低废弃的蒸汽量，减低作为蒸汽的能量而占大多数的潜热的排气量，能够提高包含锅炉的综合的热效率。

附图说明

图1是包含本发明的第一实施方式的蒸汽压缩装置的成套设备的概略构成图。

图2是包含本发明的第二实施方式的蒸汽压缩装置的成套设备的概略构成图。

具体实施方式

接着，参照附图说明本发明的实施方式。图1表示包含本发明的第一实施方式的蒸汽发生装置1的成套设备的构成。本实施方式的成套设备包括：蒸汽发电装置1，利用高压蒸汽(例如0.8MPaG)进行发电；锅炉2，产生高压蒸汽；需求装备(制造工艺)3，对蒸汽发电装置1所排出的中压蒸汽(例如0.2MPaG)加以利用。

蒸汽发电装置1具有：作为容积式的蒸汽膨胀机的一种的螺旋膨胀机4，在膨胀室内收纳阴阳一对的螺旋转子，将高压蒸汽吸入至膨胀室内，将蒸汽的膨胀力转换而螺旋转子的旋转力；发电机5，经由齿轮被螺旋膨胀机4驱动旋转且将旋转力转换为电力；作为容积式的蒸汽压缩机的螺旋压缩机6，在压缩室内收纳阴阳一对的螺旋转子，螺旋转子经由齿轮被螺旋膨胀机4驱动旋转，将低压蒸汽(例如0.06MPaG)吸入至压缩室而进行压缩并将其向螺旋膨胀机4的吸入流路排出。

此外，蒸汽发电装置1具有闪蒸罐8，该闪蒸罐8将从需求装备3的蒸汽余面7排出的凝汽水减压，将要被螺旋压缩机6压缩而再利用的低压蒸汽与向外部废弃的温水分离。此外，该成套设备具有减压阀9，其旁通于螺旋膨胀机4而用于供给在需求装备3中消耗的蒸汽中从螺旋膨胀机4排出的蒸汽中不足的部分。

在蒸汽发电装置1中，为了驱动螺旋压缩机6而消耗螺旋膨胀机4的输出的一部分，通过发电机5将其余的大部分转换为电力。为了将低压蒸汽升压为高压蒸汽所需的能量，比通过锅炉重新产生高压蒸汽时所需的能量小。这是因为蒸汽的热能中水气化时所需的潜热所占的比例大，在温度上升时所需的显热的比例小。

因此，蒸汽发电装置1由于设有螺旋压缩机6，与螺旋膨胀机4的轴输出相比，发电机5的发电电力变低，但通过利用螺旋压缩机6排出的高压蒸汽会降低应该从锅炉1供给至螺旋膨胀机4的高压蒸汽的流量。因此，蒸汽发电装置1与没有螺旋压缩机6的装置相比发电效率高。

此外，若改变观察方式，则在本实施方式中，被导入至螺旋压缩机6的低压蒸汽所保有的潜热不向成套设备的外部排出，所以能够在锅炉2中节约该部分的能量，作为结果可以说综合热效率高。

进而，图2表示本发明的第二实施方式的成套设备。另外，在本实施方式的说明中，对与第一实施方式相同的构成要件上标注相同符号，省略重复的说明。

本实施方式的蒸汽发电装置1，不经由闪蒸罐8而经由调节阀10将需求装备3的蒸汽余面7的凝汽水导入至螺旋压缩机6的压缩室内(水导入机构)。本实施方式的螺旋压缩机6因为压缩压力比高，所以通过将温水导入至螺旋压缩机6的压缩室，借助螺旋压缩机6所输出的热能使该温水蒸发，能够使吸入的低压蒸汽增量并将其再压缩为高压蒸汽。

由此，蒸汽发电装置1，螺旋压缩机6的排出蒸汽不会变为比从锅炉供给的高压蒸汽高温的过热蒸汽，能够防止螺旋压缩机6的外壳及螺旋转子发生过度的热膨胀而螺旋转子卡住那样的故障。

这样地，要求将螺旋压缩机6的排出蒸汽的温度维持为比存在蒸汽压缩机发生故障的可能性的上限温度低的程度，因此需要将必要的量的水导入至螺旋压缩机6。

另一方面，若向螺旋压缩机6过多地导入水，则在螺旋压缩机6的内部水不转变为过热蒸汽，发生所谓液压缩，由于该液压缩而不必要地损失动力，因此可能会根据情况而损坏压缩机。从而，要求将螺旋压缩机6的排出蒸汽的温度维持为比既定的下限温度高的程度。这样，要求进行控制以将螺旋压缩机6的排出蒸汽的温度维持在既定的上限温度和下限温度之间的范围内。

为了将螺旋压缩机6的排出蒸汽的温度控制在既定范围内，优选设有控制机构(未图示)。即优选在蒸汽压缩机6的输出侧设置温度检测器，且设置接收来自该温度检测器的排出温度信号的控制装置，该控制装置具有基于上述排出温度信号调节调节阀10的开度的功能。

此外，导入至螺旋压缩机6的水，若矿物成分多，则在蒸发时会在螺旋压缩机6内生成水锈，所以优选利用需求装备3的蒸汽余面7的凝汽水那样的蒸汽的凝汽水，但是，也可以是例如锅炉的补给水等。此外，在蒸汽压缩装置1中，基于水导入机构的水的导入也可以在螺旋压缩机6的吸入配管处进行。

此外，在本实施方式的成套设备中也可以在需求装备3的蒸汽消耗量小时，将螺旋膨胀机4排出的中压蒸汽导入至螺旋压缩机6的吸入流路，不向外部排放中压蒸汽，维持基于蒸汽发电装置1的发电量。

这样地，在本发明中，供给至螺旋压缩机6的低压蒸汽，不仅仅是从需求装备排出的大致大气压的蒸汽，也可以比被供给至螺旋膨胀机4的蒸汽压力低的任意蒸汽。

即，本发明能够通过螺旋压缩机6再生不能借助成套设备加以利用的通常被废弃的蒸汽，从而将其再利用于发电而降低向成套设备外废弃的热量，减轻锅炉2的负荷，从而提高综合能量效率。

另外，螺旋压缩机6，因为压缩压力比一定，所以因此需要注意的是若吸入压力增高，则为了将排出温度维持在既定范围内，需要将更多的水导入至压缩室。

Claims (4)

1.一种蒸汽发电装置，包括：

蒸汽膨胀机，将高压蒸汽的膨胀力转换为旋转力；

蒸汽压缩机，被上述蒸汽膨胀机的旋转力驱动，压缩低压蒸汽而将其向上述蒸汽膨胀机的吸入流路排出；

发电机，被上述蒸汽膨胀机的旋转力驱动而发电。

2.如权利要求1所述的蒸汽发电装置，其特征在于，还具有从温水分离上述低压蒸汽的闪蒸罐。

3.如权利要求1所述的蒸汽发电装置，其特征在于，还具有将水导入至上述蒸汽压缩机的吸入流路或压缩室的水导入机构。

4.一种成套设备，包括：

上述权利要求1至3的任意一项所述的蒸汽发电装置；

和对上述蒸汽膨胀机输出的蒸汽进行二次利用的需求装备，

在此，从上述需求装备供给上述低压蒸汽。

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