CN101769222A - 热力水轮机发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热力水轮机发电装置，它属于水轮机发电装置。具体地说属于高温水推动水轮机的发电装置，包括锅炉(1)、压力罐(2)、压力罐(3)、热力水轮机(4)、发电机(5)、循环水泵(7)、水管(17)、汽管(18)。该装置技术方案特点如下：本发明用热力水轮机及系统取代火电厂、核电站的汽轮机及系统，由于热力水轮机用水为工质，所以该装置不需要冷却水、冷凝器、冷却塔。热力水轮机在低于临界参数条件下工作，贵金属材料用量少。热力水轮机工质往复循环没有相变损失，其循环热效率高达80％，两个压力罐交替轮换给热力水轮机提供动力，其循环水泵不需要高压泵，使电能损失减少。
Description
技术领域
本发明属于水轮机发电装置，具体地说，是用高温水推动水轮机的发电装置。
背景技术
全世界的火电厂、核电站，都必须使用汽轮机带动发电机发电，汽轮机都要安装冷凝器，多数火电厂还要修建冷却塔，目前最先进的火电厂、核电站的循环热效率只有40％多。经过冷凝器、冷却塔或者海水放掉的热量高达50％，这就是说，火电厂、核电站总热量的1/2浪费掉了。
发明内容
本发明克服了现有技术的缺点，使火电厂、核电站的循环热效率由40％多提高到80％的发电装置，还省去了冷凝器、冷却塔等设备和建筑。
本发明热力水轮机发电装置，不用高温水蒸汽为工质，而用高温饱和水为工质，该工质在饱和蒸汽或过热蒸汽弹性力的作用下，去推动的机械设备称为热力水轮机。由锅炉、热力水轮机、发电机等设备组成的发电系统，称为热力水轮机发电装置。如今经过100多年的不断改进，已经采用超超临界参数(Po＝32MPa，to＝600℃)的汽轮机，其循环热效率仍然无法突破50％。21世纪世界进入绿色革命时代，只有热力水轮机能使火电厂、核电站的循环热效率能有重大突破性提高。
本发明热力水轮机发电装置，必然取代汽轮机发电系统，成为绿色革命时代的主动力发电装置，其特点如下：
一、热力水轮机发电装置与现行火电厂、核电站的异同点如下：两类发电装置所用的锅炉、核反应堆、发电机、变压器是相同的。不同点是：汽轮机及系统被热力水轮机及系统所取代。
二、热力水轮机及系统取代汽轮机的理由是：
1、汽轮机必需要有冷凝器、冷却塔设备和建筑，热力水轮机不需要这些设备和建筑。
2、现代汽轮机直接受到高参数(Po＝32MPa，to＝600℃)作用而工作，需要贵金属材料多。热力水轮机在低于临界参数(22.1MPa、374.2℃)条件下工作，贵金属材料需要比较少。
3、汽轮机的工质要往复循环，就必须将作功后的工质进行一次相变，为此，每循环一次就要放一次相变热，所放热量是输入总热量的50％。热力水轮机的工质往复循环只有显热发生变化，没有潜热发生变化，工质做功后不需要相变放热，其循环热效率可达80％。
4、在锅炉中产生的高参数过热蒸汽，不直接进入热力水轮机内，只进入到压力罐中，在压力罐中过热蒸汽有两方面的作用：一方面加热从末级水轮机叶轮来的低参数的饱和水；
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现。
本发明热力水轮机发电装置包括锅炉、压力罐、热力水轮机、发电机、循环水泵、给水泵、水管、汽管、阀门等。压力罐安装在热力水轮机的一侧或两侧。压力罐有两个，当一个压力罐开始使热水推动叶轮转动时，另一个压力罐就是一个储水箱。从末一级叶轮流出的水由循环水泵送走，被循环水泵送出的水分为两部分，大部分水进入压力罐，少部分进入给水泵进入锅炉。轮换交替进入两个压力罐的水增温增压后，可持续推动热力水轮机转动。进入锅炉的水增温增压后，不停的将热蒸汽送入压力罐，给热力水轮机提供动力。对现有的高参数火电厂，进行改造后，同样可以使循环热效率达到80％，从锅炉出来的过热蒸汽仍然进入汽轮机，将火电厂的冷凝器、冷却塔、中压、低压汽轮机等去掉，增设压力罐，从汽轮机高压或中压段出来的过热蒸汽经过再热器后，而进入压力罐，产生弹力去推动热力水轮机各级叶轮转动，从热力水轮机最末一级叶轮出来的热水，大部分进入压力罐，少部分进入锅炉，从锅炉出来的过热蒸汽先进入汽轮机，从汽轮机出来的蒸汽再热后先进入压力罐再进入热力水轮机进行往复循环过程。
附图说明
图1为热力水轮机发电装置总体结构示意图；
图2为热力水轮机发电装置实施例结构示意图；
具体实施方式
如图1所示的热力水轮机发电装置总体结构示意图。其中包括锅炉(1)、第一压力罐(2)、第二压力罐(3)、热力水轮机(4)、发电机(5)、给水泵(7)、水管(17)、汽管(18)。
如图2所示热力水轮机发电装置实施例结构示意图。其中包括锅炉(1)、第一压力罐(2)、第二压力罐(3)、热力水轮机(4)、发电机(5)、循环水泵(6)、给水泵(7)、水管(17)、汽管(18)组成。第一压力罐(2)由一个进汽阀(9)、一个进水阀(8)、一个出水阀(10)组成。第二压力罐(3)由一个进汽阀(12)、一个进水阀(11)和一个出水阀(13)组成。热力水轮机(4)由第一级蜗壳叶轮(14)、第二级蜗壳叶轮(15)、第三级蜗壳叶轮(16)组成。
本发明热力水轮机发电装置是怎样工作的呢？我们从两个压力罐的工作过程开始说明：锅炉中的过热蒸汽交替送进二个压力罐，当第一压力罐(2)的出水阀(10)关闭时，进汽阀(9)也关闭，进水阀(8)打开，由循环水泵(6)来的水进入第一压力罐(2)，当该罐内水位升到设定值时，进水阀(8)关闭，进汽阀(9)打开，过热蒸汽进入该罐内。第一压力罐(2)的出水阀(10)关闭的同时，第二压力罐(3)进汽阀(12)、出水阀(13)打开，进水阀(11)关闭。第二压力罐(3)内的饱和水在汽体弹力作用下，流入第一级蜗壳叶轮(14)内推动叶轮转动；从第一级蜗壳叶轮(14)出来的水进入第二级蜗壳叶轮(15)内推动叶轮转动；从第二级蜗壳叶轮(15)出来的水进入第三级蜗壳叶轮(16)内推动叶轮转动，热力水轮机(4)再带动发电机发电。从第三级蜗壳叶轮(16)出来的水进入循环水泵(6)。
当第二压力罐(3)的出水阀(13)关闭，进汽阀(12)也关闭，进水阀(11)打开，循环水泵(6)的水进入第二压力罐(3)内；在进水阀(11)打开的同时，第一压力罐(2)的进水阀(8)关闭，进汽阀(9)、出水阀(10)打开，该罐内的饱和水在汽体弹力作用下流入热力水轮机(4)内，推动轮轴转动，两个压力罐交替轮换给热力水轮机(4)输送高压饱和水，连续不间断地推动水轮机转动。
为了减少压力罐的热能损耗，压力罐采用双层真空隔热结构。热力水轮机不仅适用于火电厂、核电站，而且对于其它任何热电站，如太阳能热发电，地热发电等，均能大幅度提高其循环热效率。热力水轮机蜗壳叶轮级数的多与少和锅炉的类别有关，高参数的锅炉其热力水轮机蜗壳叶轮级数多，低参数的锅炉其热力水轮机蜗壳叶轮级数少。本发明的热力水轮机、发电机为卧式结构，对于低参数的锅炉或压力罐，热力水轮机、发电机可采用立式结构。
当发电厂锅炉能产生亚临界、临界参数以上汽体者，压力罐有高压罐、中压罐、低压罐，叶轮也为高压级、中压级、低压级，循环水泵有三个，温度不同的水在三个不同级别的压力罐、叶轮内循环往复工作。
Claims (5)
1.一种热力水轮机发电装置，其中包括：锅炉(1)、第一压力罐(2)、第二压力罐(3)、热力水轮机(4)、发电机(5)、循环水泵(6)、给水泵(7)、水管(17)、汽管(18)，第一压力罐(1)包括进水阀(8)、进汽阀(9)、出水阀(10)，第二压力罐(3)包括进水阀(11)、进汽阀(12)、出水阀(13)，热力水轮机(4)包括第一级蜗壳叶轮(14)、第二级蜗壳叶轮(15)、第三级蜗壳叶轮(16)，其特征是：锅炉中的过热蒸汽交替送进两个压力罐，当第一压力罐(2)的出水阀(10)关闭时，进汽阀(9)也关闭，进水阀(8)打开，由循环水泵(6)来的水进入第一压力罐(2)，当该罐内的水位升到设定值时，进水阀(8)关闭，进汽阀(9)打开，过热蒸汽进入该罐内，第一压力罐(2)出水阀(10)关闭的同时，第二压力罐(3)的出水阀(13)打开，进汽阀(12)也打开，进水阀(11)关闭，第二压力罐(3)内的饱和水在汽体弹性力作用下，流入第一级蜗壳叶轮(14)内，推动叶轮转动；从第一级蜗壳叶轮(14)流出的水，进入第二级蜗壳叶轮(15)内，推动叶轮转动；从第二级蜗壳叶轮(15)流出的水，进入第三级蜗壳叶轮(16)内推动叶轮转动，热力水轮机再带动发电机发电，第三级蜗壳叶轮(16)流出的水，进入循环水泵(6)，当第二压力罐(3)的出水阀(13)关闭时，进汽阀(12)也关闭，进水阀(11)打开，循环水泵(6)的水进入第二压力罐(3)内，当该罐内的水位升到设定值时，进水阀(11)关闭，进汽阀(12)打开，过热蒸汽进入该罐内；第一压力罐(2)的进水阀(8)关闭，进汽阀(9)、出水阀(10)打开，该罐内的饱和水在汽体弹性力的作用下，流入热力水轮机(4)内，推动轮轴转动，两个压力罐(2)和(3)轮换交替给热力水轮机(4)输送高压饱和水，去连续不间断地推动水轮机转动，热力水轮机蜗壳叶轮级数的多少和锅炉的参数类别有关，高参数者级数多，低参数者级数少，当发电厂锅炉能产生亚临界、临界参数以上汽体者，压力罐有高压罐、中压罐、低压罐，叶轮也为高压级、中压级、低压级，循环水泵有三个，温度不同的水在三个不同级别的压力罐、叶轮内循环往复工作。
2.根据权利要求1所述的热力水轮机发电装置，其特征是压力罐(2)和(3)可以设置在热力水轮机(4)的一侧或两侧。
3.根据权利要求1所述的热力水轮机发电装置，其特征是压力罐(2)和(3)采用双层真空隔热结构。
4.根据权利要求1所述的热力水轮机发电装置，其特征是该装置用于太阳能发电、地热发电等均能大幅度提高其循环热效率。
5.根据权利要求1所述的热力水轮机发电装置，其特征是对于低压发电锅炉、压力罐，其热力水轮机、发电机可采用立式结构。
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