CN102979587A - 基于直接空冷电站余热利用的喷管加速热空气推动风机的发电系统 - Google Patents

基于直接空冷电站余热利用的喷管加速热空气推动风机的发电系统 Download PDF

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Abstract

本发明为一种基于直接空冷电站余热利用的喷管加速热空气推动风机的发电系统，本发明利用现有的空冷岛和喷管装置，可以向外界输出电能。本系统由空冷岛、喷管形高塔、导流板、风力发电机等组成。在空冷岛中乏汽加热空气，使空气温度升高，密度减小，由导流板汇聚热空气，经过喷管形高塔加速后，推动装在高塔内部风速最大处的风力发电机发电，实现低品热能的回收利用，提高能源的利用效率，减少环境污染。同时有效地削弱了环境风场对直接空冷系统运行的不利影响，有效改善空冷系统的运行性能。

Description

基于直接空冷电站余热利用的喷管加速热空气推动风机的发电系统
技术领域
本发明属于中低温热能回收与动力工程领域，涉及一种基于直接空冷电站余热利用的喷管加速热空气推动风机的发电系统。
背景技术
传统的化石燃料包括煤、石油、天然气等，其储量有限，并大多数以燃烧的方式被利用，同时产生大量的污染物排放到大气环境中。火力电厂就是化石燃料的主要消耗场所之一，因此提高火力电厂的能源利用效率对于减缓化石燃料的枯竭速度和减轻环境污染是十分重要的。现在不论是火力电厂还是核电厂，都是通过朗肯循环，利用高温高压的水蒸汽推动汽轮机转动，进而驱动发电机发电。经过汽轮机的水蒸汽，即乏汽，需要向冷却水放出大量的热。在干旱地区则使用空冷岛冷却乏汽。由于乏汽的温度和压力都比较低，所携带的热能品位较低，基于直接空冷电站余热利用的喷管加速热空气推动风机的发电系统可以很好地将其再次利用，提高能源利用率，同时较好地改善空冷岛的空冷性能。
图1给出了已有的直接空冷电站空冷岛与风力发电相结合利用直接空冷电站余热的一体化装置。风力发电用的风力发电机3’、4’分别安装在空冷岛平台1’的外围和空冷平台支撑结构2’之间。安装在空冷平台外围的为大型风力发电机4’，旨在把空冷平台1’上部环境风场的能量转化为电能，同时削弱环境风场对空冷岛出口热空气的压制作用，减少空冷系统热回流；安装在空冷平台支撑结构2’之间的小型风力发电机3’，旨在把空冷平台1’下部环境风场的能量转化为电能，同时削弱环境风场对空冷轴流风机运行的不利影响，提高冷却空气流量，改善空冷系统冷却效果。
该技术虽然可以将环境风场的动能转化为电能，同时削弱环境风场对直接空冷系统运行的不利影响，但是仍然存在风能转化为电能时稳定性差和对环境风场对直接空冷系统运行的不利影响的削弱效果有限的问题。
发明内容
为了克服现有技术存在的风能转化为电能时稳定性差和对环境风场对直接空冷系统运行的不利影响的削弱效果有限的问题，本发明提供了一种基于直接空冷电站余热利用的喷管加速热空气推动风机的发电系统。
本发明一种基于直接空冷电站余热利用的喷管加速热空气推动风机的发电系统，包括空冷平台，空冷平台的上部盖有导流板，所述导流板的上部设置有喷管形高塔，所述喷管形高塔的内部与空冷平台的内部相通，所述喷管形高塔的靠出口位置设置有风机，高温高压的蒸汽经汽轮机膨胀做功后形成的乏汽在空冷平台底部进行强制对流换热，由空冷平台底部吹入的冷空气经过换热后成为温度高、密度小且具有一定流速的热空气，该热空气沿导流板汇聚到喷管形高塔底部，进而以较高的流速到达喷管形高塔顶部，最终驱动设置在喷管形高塔出口处的风机发电。
所述导流板为底部大顶部小的结构，且导流板将空冷平台上部封闭。
所述喷管形高塔的横截面积自下而上逐渐缩小。
所述空冷平台下部被混凝土立柱支撑。
所述发电系统进一步包括有汽轮机、锅炉，以及水泵，高温高压的水蒸汽经汽轮机后成为乏汽进入到空冷平台内部，经空冷平台冷却后的乏汽成为液态水经水泵回到锅炉。
所述喷管形高塔顶部的温度和压强小于喷管形高塔底部的温度和压强。
所述喷管形高塔的内壁面光滑。
与现有技术相比，本发明至少具有如下优点：本发明用导流板将空冷平台上部几乎封闭，有效地削弱了环境风场对直接空冷系统运行的不利影响，有效改善空冷系统的运行性能，消除了冬季寒风直吹凝汽器管束，发生局部过冷而凝结的情况，以及夏季发生热风再循环，影响机组的真空度的情况。本发明实现了低品能源的回收利用，提高了能源的总体利用效率，减少了大气环境污染，符合国家节能减排的要求。
附图说明
图1为现有的直接空冷电站空冷岛与风力发电相结合利用直接空冷电站余热的一体化装置。
图2为本发明一种基于直接空冷电站余热利用的喷管加速热空气推动风机的发电系统的结构示意图。
图3为图2的俯视图。
具体实施方式
为了克服现有技术存在的风能转化为电能时稳定性差和对环境风场对直接空冷系统运行的不利影响的削弱效果有限的问题，本发明涉及一种基于直接空冷电站余热利用的喷管加速热空气推动风机的发电系统：系统利用乏汽在空冷岛中冷却时，加热空气，使空气的密度减小，从而密度小于大气密度的空气在浮升力作用下开始上升。上升过程中温度较高密度较小的热空气在喷管形高塔中加速，达到较高速度，实现热空气内能向机械能的转变，从而驱动风机较为稳定地发电，从而实现了电厂余热的有效利用。同时，将空冷平台上部几乎封闭，有效地削弱了环境风场对直接空冷系统运行的不利影响，有效改善空冷系统的运行性能，消除了冬季寒风直吹凝汽器管束，发生局部过冷而凝结的情况，以及夏季发生热风再循环，影响机组的真空度的情况。本发明实现了低品能源的回收利用，提高了能源的总体利用效率，减少了大气环境污染，符合国家节能减排的要求。
图2是一种基于直接空冷电站余热利用的喷管加速热空气推动风机的发电系统的流程图。该系统由空冷平台1、导流板2、喷管形高塔3、风机4等组成。
实施方案为：一种基于直接空冷电站余热利用的喷管加速热空气推动风机的发电系统，包括空冷平台1，空冷平台1的上部盖有导流板2，所述导流板2的上部设置有喷管形高塔3，所述喷管形高塔3的内部与空冷平台1的内部相通，所述喷管形高塔3的靠出口位置设置有风机4，高温高压的蒸汽经汽轮机膨胀做功后形成的乏汽在空冷平台底部进行强制对流换热，由空冷平台底部吹入的冷空气经过换热后成为温度高、密度小且具有一定流速的热空气，该热空气沿导流板2汇聚到喷管形高塔底部，进而以较高的流速到达喷管形高塔顶部，最终驱动设置在喷管形高塔出口处的风机发电。所述喷管形高塔顶部的温度和压强小于喷管形高塔底部的温度和压强，保证具有一定流速的乏汽可以驱动风机发电。另外，所述喷管形高塔3的内壁面较光滑，壁面绝热效果良好。
将现有的直接空冷电站中的空冷平台1上部用导流板2盖住，并在导流板2中部建设喷管形高塔3。喷管形高塔3和空冷平台1内部相通，空冷平台内部空气可以进入喷管形高塔3。喷管形高塔3中安装有功率和大小合适的风机4。高温高压的水蒸汽经过汽轮机6膨胀做功后，成为低温低压的乏汽，进入空冷平台1空冷。乏汽进入空冷平台1后，通过空冷平台1底部风机强制对流换热，进行冷却。空冷平台底部风机鼓进空冷平台的大量冷空气成为热空气，热空气温度高，密度小，并具有一定的流速。低密度的热空气沿着导流板2汇聚到喷管形高塔3底部，在浮升力的作用下经过喷管形高塔3上升，经过喷管形高塔3后热空气达到较高的流速。高速流动的空气具有较大的机械能，相当于稳定的人工风。稳定的高速空气带动装在喷管中风速最大处的风机4转动发电。发出的电能可以供电厂内其他设备使用或者并入电网。经空冷平台1冷却的乏汽液化成液态水经过水泵7回到锅炉5中去。
本系统不仅实现了能源的梯级利用，提高了能源的利用效率，减少了大气污染，同时由于导流板将空冷岛上部几乎密封，有效地削弱了环境风场对直接空冷系统运行的不利影响，有效改善空冷系统的运行性能，消除了冬季寒风直吹凝汽器管束，发生局部过冷而凝结的情况和夏季烈日照射空冷平台所导致的空冷负荷降低的情况。
与现有技术相比，本发明的优点：
1)实现了低品能源回收利用，提高了能源利用效率，减少大气环境污染。从空冷岛出来的热空气通过喷管加速热空气实现热能向机械能转化，进而转化为电能。该装置实现了低品热能较稳定地转化为电能。
2）有效地削弱了环境风场对直接空冷系统运行的不利影响，有效改善空冷系统的运行性能。本系统将空冷平台上部封闭，有效地见减小了环境风场对空冷系统的影响，提高空冷系统的工作效率。同时在冬季，可以抵御寒风直吹凝汽器管束，防止发生局部过冷而凝结；夏季防止发生热风再循环，影响机组的真空度。
以上所述仅是本发明的较佳实施例子而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于直接空冷电站余热利用的喷管加速热空气推动风机的发电系统，其特征在于：包括空冷平台（1），空冷平台的上部盖有导流板（2），所述导流板的上部设置有喷管形高塔（3），所述喷管形高塔（3）的内部与空冷平台的内部相通，所述喷管形高塔的靠出口位置设置有风机（4），高温高压的蒸汽经汽轮机膨胀做功后形成的乏汽在空冷平台底部进行强制对流换热，由空冷平台底部吹入的冷空气经过换热后成为温度高、密度小且具有一定流速的热空气，该热空气沿导流板汇聚到喷管形高塔底部，进而以较高的流速到达喷管形高塔顶部，最终驱动设置在喷管形高塔出口处的风机发电。
2.如权利要求1所述的一种基于直接空冷电站余热利用的喷管加速热空气推动风机的发电系统，其特征在于：所述导流板为底部大顶部小的结构，且导流板将空冷平台上部封闭。
3.如权利要求1或2所述的一种基于直接空冷电站余热利用的喷管加速热空气推动风机的发电系统，其特征在于：所述喷管形高塔的横截面积自下而上逐渐缩小。
4.根据权利要求1所述的一种基于直接空冷电站余热利用的喷管加速热空气推动风机的发电系统，其特征在于：所述空冷平台下部被混凝土立柱支撑。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种基于直接空冷电站余热利用的喷管加速热空气推动风机的发电系统，其特征在于：所述发电系统进一步包括有汽轮机（6）、锅炉（5），以及水泵（7），高温高压的水蒸汽经汽轮机后成为乏汽进入到空冷平台内部，经空冷平台冷却后的乏汽成为液态水经水泵回到锅炉（5）。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种基于直接空冷电站余热利用的喷管加速热空气推动风机的发电系统，其特征在于：所述喷管形高塔顶部的温度和压强小于喷管形高塔底部的温度和压强。
7.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种基于直接空冷电站余热利用的喷管加速热空气推动风机的发电系统，其特征在于：所述喷管形高塔（3）的内壁面光滑。
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