CN103375196B - 一种汽轮机发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽轮机发电系统，该发电系统主要利用风能、太阳能等方式为发电系统中的各设备提供电能，并且通过采用变频加热的方式将高压气体加热以获得蒸汽以推动汽轮机做功，从而进行发电，此外，通过汽轮机排出的气体也可通过增压泵加压后继续进行加热以循环利用。本发明涉及的汽轮机发电系统，可广泛用于不同环境以及不同的气候条件下，并且产生稳定的电能，此外，由于采用气体传输或者输送，可减少很多中间环节的能量损失，并且可以实现超长距离的能量传输。
Description
技术领域
本发明涉及一种发电系统，特别地涉及一种利用风能或者太阳能的汽轮机发电系统。
背景技术
人类利用风能和太阳能已经有数千年的历史，在蒸汽机发明以前风能曾经作为重要的动力，用于人类生活的众多方面。风能和太阳能是没有公害的能源之一，而且它取之不尽，用之不竭，其是一种潜力很大的新能源，有人估计过，地球上可用来发电的仅风力资源约有100亿千瓦，几乎是现在全世界水力发电量的10倍。因此，国内外都很重视利用风和太阳能来发电，开发新能源。
现有发电技术中主要是利用汽轮机带动发电机发电，汽轮机是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械，又称蒸汽透平，主要用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。汽轮机的蒸汽来源主要是来自锅炉燃烧煤炭等不可再生资源，产生的热量加热水蒸汽，导入水蒸气到汽轮机中从而进行发电。而目前来看，将太阳能和风能等能源引入到现有发电技术中是否可行，如何将其引入存在技术难题。
此外，由于电能是能量利用最为便捷的高品质能源，传统汽轮机发电技术中的余热发电技术通常采用汽轮机将高压蒸汽的压力能转换为动力驱动发电机发电，汽轮机末端蒸汽采用凉水塔循环冷却，使其末端蒸汽冷凝成水并回到锅炉回水系统，末端蒸汽冷凝过程产生的大量凝结潜热被凉水塔带走放散，此热量通常占总热量的50％以上，这是传统热电效率低的主要原因。如何高效利用汽轮机排出气体的余热的也是提高汽轮机发电效率的重要方面。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供一种汽轮机发电系统，该发电系统主要利用风能、太阳能等方式为发电系统中设备提供电能，并且通过采用变频加热方式将高压气体加热以获得蒸汽以推动汽轮机做功，从而进行发电，此外，通过汽轮机排出的气体也可通过增压泵加压后继续进行加热以循环利用。具体地说：
本发明提供一种汽轮机发电系统，其中汽轮机发电系统包括能量供给单元、送风机以及空压机，其中能量供给单元与送风机和空压机之间电连接以向送风机和空压机提供电能；空压机的出气口通过输气管与高压气罐连接，这样配置地用于将由送风机获取并经空压机压缩后达到9MPa以上的高压气体存储在高压气罐中；该发电系统还包括水泵，在该发电系统中设有水泵与相连接的直流变频空气加热器，该直流变频空气加热器配置地用于将经过水泵的带有水分的高压空气从5℃加热至530℃以实现雾化，并且能量供给单元与直流变频空气加热器电连接以向直流变频空气加热器提供电能；此外，直流变频空气加热器还与汽轮机和发电机依次连接，这样配置地用于将经过直流变频空气加热器的高压高温气体传送至汽轮机中的叶轮以用于做功，并最终通过与汽轮机连接的发电机进行发电。
优选的是，在汽轮机和发电机中可设置有调速器，该调速器配置地用于调节汽轮机的转速。
优选的是，汽轮机的排气口连接至涡轮机，该涡轮机配置地用于将气体快速排出。
优选的是，该涡轮机连接有变频调速电机，该调速电机配置地用于驱动涡轮机并且能够根据不同要求调节涡轮机的转速以调整不同的排量。
优选的是，涡轮机与回收罐和增压泵依次连接，增压泵与直流变频空气加热器通过输气管道连接，其中增压泵配置地用于使排出的气体被迅速加压至9MPa以上后再被传送至直流变频空气加热器进行第二次加热。
优选的是，该能量供给单元向送风机、空压机以及直流变频空气加热器提供电能，并且采用太阳能发电单元、风力发电单元或者磁力发电单元的形式。
优选的是，压缩气体经空压机进行一级压缩或者多级压缩。
优选的是，高压气罐是变体积的或者体积恒定。
优选的是，在高压气罐上设置气压传感器以测量高压气罐中的压力，这样配置地用于当高压气罐中的气体压力稳定后允许气体排出。
通过采用本发明涉及的汽轮机发电系统，可广泛用于不同环境以及不同的气候条件下，从而产生稳定的电能。由于采用气体传输或者输送，减少很多中间环节的能量损失，并且可以实现超长距离的能量传输。
附图说明
图1是本发明所涉及的汽轮机发电系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
图1示出了本发明所涉及的汽轮机发电系统的一实施例，在本实施例中，汽轮机发电系统包括能量供给单元1、送风机2以及空压机3，其中能量供给单元1与送风机2和空压机3之间电连接以向送风机2和空压机3提供电能，该能量供给单元1可采用太阳能发电单元、风力发电单元或者磁力发电单元以向用电设备，例如送风机1或空压机3等提供高达30KW的电能。能量供给单元1还可以采用其他形式，只要能为送风机1或者空压机3等提供稳定的电能即可。能量供给单元1优选地采用风力发电单元的方式，该发电系统可广泛地用于不同的环境以及不同的气候条件下。
空压机3的出气口通过输气管与高压气罐4连接，这样由送风机2获取并经空压机3压缩后达到9MPa以上的高压气体被存储在高压气罐4中，其中压缩气体可经空压机3进行一级压缩或者多级压缩，而高压气罐4可以是变体积的也可以是体积恒定，优选的可在高压气罐4上设置气压传感器以测量高压气罐4中的压力，当高压气罐4中的气体压力稳定后允许气体排出；该发电系统还包括水泵5，水泵5与直流变频空气加热器6相连接，该直流变频空气加热器6用于将经过水泵5的带有水分的高压空气从5℃加热至530℃，从而实现雾化，并且能量供给单元1与直流变频空气加热器6电连接以向直流变频空气加热器6提供电能；直流变频空气加热器6与汽轮机7和发电机9依次连接，这样高压高温气体将被从直流变频空气加热器6通过喷嘴传送至汽轮机7中的叶轮以用于做功，并最终通过与汽轮机连接的发电机9进行为电厂发电，其中在汽轮机7和发电机9中可设置有调速器8，该调速器8用于调节汽轮机7的转速。
在余热回收方面，汽轮机7的排气口连接至涡轮机10，这样高温高压气体经过汽轮机7进行发电后，剩余的气体通过涡轮机10快速地排出，该涡轮机10连接有变频调速电机11，该调速电机11用于驱动涡轮机10并且能够根据不同要求调节涡轮机的转速以调整不同的排量；涡轮机10与回收罐12和增压泵13依次连接，这样通过涡轮机10排出的气体可通过回收罐12被传送至增压泵13，增压泵13使气体被迅速加压至9MPa以上后再被传送至直流变频空气加热器6进行第二次加热，从而使剩余气体得到循环利用。
采用本发明涉及的发电系统，只要调整好高压气体的气压和流量，就可以为汽轮机提供稳定的动力，从而产生稳定的电能。在能量传输方面，由于采用气体传输或者输送，能量传输环节多由硬性连接变为流体传输，减少很多中间环节的能量损失，让能量传输环节更加简单、可靠。此外，由于采用气体传输，可以实现超长距离的能量传输，可实现单机超大容量，解决风能中的不稳定问题。
需要说明的是，按照本发明的汽轮机发电系统的技术方案的范畴包括上述各部分之间的任意组合。
需要说明的是，通过本领域内那些熟练技术人员可以在不偏离发明的范围内作出合适的修改和元素替换。此外，在不偏离本发明教导的基本范围内，许多修改可以作出以适应特定情况或材料。因此，该发明不仅限于披露的具体实施例，但该发明将包括落在本发明应用范围内的所有实施例。
Claims (8)
1.汽轮机发电系统，包括能量供给单元、送风机以及空压机，其中能量供给单元与送风机和空压机之间电连接以向送风机和空压机提供电能；空压机的出气口通过输气管与高压气罐连接，这样配置地用于将由送风机获取并经空压机压缩后达到9MPa以上的高压气体储存在高压气罐中，在高压气罐上设置气压传感器；该发电系统还包括水泵，其特征在于：在该发电系统中设有与水泵相连接的直流变频空气加热器，该直流变频空气加热器配置地用于将经过水泵的带有水分的高压空气从5℃加热至530℃以实现雾化，并且能量供给单元与直流变频空气加热器之间电连接以配置地向直流变频空气加热器提供电能，直流变频空气加热器还与汽轮机和发电机依次连接，这样配置地用于将经过直流变频空气加热器的高压高温气体传送至汽轮机中的叶轮以用于做功，并最终通过发电机进行发电。
2.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于：在汽轮机和发电机之间设置有调速器，该调速器配置地用于调节汽轮机的转速。
3.根据权利要求2所述的发电系统，其特征在于：汽轮机的排气口连接至涡轮机，该涡轮机配置地用于将气体快速排出。
4.根据权利要求3所述的发电系统，其特征在于：该涡轮机连接有变频调速电机，该变频调速电机配置地用于驱动涡轮机并且能够根据不同要求调节涡轮机的转速以调整不同的排量。
5.根据权利要求4所述的发电系统，其特征在于：涡轮机与回收罐和增压泵依次连接，增压泵与直流变频空气加热器通过输气管道连接，其中增压泵配置地用于使排出的气体被迅速加压至9MPa以上后再被传送至直流变频空气加热器进行第二次加热。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的发电系统，其特征在于：该能量供给单元向送风机、空压机以及直流变频空气加热器提供电能，并且采用太阳能发电单元、风力发电单元或者磁力发电单元的形式。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的发电系统，其特征在于：压缩气体经空压机进行一级压缩或者多级压缩。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的发电系统，其特征在于：高压气罐是变体积的或者体积恒定。
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