CN104675455A - 提高用太阳能光热/工业余热发电的汽轮发电机组效率的方法及结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种提高用太阳能光热/工业余热发电的汽轮发电机组效率的方法,主要是将传统的单缸、单轴机组改为双缸、双轴、双转速机组,高压缸转速4000rpm~7200rpm,低压缸转速3000rpm或3600rpm;采用中间再热循环,再热压力选择为初压的13%~30%,高压缸动叶片片根径降低15%~55%,叶片有效高度增加50%~140%,回热级数3-10级,大幅度提高了机组效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽轮发电机组,主要用于太阳能光热发电、工业余热发电,属于工业透平技术领域。
背景技术
由于光热发电技术在系统效率、建设规模、负荷稳定性等独特的优势,成为清洁能源发展最快的行业。全球近五年光热发电增长率100%,据IEA预测,到2015 年全球光热发电累计装机将达到24.50GW,2050 年全球太阳能光热发电装机容量将达1089GW。 目前,国外单机最大130MW已投入商业运行,而国内光热发电项目处于快速起步阶段。据《太阳能发电发展中期规划》,2015 年目标是开建光热发电项目100 万千瓦。2020 年的建设目标是300 万千瓦,太阳能光热发电具有巨大的市场前景。据产业信息提供的数据,875前期规划中,10MW等级项目1个,50MW等级项目11个,60MW等级项目2个,100MW等级项目2个。
另一方面,随着节能减排政策的贯彻执行,各种工业余热发电项目也日益增多。
太阳能光热和工业余热发电项目的特点是初始投资高、运行费用低,因此机组运行的效率成为决定投资回报率最关键的因素。
常规的太阳能光热和工业余热发电汽轮机电机组为单缸结构,额定转速3000rpm(频率50Hz)或3600rpm(频率60Hz),存在如下不利机组效率的缺点:
1、单缸机组受轴系跨距限制,通流部分轴向长度有限,通流级数偏少,每级焓降偏高,级速比偏小,偏离了最佳级速比,机组效率未达到最优。
2、太阳能光热和工业余热发电机组的蒸汽参数一般压力较高,温度偏低,且因通流级数少,级间焓降高,温、压差大,导致排汽温度偏低,湿度大,低压段通流水蚀严重,效率低下。
3、太阳能光热和工业余热发电机组功率较小(5MW~125MW),高中压段容积流量较小,叶型损失和部分进汽损失较大,导致高中压通流的效率低下。
4、单缸机组的凝汽器布置在汽缸侧面,排汽路径长且弯折,功率损失大,也会降低机组效率。
另外,单缸机组的汽缸体积大,热容量大,开、停机时间长,而太阳能光热和工业余热发电机组通常要求具有快速启、停功能。
发明内容
本发明的目的之一,是提供一种提高上述汽轮发电机组效率的方法。
本发明的目的之二,是提供一种根据上述方法改进的汽轮发电机组。
实现上述目的技术方案是:
提高用太阳能光热/工业余热发电的汽轮发电机组效率的方法,包括如下技术措施:
-将传统的单缸、单轴结构改为双缸、双轴结构,即汽缸分为高压缸和低压缸,高压缸转速4000rpm~7200rpm,低压缸转速3000rpm或3600rpm;一方面,增大轴系跨度,增加汽轮机做功级数,提高高压缸转速,可使级速比设计在轮周效率最优点,从而提高整个汽轮机效率;速比根据每级反动度选择,保证每级速比在效率最优点;另一方面,可设置尽量多的回热级数,通常设置3~10级,提高蒸汽发生装置的进水温度,减少冷端损失;再一方面,高压缸、低压缸各自的体积、热容量均比原单缸小,利于机组快速启、停;
-采用中间再热循环,高压缸排汽经再热器再次加热后进入低压缸继续做功,再热压力选择为初压的13%~30%,落在循环效率的最优点;以提高机组的平均吸热温度,同时降低排汽湿度,机组的循环效率将显著提高;
-改进高压缸动叶片设计,与常规设计相比,叶片的节圆直径降低,叶片根径降低15%~55%,叶片部分进汽度消失;叶片有效长度增加50%~140%,从而减少叶片的叶型损失,提高整个高压缸的通流效率;
-将凝汽器布置在低压缸尾端,实现轴向排汽,使排汽路径缩短且直顺,减少排汽损失。
根据上述方法,本机组的一种结构是:
一种用太阳能光热/工业余热发电的汽轮发电机组,包括汽轮机和发电机,所述汽轮机包括高压缸和低压缸,其特征在于,所述高压缸的额定转速为4000rpm~7200 rpm,所述低压缸的额定转速为3000rpm或3600rpm;采用中间再热方式,高压缸排汽经再热器再次加热后进入低压缸继续做功;所述发电机布置在高压缸、低压缸之间,其一端联结低压缸,另一端通过变速器联结高压缸。
所述再热蒸汽的压力为初压的13-30%。
所述高压缸的动叶片与常规设计相比,叶片根径降低15%~55%,叶片有效高度增加50%~140%。
所述高压缸和低压缸设有回热抽气口,回热级数3-10级。
本机组的另一种结构是:
一种用太阳能光热/工业余热发电的汽轮发电机组,包括汽轮机和发电机,所述汽轮机包括高压缸和低压缸,其特征在于,所述高压缸的额定转速为4000rpm~7200 rpm,所述低压缸的额定转速为3000rpm或3600rpm;采用中间再热方式,高压缸排汽经再热器再次加热后进入低压缸继续做功;所述发电机布置在高中压缸前端,通过第一变速器联结高压缸的前端,高压缸的后端通过第二变速器联结低压缸。
所述再热蒸汽的压力为初压的13-30%。
所述高压缸的动叶片与常规设计相比,叶片根径降低15%~55%,叶片有效高度增加50%~140%。
所述高压缸和低压缸设有回热抽气口,回热级数3-10级。
本发明的有益效果:
通过上述改进,大幅度提高了用太阳能光热/工业余热发电的汽轮发电机组的效率。
下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1是本发明的一种结构图
图2是本发明的另一种结构图。
具体实施方式
实施例一
参见图1,本用太阳能光热/工业余热发电的汽轮发电机组,包括顺序布置的高压缸1、第一联轴器2、齿轮变速箱3、第二联轴器4、发电机5、第三联轴器6、低压缸7、凝汽器8,以及蒸汽发生装置10和润滑油箱9。
高压缸1的额定转速为4000rpm~7200 rpm,具体转速由叶片通流效率和强度决定,在完成叶片选型后,计算得出。低压缸7的额定转速为3000rpm或3600rpm;采用中间再热方式,高压缸排汽经蒸汽发生装置10的再热器再次加热后进入低压缸7继续做功,再热蒸汽的压力为初压的13-30%。
高压缸1的动叶片与常规设计相比,叶片根径降低15%~55%,叶片有效高度增加50%~140%。
高压缸1和低压缸7均设有回热抽气口,回热级数3-10级。
凝汽器8布置在低压缸7的尾端,实现轴向排汽。
润滑油箱9用于向机组的各个齿轮箱及轴承提供润滑油。
实施例二
参见图2,本用太阳能光热/工业余热发电的汽轮发电机组,包括顺序布置的发电机5、第一联轴器6、第一齿轮变速箱11、第二联轴器12、高压缸1、第三联轴器2、第二齿轮变速箱3、第四联轴器4、低压缸7、凝汽器8,以及蒸汽发生装置10和润滑油箱9。
其余与实施例一相同。
以上实施例优先推荐实施例一,它比实施例二部件少,造价低,结构更紧凑,占地面积小,传动环节少、效率高,功率损失小。
本机组与传统的单缸、单轴机组相比,有如下改进:
-将传统的单缸、单轴结构改为双缸、双轴结构,即汽缸分为高压缸和低压缸,高压缸转速4000rpm~7200rpm,具体转速由叶片通流效率和强度决定,在完成叶片选型后,计算得出。低压缸转速3000rpm或3600rpm;一方面,增大轴系跨度,增加汽轮机做功级数,提高高压缸转速,可使级速比设计在轮周效率最优点,从而提高整个汽轮机效率;速比根据每级反动度选择,保证每级速比在效率最优点;另一方面,可设置尽量多的回热级数,通常设置3~10级,提高蒸汽发生装置的进水温度,减少冷端损失;再一方面,高压缸、低压缸各自的体积、热容量均比原单缸小,利于机组快速启、停;
-采用中间再热循环,高压缸排汽经再热器再次加热后进入低压缸继续做功,再热压力选择为初压的13%~30%,落在循环效率的最优点;以提高机组的平均吸热温度,同时降低排汽湿度,机组的循环效率将显著提高;
-改进高压缸动叶片设计,与常规设计相比,叶片的节圆直径降低,叶片根径降低15%~55%,叶片部分进汽度消失;叶片有效长度增加50%~140%,从而减少叶片的叶型损失,提高整个高压缸的通流效率;
-将凝汽器布置在低压缸尾端,实现轴向排汽,使排汽路径缩短且直顺,减少排汽损失。
Claims (9)
1. 提高用太阳能光热/工业余热发电的汽轮发电机组效率的方法,包括如下技术措施:
-将传统的单缸、单轴结构改为双缸、双轴结构,即汽缸分为高压缸和低压缸,高压缸转速4000rpm~7200rpm,低压缸转速3000rpm或3600rpm;一方面,增大轴系跨度,增加汽轮机做功级数,提高高压缸转速,可使级速比设计在轮周效率最优点,从而提高整个汽轮机效率;速比根据每级反动度选择,保证每级速比在效率最优点;另一方面,可设置尽量多的回热级数,通常设置3~10级,提高蒸汽发生装置的进水温度,减少冷端损失;再一方面,高压缸、低压缸各自的体积、热容量均比原单缸小,利于机组快速启、停;
-采用中间再热循环,高压缸排汽经再热器再次加热后进入低压缸继续做功,再热压力选择为初压的13%~30%,落在循环效率的最优点;以提高机组的平均吸热温度,同时降低排汽湿度,机组的循环效率将显著提高;
-改进高压缸动叶片设计,与常规设计相比,叶片的节圆直径降低,叶片根径降低15%~55%,叶片部分进汽度消失;叶片有效长度增加50%~140%,从而减少叶片的叶型损失,提高整个高压缸的通流效率;
-将凝汽器布置在低压缸尾端,实现轴向排汽,使排汽路径缩短且直顺,减少排汽损失。
2.一种用太阳能光热/工业余热发电的汽轮发电机组,包括汽轮机和发电机,所述汽轮机包括高压缸和低压缸,其特征在于,所述高压缸的额定转速为4000rpm~7200 rpm,所述低压缸的额定转速为3000rpm或3600rpm;采用中间再热方式,高压缸排汽经再热器再次加热后进入低压缸继续做功;所述发电机布置在高压缸、低压缸之间,其一端联结低压缸,另一端通过变速器联结高压缸。
3.如权利要求2所述的用太阳能光热/工业余热发电的汽轮发电机组,其特征在于,所述再热蒸汽的压力为初压的13-30%。
4.如权利要求2所述的用太阳能光热/工业余热发电的汽轮发电机组,其特征在于,所述高压缸的动叶片与常规设计相比,叶片根径降低15%~55%,叶片有效高度增加50%~140%。
5.如权利要求2所述的用太阳能光热/工业余热发电的汽轮发电机组,其特征在于,所述高压缸和低压缸设有回热抽气口,回热级数3-10级。
6.一种用太阳能光热/工业余热发电的汽轮发电机组,包括汽轮机和发电机,所述汽轮机包括高压缸和低压缸,其特征在于,所述高压缸的额定转速为4000rpm~7200 rpm,所述低压缸的额定转速为3000rpm或3600rpm;采用中间再热方式,高压缸排汽经再热器再次加热后进入低压缸继续做功;所述发电机布置在高压缸前端,通过第一变速器联结高压缸的前端,高压缸的后端通过第二变速器联结低压缸。
7.如权利要求6所述的用太阳能光热/工业余热发电的汽轮发电机组,其特征在于,所述再热蒸汽的压力为初压的13-30%。
8.如权利要求6所述的用太阳能光热/工业余热发电的汽轮发电机组,其特征在于,所述高压缸的动叶片与常规设计相比,叶片根径降低15%~55%,叶片有效高度增加50%~140%。
9.如权利要求6所述的用太阳能光热/工业余热发电的汽轮发电机组,其特征在于,所述高压缸和低压缸设有回热抽气口,回热级数3-10级。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106870021A (zh) * | 2015-12-14 | 2017-06-20 | 上海电气电站设备有限公司 | 变转速汽轮机及其供热系统 |
CN107939459A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-04-20 | 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 | 一种太阳能光热发电用50mw等级汽轮机 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6079125A (ja) * | 1983-10-05 | 1985-05-04 | Kiichi Taga | 等温圧縮機を利用するクロ−ズドサイクル動力伝達方式 |
US6101813A (en) * | 1998-04-07 | 2000-08-15 | Moncton Energy Systems Inc. | Electric power generator using a ranking cycle drive and exhaust combustion products as a heat source |
CN102619961A (zh) * | 2012-03-12 | 2012-08-01 | 江苏金通灵流体机械科技股份有限公司 | 汽轮机用双输入高速齿轮变速箱 |
CN202596802U (zh) * | 2011-12-30 | 2012-12-12 | 北京中科华誉能源技术发展有限责任公司 | 蒸汽余压余热发电及平衡供汽供热模块化装置 |
KR20130133502A (ko) * | 2012-05-29 | 2013-12-09 | 현대중공업 주식회사 | 폐열과 가스를 이용한 복합발전장치 |
US8640437B1 (en) * | 2011-02-24 | 2014-02-04 | Florida Turbine Technologies, Inc. | Mini sized combined cycle power plant |
CN204457895U (zh) * | 2015-02-15 | 2015-07-08 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | 用太阳能光热/工业余热发电的汽轮发电机组 |
-
2015
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6079125A (ja) * | 1983-10-05 | 1985-05-04 | Kiichi Taga | 等温圧縮機を利用するクロ−ズドサイクル動力伝達方式 |
US6101813A (en) * | 1998-04-07 | 2000-08-15 | Moncton Energy Systems Inc. | Electric power generator using a ranking cycle drive and exhaust combustion products as a heat source |
US8640437B1 (en) * | 2011-02-24 | 2014-02-04 | Florida Turbine Technologies, Inc. | Mini sized combined cycle power plant |
CN202596802U (zh) * | 2011-12-30 | 2012-12-12 | 北京中科华誉能源技术发展有限责任公司 | 蒸汽余压余热发电及平衡供汽供热模块化装置 |
CN102619961A (zh) * | 2012-03-12 | 2012-08-01 | 江苏金通灵流体机械科技股份有限公司 | 汽轮机用双输入高速齿轮变速箱 |
KR20130133502A (ko) * | 2012-05-29 | 2013-12-09 | 현대중공업 주식회사 | 폐열과 가스를 이용한 복합발전장치 |
CN204457895U (zh) * | 2015-02-15 | 2015-07-08 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | 用太阳能光热/工业余热发电的汽轮发电机组 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106870021A (zh) * | 2015-12-14 | 2017-06-20 | 上海电气电站设备有限公司 | 变转速汽轮机及其供热系统 |
CN107939459A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-04-20 | 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 | 一种太阳能光热发电用50mw等级汽轮机 |
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