CN105089723B - 一种饱和蒸汽直接进汽轮机膨胀发电的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种饱和蒸汽直接进汽轮机膨胀发电的装置，属于资源与环境技术领域。该装置包括饱和蒸汽加热系统、气液分离系统、节流混合式结构、冷却水循环结构、除氧系统和连接的管路及附件，节流混合式结构中汽轮机上设有抽气口，抽气口管道连接减压稳压阀，减压稳压阀通过补汽口管道连接补汽混合室，汽轮机连接发电机，疏水扩容器的蒸汽出口通过稳压阀连接混合室。本发明在末级通流部分无除凝水措施的普通汽轮机（透平）条件下，利用饱和蒸汽直接进汽轮机膨胀发电，且确保蒸汽膨胀过程中不产生凝结水或蒸汽含湿量满足经济及安全运行要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种饱和蒸汽直接进汽轮机膨胀发电的装置，尤其是针对现有工业排放的饱和蒸汽余热或其他形式的中低温余热, 太阳能发电，生物质发电、地热发电的资源化利用，属于资源与环境技术领域。
背景技术
我国有大量的余热资源，尤其是各种烟气余热资源具有回收可行性较高，经济性较好的特征。但在钢铁、水泥、烧碱、合成氨、玻璃、硫酸、电石等7个高能耗产业的生产过程中很多中低温烟气余热没有加以回收利用，这些资源可开发利用潜力超过1亿吨煤。目前普遍采用余热锅炉加汽轮机方式来回收烟气余热，但因汽轮机对进口烟气的过热度有一定要求，余热锅炉中必须设置一定的过热段，因过热段管内外换热系数均较低，造成余热锅炉传热面积大，设备初投资很高，从而影响了企业的积极性。此外，许多企业有很多中低压饱和蒸汽无法利用，造成企业能源利用率较低，甚至造成水资源的极大浪费。因此，本技术提出采用饱和蒸汽直接进汽轮机膨胀发电，可简化余热锅炉结构，降低设备造价，或者可高效回收企业多余饱和蒸汽余热。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明通过一种饱和蒸汽直接进汽轮机膨胀发电的装置。本发明要解决的技术问题是：在末级通流部分无除凝水措施的普通汽轮机（透平）条件下，利用饱和蒸汽直接进汽轮机膨胀发电，且确保蒸汽膨胀过程中不产生凝结水或蒸汽含湿量满足经济及安全运行要求，本发明通过以下技术方案实现。
一种饱和蒸汽直接进汽轮机膨胀发电的装置，该装置包括饱和蒸汽加热系统、气液分离系统、节流混合式结构、冷却水循环结构、除氧系统和连接的管路及附件；
所述饱和蒸汽加热系统为余热锅炉1，气液分离系统包括气液分离器5和疏水扩容器13，节流混合式结构包括进汽缸6、抽气口7、补汽口8、减压稳压阀9、补汽混合室10、汽轮机11和发电机12，冷却水循环结构包括水冷冷凝器15、冷却塔16和循环水泵17，除氧系统包括除氧器14；
所述饱和蒸汽加热系统的余热锅炉1顶部设有汽包4，汽包4上设有蒸汽出口3；蒸汽出口3分别管道连接气液分离系统中气液分离器5和除氧系统中的除氧器14，气液分离器5中的饱和蒸汽出口连接节流混合式结构中的汽轮机11的汽缸6，气液分离器5中的凝结水出口连接疏水扩容器13，节流混合式结构中汽轮机11上设有抽气口7，抽气口7管道连接减压稳压阀9，减压稳压阀9通过补汽口8管道连接补汽混合室10，汽轮机11连接发电机12，疏水扩容器13的蒸汽出口通过稳压阀9连接混合室10，疏水扩容器13的凝结水出口连接除氧器14，汽轮机11乏汽出口连接水冷冷凝器15，水冷冷凝器15中的冷却水进口通过循环水泵17连接冷却塔16，水冷冷凝器15中的热水出口连接冷却塔16，水冷冷凝器15中的乏汽出口通过凝结水泵18连接除氧器14，除氧器14的气体出口通过给水泵19连接余热锅炉1的循环蒸汽进口2。
所述节流混合式结构为主蒸汽节流混合式结构时，气液分离系统中气液分离器5中的饱和蒸汽出口分别连接节流混合式结构中的汽轮机11的汽缸6和减压稳压阀9。
该饱和蒸汽直接进汽轮机膨胀发电的装置工作原理：
一、中间抽气节流混合式：饱和蒸汽经进汽缸6进入汽轮机11，饱和蒸汽进行膨胀做功，其干度降低，部分膨胀蒸汽通过抽气口7经减压稳压阀9进行节流降压到某设定压力（如减压后压力为减压前压力的0.6-0.9倍），由热力学定理可知湿蒸汽抽气经等焓节流，其干度会升高甚至变为过热蒸汽，节流后的蒸汽通过补汽口8进入补汽混合室10，和经多级膨胀的湿蒸汽在补气混合室10混合，从而提高汽轮机（透平）末级乏汽干度，避免水滴对叶片的冲蚀。汽轮机（透平）膨胀末级蒸汽为饱和蒸汽或干度符合经济安全标准的湿蒸汽，蒸汽在汽轮机内膨胀发电输出轴功，汽轮机末级乏汽干度符合汽轮机安全运行的标准，从而汽轮机可以安全高效的运行。
二、主蒸汽节流混合式：气液分离器5中的饱和蒸汽出主蒸汽经减压稳压阀9进行节流降压到某设定压力（如减压后压力为减压前压力的0.6-0.9倍），在采用一部分饱和主蒸汽节流情况下，由热力学原理可知，饱和蒸汽经等焓节流后便成为过热蒸汽，且其干度增加，节流后的蒸汽通过补汽口8进入补汽混合室10，和通过进气缸6经多级膨胀的蒸汽在补气混合室10混合，从而提高汽轮机（透平）末级乏汽干度，避免水滴对叶片冲蚀。汽轮机（透平）膨胀末级蒸汽为饱和蒸汽或干度符合经济安全标准的湿蒸汽，蒸汽在汽轮机内膨胀发电输出轴功，汽轮机末级乏汽干度符合汽轮机安全运行的标准，从而汽轮机可以安全高效的运行。
本发明利用饱和蒸汽直接进汽轮机膨胀发电，具有以下有益效果：
（1）饱和蒸汽直接进汽轮机发电，减少了过热段，换热性能提高，设备造价降低，对设备附件的耐热性能和强度要求降低。
（2）饱和蒸汽直接进汽轮机发电，单位时间内流过汽轮机的蒸汽流量增加，有效功耗汽率减小，发电量提高。
（3）进入汽轮机内的饱和蒸汽经膨胀后，部分蒸汽经减压稳压阀节流降压到某设定压力，节流后蒸汽干度提高，未节流蒸汽经膨胀做工后干度降低，节流蒸汽和未节流蒸汽进入补气混合室进行混合，提高膨胀蒸汽干度使其符合汽轮机安全稳定运行的干度范围，从而提高汽轮机（透平）末级乏汽的干度，避免其对叶片的冲腐。
（4）汽轮机（透平）膨胀末级蒸汽的干度较高，汽轮机内部不会产生凝结水，装置不需要设置除凝水措施，汽轮机运行过程中没有凝结水吸附在汽轮机叶片上，汽轮机输出轴功增加。
（5）使用饱和蒸汽发电，能够简化余热锅炉受热面的布置。
附图说明
图1是本发明饱和蒸汽直接进汽轮机膨胀发电的装置示意图；
图2是本发明中间抽气节流混合式结构示意图；
图3是本发明主蒸汽节流混合式结构示意图。
图中各标号：1-余热锅炉，2-循环蒸汽进口，3-蒸汽出口，4-汽包，5-气液分离器，6-进汽缸，7-抽气口，8-补汽口，9-减压稳压阀，10-补汽混合室，11-汽轮机，12-发电机，13-疏水扩容器，14-除氧器，15-水冷冷凝器，16-冷却塔，17-循环水泵，18-凝结水泵，19-给水泵。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1至2所示，该饱和蒸汽直接进汽轮机膨胀发电的装置，该装置包括饱和蒸汽加热系统、气液分离系统、节流混合式结构、冷却水循环结构、除氧系统和连接的管路及附件；
所述饱和蒸汽加热系统为余热锅炉1，气液分离系统包括气液分离器5和疏水扩容器13，节流混合式结构包括进汽缸6、抽气口7、补汽口8、减压稳压阀9、补汽混合室10、汽轮机11和发电机12，冷却水循环结构包括水冷冷凝器15、冷却塔16和循环水泵17，除氧系统包括除氧器14；
所述饱和蒸汽加热系统的余热锅炉1顶部设有汽包4，汽包4上设有蒸汽出口3；蒸汽出口3分别管道连接气液分离系统中气液分离器5和除氧系统中的除氧器14，气液分离器5中的饱和蒸汽出口连接节流混合式结构中的汽轮机11的汽缸6，气液分离器5中的凝结水出口连接疏水扩容器13，节流混合式结构中汽轮机11上设有抽气口7，抽气口7管道连接减压稳压阀9，减压稳压阀9通过补汽口8管道连接补汽混合室10，汽轮机11连接发电机12，疏水扩容器13的蒸汽出口通过稳压阀9连接混合室10，疏水扩容器13的凝结水出口连接除氧器14，汽轮机11乏汽出口连接水冷冷凝器15，水冷冷凝器15中的冷却水进口通过循环水泵17连接冷却塔16，水冷冷凝器15中的热水出口连接冷却塔16，水冷冷凝器15中的乏汽出口通过凝结水泵18连接除氧器14，除氧器14的气体出口通过给水泵19连接余热锅炉1的循环蒸汽进口2。
实施例2
如图1、3所示，该饱和蒸汽直接进汽轮机膨胀发电的装置，该装置包括饱和蒸汽加热系统、气液分离系统、节流混合式结构、冷却水循环结构、除氧系统和连接的管路及附件；
所述饱和蒸汽加热系统为余热锅炉1，气液分离系统包括气液分离器5和疏水扩容器13，节流混合式结构包括进汽缸6、抽气口7、补汽口8、减压稳压阀9、补汽混合室10、汽轮机11和发电机12，冷却水循环结构包括水冷冷凝器15、冷却塔16和循环水泵17，除氧系统包括除氧器14；
所述饱和蒸汽加热系统的余热锅炉1顶部设有汽包4，汽包4上设有蒸汽出口3；蒸汽出口3分别管道连接气液分离系统中气液分离器5和除氧系统中的除氧器14，气液分离器5中的饱和蒸汽出口连接节流混合式结构中的汽轮机11的汽缸6，气液分离器5中的凝结水出口连接疏水扩容器13，节流混合式结构中汽轮机11上设有抽气口7，抽气口7管道连接减压稳压阀9，减压稳压阀9通过补汽口8管道连接补汽混合室10，汽轮机11连接发电机12，疏水扩容器13的蒸汽出口通过稳压阀9连接混合室10，疏水扩容器13的凝结水出口连接除氧器14，汽轮机11乏汽出口连接水冷冷凝器15，水冷冷凝器15中的冷却水进口通过循环水泵17连接冷却塔16，水冷冷凝器15中的热水出口连接冷却塔16，水冷冷凝器15中的乏汽出口通过凝结水泵18连接除氧器14，除氧器14的气体出口通过给水泵19连接余热锅炉1的循环蒸汽进口2；其中节流混合式结构为主蒸汽节流混合式结构时，气液分离系统中气液分离器5中的饱和蒸汽出口分别连接节流混合式结构中的汽轮机11的汽缸6和减压稳压阀9。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (2)
1.一种饱和蒸汽直接进汽轮机膨胀发电的装置，其特征在于：该装置包括饱和蒸汽加热系统、气液分离系统、节流混合式结构、冷却水循环结构、除氧系统和连接的管路及附件；
所述饱和蒸汽加热系统为余热锅炉（1），气液分离系统包括气液分离器（5）和疏水扩容器（13），节流混合式结构包括进汽缸（6）、抽气口（7）、补汽口（8）、减压稳压阀（9）、补汽混合室（10）、汽轮机（11）和发电机（12），冷却水循环结构包括水冷冷凝器（15）、冷却塔（16）和循环水泵（17），除氧系统包括除氧器（14）；
所述饱和蒸汽加热系统的余热锅炉（1）顶部设有汽包（4），汽包（4）上设有蒸汽出口（3）；蒸汽出口（3）分别管道连接气液分离系统中气液分离器（5）和除氧系统中的除氧器（14），气液分离器（5）中的饱和蒸汽出口连接节流混合式结构中的汽轮机（11）的进汽缸（6），气液分离器（5）中的凝结水出口连接疏水扩容器（13），节流混合式结构中汽轮机（11）上设有抽气口（7），抽气口（7）管道连接减压稳压阀（9），减压稳压阀（9）通过补汽口（8）管道连接补汽混合室（10），汽轮机（11）连接发电机（12），疏水扩容器（13）的蒸汽出口通过减压稳压阀（9）连接补汽混合室（10），疏水扩容器（13）的凝结水出口连接除氧器（14），汽轮机（11）乏汽出口连接水冷冷凝器（15），水冷冷凝器（15）中的冷却水进口通过循环水泵（17）连接冷却塔（16），水冷冷凝器（15）中的热水出口连接冷却塔（16），水冷冷凝器（15）中的乏汽出口通过凝结水泵（18）连接除氧器（14），除氧器（14）的气体出口通过给水泵（19）连接余热锅炉（1）的循环蒸汽进口（2）。
2.根据权利要求1所述的饱和蒸汽直接进汽轮机膨胀发电的装置，其特征在于：所述节流混合式结构为主蒸汽节流混合式结构时，抽气口（7）不与减压稳压阀（9）连接，而是气液分离系统中气液分离器（5）中的饱和蒸汽出口分别连接节流混合式结构中的汽轮机（11）的进汽缸（6）和减压稳压阀（9）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20161207 |