CN110284933B

CN110284933B - 一种提高小型汽轮机发电系统效率的方法

Info

Publication number: CN110284933B
Application number: CN201811613714.4A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Beijing Runeng Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Hujia Alliance Technology Center LP
Priority date: 2018-08-15
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2020-07-10
Anticipated expiration: 2038-12-27
Also published as: CN110284932A; CN110284933A; CN110284932B

Abstract

本发明涉及一种提高小型汽轮机发电系统效率的方法，涉及带有回热抽气系统的小型汽轮机发电系统，包括降低主蒸汽温度，直到饱和温度，和提高主蒸汽的湿度，从而提高抽汽回热做工的比例，降低汽轮机的冷端损失，提高汽轮机的作功效率。本发明提高小型汽轮机发电系统的效率达到达到5～10％。本发明适用于秸秆电厂、垃圾电厂、地热电厂、海水温差电厂等多种可再生能源的汽轮机发电系统。

Description

一种提高小型汽轮机发电系统效率的方法

技术领域

本发明实施例涉及提高小型蒸汽轮机发电机组热效率的技术领域，尤其涉及一种提高小型汽轮机发电系统效率的方法。

背景技术

本发明涉及的小型汽轮机发电系统，包括秸秆电厂、垃圾电厂、地热电厂、海水温差电厂等多种可再生能源的汽轮机发电系统。

从全球来看，尽管这种小型汽轮机发电系统的总装机容量仍然很小，但是这种小型汽轮机发电系统本身的价值，关键在于改善和保护地球环境。例如秸秆电厂、垃圾电厂可以清除大量的废物，保持干净整洁的地球环境；地热电厂、海水温差电厂可以利用可再生能源在不污染环境的条件下发电。提高该种小型汽轮机发电系统效率，可以提高这些电厂的经济性，有利于这些电厂的现实性和发展。

该种小型汽轮机发电系统，包括热源系统、汽轮机循环系统、冷端系统，完成热能向机械能的转换。再通过与汽轮机驱动的发电机，将机械能转换为电能实现发电。

热源系统完成对水的加热形成蒸汽提供给汽轮机。

汽轮机循环系统包括主蒸汽系统、汽轮机缸体、抽汽回热系统、轴封蒸汽系统。

冷端系统包括在汽轮机低压缸排汽之后布置的凝汽器，将低压缸排出的蒸汽形成冷凝水，并通过凝结水泵和给水泵等将冷凝水送回热源系统，对水进行重新加热，形成可连续工作的的朗肯循环的发电过程。

由凝汽器和对于凝汽器进行冷却的系统，包括冷却塔、空冷岛等不同形式的冷却系统，形成小型热能动力发电机组的冷端系统。

本发明涉及的小型汽轮机发电系统，从热源系统的蒸汽压力而言，根据汽轮机设计的标准，通常为低压(小于1MPa)和中压（1.96~3.92MPa）系统。

本发明涉及的小型汽轮机发电系统的热源系统，包括四种不同的形式：

(a) 秸秆电厂：通过秸秆的燃烧释放热量直接加热水给汽轮机提供蒸汽。

(b) 垃圾电厂：通过生活垃圾的燃烧释放热量直接加热水给汽轮机提供蒸汽。

(c) 地热电厂：通过地热资源的热能的闪蒸或换热，向汽轮机提供水蒸气或低沸点工质的蒸汽。

(d) 海水温差电厂：通过提取高温海水和低温海水，经过与低沸点工质的换热，向汽轮机提供低沸点工质的蒸汽。

现有技术认为保持主蒸汽温度在额定，有利于提高汽轮机的热效率。提高主蒸汽温度的目的是提高汽轮机循环的热效率的同时，可以提高低压缸的排汽干度，避免或降低低压缸末级叶片的水蚀。

目前关于汽轮机循环节能分析的方法，主要有：常规热平衡法、等效焓降法、矩阵法、㶲分析法、循环函数法等。这些已有的各种汽轮机循环热效率的分析方法，基本上都是以假设主蒸汽流量不变的前提下对汽轮机循环的热效率进行分析判断。提高主蒸汽温度符合很多关于提高汽轮机作功效率的理论。例如，提高主蒸汽温度后蒸汽吸热温度提高、蒸汽焓值提高、蒸汽容积流量提高、蒸汽运动速度提高，可以改进蒸汽的作功条件、提高蒸汽的作功效率等，导致这种理论概念被行业普遍认为是合理的。

但是现有理论都是在假设主蒸汽流量不变的前提下得到的。即由于发电机组运行过程中发电功率为设定值，改变主蒸汽温度之后，汽轮机的主蒸汽流量必然变化，例如主蒸汽温度降低，则主蒸汽流量必然上升，由此引起回热抽气流量的上升，而回热抽气流量的做功效率，由于没有冷端损失为100%，因此已有的各种汽轮机循环热效率的分析方法所得出的结论，是不正确的。

发明内容

为解决现有技术存在的上述技术问题，本发明实施例提供了一种提高小型汽轮机发电系统效率的方法，所述汽轮机发电系统包括：热源系统、汽轮机循环系统、冷端系统，其中，所述汽轮机循环系统包括：主蒸汽系统、汽轮机缸体系统、抽汽回热系统以及封轴蒸汽系统，汽轮机的做功介质为水蒸气或其它低沸点的介质，其中，所述汽轮机缸体系统包括高压缸，所述汽轮机缸体系统不包括再热器，其特征在于，所述方法包括：

调整热源系统或汽轮机循环系统的设备状态或运行工况，降低主蒸汽焓值，增加热源系统和汽轮机循环系统的给水量或其它低沸点的介质供给量，回热抽汽量上升，以提高抽汽回热系统的比例，从而提高汽轮机循环的热效率。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种提高小型汽轮机发电系统效率的方法的流程示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种提高小型汽轮机发电系统效率的方法的流程示意图；

图3为本发明实施例三提供的一种提高小型汽轮机发电系统效率的方法的流程示意图；

图4为本发明实施例四提供的一种提高小型汽轮机发电系统效率的方法的流程示意图；

图5为本发明实施例五提供的一种提高小型汽轮机发电系统效率的方法的流程示意图；

图6为本发明实施例六提供的一种提高小型汽轮机发电系统效率的方法的流程示意图；

图7为本发明实施例七提供的一种提高小型汽轮机发电系统效率的方法的流程示意图；

图8为本发明实施例八提供的一种提高小型汽轮机发电系统效率的方法的流程示意图；

图9为本发明实施例九提供的一种提高小型汽轮机发电系统效率的方法的流程示意图；

图10为本发明实施例十提供的一种提高小型汽轮机发电系统效率的方法的流程示意图；

图11为本发明实施例十一提供的一种提高小型汽轮机发电系统效率的方法的流程示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、接口、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统结构、接口、技术的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种提高小型汽轮机发电系统效率的方法。

请参阅图1，图1为本发明实施例一提供的一种提高小型汽轮机发电系统效率的方法的流程示意图。

如图1所示，一种提高小型汽轮机发电系统效率的方法，所述汽轮机发电系统包括：热源系统、汽轮机循环系统、冷端系统，其中，所述汽轮机循环系统包括：主蒸汽系统、汽轮机缸体系统、抽汽回热系统以及封轴蒸汽系统，汽轮机的做功介质为水蒸气或其它低沸点的介质，其中，所述汽轮机缸体系统包括高压缸，所述汽轮机缸体系统不包括再热器，所述方法包括：

S1000：调整热源系统或汽轮机循环系统的设备状态或运行工况，降低主蒸汽焓值，增加热源系统和汽轮机循环系统的给水量或其它低沸点的介质供给量，回热抽汽量上升，以提高抽汽回热的比例，从而提高汽轮机循环的热效率。

实施例二

如图2所示，在实施例一的基础上，所述方法包括：

S1011：调整相关各层燃烧器的燃料量和出力，具体为：增加锅炉下层燃烧器燃料量，减少锅炉上层燃烧器燃料量，以降低主蒸汽温度至主蒸汽额定温度和主蒸汽饱和温度之间；或

S1012：降低燃烧器的倾斜角度，以降低主蒸汽温度至主蒸汽额定温度和主蒸汽饱和温度之间；

降低主蒸汽焓值，以提高抽汽回热的比例，从而提高汽轮机循环的热效率。

实施例三

如图3所示，在实施例一的基础上，所述方法包括：

S1020：取消过热器。

实施例四

如图4所示，在实施例三的基础上，所述方法包括：

S1020：取消过热器；

S2010：将原有的过热器，替换为高温省煤器。

实施例五

如图5所示，在实施例三的基础上，所述方法包括：

S1020：取消过热器；

S2020：增加主蒸汽减温水，使主蒸汽成为焓值低于饱和蒸汽焓值的湿蒸汽。

实施例六

如图6所示，在实施例一的基础上，所述方法包括：

S1030：当做功介质为水时，增大给水泵容量或开大给水泵调节门，以增加热源系统和汽轮机循环系统的给水量。

实施例七

如图7所示，在实施例二的基础上，所述方法包括：

S1011：调整相关各层燃烧器的燃料量和出力，具体为：增加锅炉下层燃烧器燃料量，减少锅炉上层燃烧器燃料量，以降低主蒸汽温度至主蒸汽额定温度和主蒸汽饱和温度之间；S3000：增加汽轮机转子的叶轮级数，以增大汽轮机功率，并提高汽轮机的做功效率；或

S1012：降低燃烧器的倾斜角度，以降低主蒸汽温度至主蒸汽额定温度和主蒸汽饱和温度之间；S3000：增加汽轮机转子的叶轮级数，以增大汽轮机功率，并提高汽轮机的做功效率；

以降低主蒸汽温度至主蒸汽额定温度和主蒸汽饱和温度之间。降低主蒸汽焓值，以提高抽汽回热的比例，从而提高汽轮机循环的热效率。

实施例八

如图8所示，在实施例三的基础上，所述方法包括：

S1020：取消过热器；

S3000：增加汽轮机转子的叶轮级数，以增大汽轮机功率，并提高汽轮机的做功效率。

实施例九

如图9所示，在实施例四的基础上，所述方法包括：

S1020：取消过热器；

S2010：将原有的过热器，替换为高温省煤器；

实施例十

如图10所示，在实施例五的基础上，所述方法包括：

S1020：取消过热器；

S2020：增加主蒸汽减温水，使主蒸汽成为焓值低于饱和蒸汽焓值的湿蒸汽；

实施例十一

如图11所示，在实施例六的基础上，所述方法包括：

S1030：当做功介质为水时，增大给水泵容量或开大给水泵调节门，以增加热源系统和汽轮机循环系统的给水量；

现结合现有技术对本实施例采用的技术方案，以及通过采用该技术方案产生的技术效果进行详细的阐述。具体地：

各种小型蒸汽轮机发电机组的热源系统和汽轮机循环存在差异，本说明书主要以燃煤锅炉热源系统和带有抽汽回热系统的单缸汽轮机循环系统为代表性条件，来阐述相关的技术背景和本发明。

燃煤锅炉的热源系统，由炉膛、水冷壁等形成的蒸发器、对蒸发之后的主蒸汽继续加温达到临界压力以上温度的过热器、通过从汽轮机缸体抽出蒸汽对给水进行加热的回热系统、对进入热源系统的给水初步加热的省煤器等构成。除热源系统、汽轮机循环系统、冷端系统之外，燃煤锅炉机组通常还配置烟气处理系统。

发明人经过十年来设计和编制模拟实际发电机组的锅炉系统、汽轮机系统、冷端系统和DCS系统的发电机组热力性能的计算机仿真系统计算机软件，对发电过程进行了大量的仿真计算，取代了主蒸汽温度的现场试验，并进行了长期的深入的理论研究。发现将主蒸汽温度按照额定温度进行控制，是一种在全球范围内普遍存在的错误认识和技术偏见。

实际上汽轮机做功过程，是蒸汽的内能通过冲击汽轮机转子的过程中，蒸汽的热能向汽轮机转子的机械能的转换过程，是完全可以进行机械运动计算的机械过程，与热力学中的卡诺循环或传热过程，是不同和无关的概念。在这个过程中，问题在于如何降低低压缸排汽的能量，即冷端损失。而冷端损失主要取决于低压缸排出蒸汽的压力、湿度和流量。

简而言之，提高汽轮机循环的效率的直接有效方法是强化回热。

仿真计算说明，对于没有再热过程、具有回热抽汽系统的汽轮机循环，将可以通过降低主蒸汽温度至饱和温度，提高汽轮机效率4~5%。这是因为降低主蒸汽温度，将导致给水量的上升，回热抽汽量的上升，增大回热抽汽系统的作用。

此外，通过主动加大主蒸汽的减温水，使主蒸汽成为湿蒸汽，可以进一步增加回热抽汽量，增大回热抽汽系统的作用，提高汽轮机循环的做功效率。

为了满足给水量上升的需要，有必要开大给水泵的调节门或增大给水泵的容量。开大给水泵调节门或增大给水泵的容量，有利于增加回热抽汽系统的作用，因此可以提高汽轮机循环的效率。

对于汽轮机发电系统进行改进之后，回热抽汽做功增加，汽轮机循环的效率会得到明显的改进。同时，汽轮机低压缸排汽的容积流量明显下降，汽轮机各级的压降明显下降，导致汽轮机进汽调节阀总开度变小。由于增大给水泵的出力，导致蒸汽初始压力上升，可以增加汽轮机叶轮的级数，从而可以进一步增大汽轮机功率和做功效率。

根据本发明对汽轮机的运行进行改变之后，汽轮机的排汽湿度将明显上升。关于汽轮机低压缸末级叶片水蚀和湿蒸汽的对汽轮机作功效率的影响的研究历史，缺乏可靠的实验证明。即没有对处于汽轮机叶轮内部的实际的湿蒸汽进行实际的可以完全认可的观测研究。其原因至少在于蒸汽，即使是湿蒸汽，只要不形成二次水滴，肉眼和任何一般的物理手段都是不能直接观察到的。发明人认为，目前并没有任何有效的直接或间接的观测方法。

由于缺乏实验基础，关于汽轮机低压缸末级叶片水蚀和湿蒸汽的对汽轮机作功效率的影响的很多研究，很可能偏离了湿蒸汽在汽轮机低压缸末级叶片附近的工作级内的基本的事实。

关于蒸汽湿度对汽轮机作工效率的影响问题。以往有些理论认为湿度会降低汽轮机叶轮的作功效率。然而，首先这种理论没有得到实践或试验的验证。其次，即使确实存在，其影响将明显低于想象的水平，其影响的程度的数量级也是很有限的，不能影响本发明的提高汽轮机作功效率的作用的基本水平。

发明人认为，汽轮机低压缸中的蒸汽湿度本身基本不会影响作功效率。这是因为至少对于化石燃料汽轮机中的湿蒸汽，是原本为过热蒸汽，只是由于焓值降低，到低于蒸汽饱和焓值的蒸汽。其物理状态与过热蒸汽应该仍然基本上是相同的，即为均质和同相的气体。此处的同相，指在气体和液体之外的第三种气体——即湿蒸汽分子与干蒸汽分子，形成动态的、均质的没有水滴的气体。

该种湿蒸汽与处于静态条件下会形成凝结水滴的湿蒸汽的物理状态是不同的。首先湿蒸汽在汽轮机中的时间非常短，蒸汽是以100s/m以上的轴向速度向前流动，蒸汽从成为湿蒸汽到离开汽轮机成为低压缸排汽，离开汽轮机仅有不超过0.1s的时间。处于静态条件下湿蒸汽会发生凝结过程形成水滴，因此会导致干蒸汽与湿蒸汽的分离，但是汽轮机中的湿蒸汽由于处于高速剧烈运动和叶片的连续搅拌扰动的过程中，湿蒸汽分子与干蒸汽分子是均匀混合的，并不会凝结后形成水滴。湿蒸汽分子与干蒸汽分子，形成动态的、均质的没有水滴的流体。所谓动态，是指变为水的蒸汽分子的低焓值的分子是不稳定的。

在全部蒸汽分子中，湿蒸汽分子和干蒸汽的分子处于相互转换的动态的过程，因此凝结的蒸汽不会形成独立的相，或者说是蒸汽并不会凝结出水滴。湿蒸汽作为均质同相的气体，在作功的能力上与干蒸汽并没有差异，也不会导致汽轮机工作效率的下降。

关于水蚀问题。应用本发明将造成汽轮机低压缸的排汽湿度的上升，根据传统的水蚀理论将导致末级叶片比较严重的水蚀现象。但是实际上是可以避免的。

汽轮机低压缸末级叶片的确可能出现水蚀现象。但是基于以上关于湿蒸汽不会发生凝结的分析，湿蒸汽不会形成一次水滴，更不会形成二次水滴，因此也并不会损坏汽轮机叶片。以往关于低压缸末级叶片水蚀问题的理论，是由于低压缸末级蒸汽湿度，尤其是二次水滴导致的水蚀现象，这种理论并没有实践的或试验的依据。只是在打开汽轮机缸体之后，观察到的叶片水滴侵蚀，对导致侵蚀的时间和过程并不知道，而对原因进行的直觉的经验性的判断。

这种经验性的判断和理论存在明显的问题。例如，很多水蚀现象出现在低压缸末级叶片的出汽边，甚至是叶片的根部。对于出汽边根部的水蚀，原有理论认为是存在湿蒸汽的倒流。实际上，蒸汽是以100s/m以上的轴向速度向前流动，不会存在倒流。另外，全速核电汽轮机组的高压缸也是在高蒸汽湿度和“二次水滴”的条件下运行，排汽湿度应该在25%以上，明显比一般汽轮机的低压缸的排汽湿度更高，而且如果存在二次水滴，由于核电高压缸末级附近蒸汽的密度低于水的密度两个数量级，二次水滴的运动条件及水蚀机理，与低压缸末级并无本质差异，却从未出现过如一般汽轮机低压缸末级叶片出现的水蚀现象。

核电机组研制过程中，最初最令专家担心的是高压缸的湿蒸汽对叶片的水蚀问题，但是机组投运后并没有出现水蚀。因此，核电机组高压缸的没有出现低压缸末级叶片水蚀的现象，反而证明了高湿度的蒸汽本身是不会对汽轮机叶片造成水蚀问题的。另外，大量利用工业余热的低参数（通常仅有几MPa）的工业余热生成的饱和的湿蒸汽的凝汽式蒸汽发电系统，汽轮机为单缸的湿蒸汽的汽轮机，其排汽湿度高于普通大型发电机组的低压缸的排汽湿度，应该在14%以上，却并没有发生严重的、导致不能正常运行的水蚀现象。因此，汽轮机低压缸末级叶片的水蚀现象，并不是由于蒸汽的本身原有的湿度造成的。

发明人经过研究和实际分析，认为水蚀现象的形成机理，是由于汽轮机会经常性地在阻塞背压工况下运行时，导致的蒸汽的激波效应所造成的。

汽轮机背压的设计，导致阻塞背压只是略低于设计背压，发电机组在凝汽器的冷却介质温度较低的情况下，会发生汽轮机背压在阻塞背压以下运行的现象。

因此，应该说所有发电机组均有可能在环境温度较低的情况下，会发生低于阻塞背压运行的情况。在阻塞工况下，由于蒸汽在经过低压缸末级叶片时达到接近音速，围绕低压缸末级叶片周围发生亚音速激波现象。在激波作用下，蒸汽基本上完全被液化，而且会在共振的过程中对叶片造成严重的侵蚀和损坏。水蚀现象正是在这种情况下形成的。

关于低压缸末级叶片水蚀问题的文献报道表明，水蚀的严重程度的统计性分布的地理性规律与汽轮机所处地域的纬度分布十分吻合，纬度高的北方地区出现的几率偏高，因此与汽轮机的背压实际运行水平和阻塞工况的出现概率强相关。

因此，只要保持汽轮机背压在阻塞背压以上运行，实际低压缸末级叶片蒸汽湿度的上限可以明显提高，并不会发生水蚀现象。

关于防阻塞运行和防阻塞运行规程。保持汽轮机背压在阻塞背压以上运行，即防阻塞运行，在发电机组的实际运行中是完全可以做到的。只是需要根据汽轮机制造厂提供的阻塞背压数据，包括进行严格的测试，制定防阻塞运行规程，即适当保守的运行规定，包括循环水泵或空冷风机加装变频器，循环水泵的台数和转速的控制，和循环水冷水温度的控制等方面。基于变频调速等冷却介质的连续调节能力，可以参照和采用基于专业软件实现的汽轮机运行背压连续优化控制系统（中国发明专利：CN105569748B），就可以完全避免在阻塞背压以下运行，从而既可以实现真空的连续优化控制，即经济效益的最大化，又可以完全避免水蚀。

因此，低压缸末级叶片处蒸汽本身的湿度与水蚀无关。只要做到防阻塞运行，水蚀问题应该完全消失，并不会因为低压缸排汽湿度上升而加重。

另外，几乎所有汽轮机都是在存在水蚀现象的情况下长期正常运行，水蚀问题并不是影响汽轮机运行安全性的决定性影响因素。水蚀问题也并不能妨碍汽轮机降低再热温度、提高排汽湿度的节能方式的正常运行。

但是在实施本发明的过程中，为了照顾到用户对于水蚀的担忧，建议采用防阻塞运行方式的基础上，分步骤的逐渐降低再热温度和提高排汽湿度。

通常汽轮机制造厂设计中，以汽轮机低压缸的排汽湿度12%为设计上限。汽轮机实际设计排汽湿度为6~9%。汽轮机在满负荷下运行时，低压缸的排汽湿度将是最高的，可能达到6~9%。对于一般情况，应该首先考虑以12%为排汽湿度的上限进行降低主蒸汽温度的运行试验。在这种情况下，可以对水蚀的问题进行观测。

如果在这种方式下经过一个月的或其它适当长度的运行时间，在机组停止运行后，包括在不揭缸的条件下，对汽轮机低压缸末级叶片从出汽侧进行水蚀检查。通过对汽轮机低压缸末级叶片的新旧照片进行对比，确定新的水蚀现象没有出现，则可以证明增加湿度并不会导致叶片水蚀。可以进一步提高排汽湿度，加大应用本发明的深度。通过这样的过程，最终实现本发明的深度化的应用。

本发明的本质是提出了通过对汽轮机冷端背压的合理控制、直接避免水蚀的基础上，通过降低主蒸汽温度等不同的方式，提高汽轮机低压缸的排汽湿度，减小汽轮机的冷端损失，提高汽轮机循环热效率的技术路线。

根据这种技术路线，还可以通过增大给水泵容量等多种可能的方式，提高回热系统做功比例，实现汽轮机循环效率的最大化。

本发明降低了主蒸汽温度，以及汽轮机缸体的温度，有利于机组和汽轮机的安全性、可靠性和设备使用寿命的提高。

总之，发明人首先实现了传统发电机组的热源系统、汽轮机循环和DCS系统的热力性能的计算机软件仿真系统。基于该项创新成果的实现，通过应用该软件进行的大量的仿真计算，发现了主热蒸汽温度的热力特性，得到了主蒸汽温度的热效率特性的依据。并经过多年的研究过程，才实现了对主蒸汽温度的热力特性，从发电机组的实际运行的分析，证明这个结论是正确的，即理论上得到了证明。

发明人使用的发电机组热力性能仿真系统软件，其开发过程并不是基于个别企业或个人的努力，而是基于全球范围内从计算机软件行业、到电力DCS企业、“互联网+”时代的信息条件、各种研究机构相关的长期努力的历史性的社会分工合作，因此发明人的工作是基于人类信息技术革命的成果。

正是基于大量的仿真计算和长期的研究而实现的主蒸汽温度的热力特性的理论证明，该仿真研究因此取代了在发电机组实际运行过程中进行小范围和大范围主蒸汽温度调节的首次试验，使该项技术可以通过必要的试验后，进入实际应用。基于这种背景，发明人才能够将该项理论思想呈现给全球的电力行业。发明人的工作是通过借助于信息技术革命时代的手段，唯一能够帮助行业从这种技术偏见中走出来的方法。

发明人对于湿蒸汽对汽轮机作功效率的影响和汽轮机低压缸末级叶片水蚀的分析，是基于独到的发电机组冷端系统的优化方面的理论研究和实践经验，对于理解和实施本发明具有重要的意义，而且有利于用户实施本发明。

本发明的导出，是基于发明人在汽轮机发电工程技术方面，全面的科学研究进展。从发现主蒸汽理论的错误，到抽汽回热热效率增强效应的最大化，到冷端损失的最小化；从蒸汽在汽轮机内的停留时间，到水蚀的激波理论，都具有世界和行业的突破性。作为科学理论的整体，很可能带来小型汽轮机发电技术的效率的历史性的巨大改进。

本发明将实现各种小型蒸汽轮机发电系统更经济、更可靠、更环保，改善全球电力行业的安全可靠性和环境友好性，对保护地球环境具有重要的作用。

电力是未来人类能源的主体模式。本发明对于改进人类的电力生产的科学技术水平，和保护地球环境，具有长期的和重要的指导意义。

实现本发明实施例的优选方式：

关于防阻塞运行和防阻塞运行规程。保持汽轮机背压在阻塞背压以上运行，即防阻塞运行，在发电机组的实际运行中是完全可以做到的。只是需要根据汽轮机制造厂提供的阻塞背压数据，制定防阻塞运行规程，即适当保守的运行规定，包括循环水泵或空冷风机加装变频器，循环水泵的台数和转速的控制，和循环水冷水温度的控制等方面。机组变负荷和抽汽供热会造成机组的阻塞背压随排汽量的变化而变化，这些因素导致跟踪阻塞背压变化，并对冷却介质进行连续可调的控制的需求。因此，建议采用能够保证冷却介质输送功率和发电煤耗的综合成本之和最小的——冷端优化软件系统，以实现冷端系统冷却介质流量的自动控制。

在已建成发电机组上实施本发明，应该注意回热抽汽系统的疏水是否会出现容量不足的问题。

回热抽汽量应该增加30%左右，可能超过原有的汽轮机回热抽汽系统的疏水的容量。

发明人对于湿蒸汽对汽轮机作功效率的影响和汽轮机低压缸末级叶片水蚀的分析，对于理解和实施本发明具有重要的意义，而且有利于用户实施本发明。

本发明的实施方式不限于本说明书介绍的具体方式，而是包括以本发明的理论实质为基础的各种方式。

读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

还应理解，在本发明各实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

本发明的实质是公开了一种主蒸汽温度可以明显降低，甚至主蒸汽可以成为湿蒸汽，汽轮机的做工效率可以明显提高。根据本发明的技术方案，通过降低主蒸汽温度、提高主蒸汽的湿度等多种可能的方式，可以在最大程度上提高汽轮机发电系统的效率，实现汽轮机发电系统的效率的明显提高。本发明的提高汽轮机发电效率的范围，可以在实施和研究实验中得到验证，其潜力是难以限量的。

本发明的适用范围，并不排除采用除水以外的其他作功介质的汽轮机。只要这种介质在工作的过程中存在气态、部分凝结态和完全凝结态的条件。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种提高小型汽轮机发电系统效率的方法，所述汽轮机发电系统包括：热源系统、汽轮机循环系统、冷端系统，其中，所述汽轮机循环系统包括：主蒸汽系统、汽轮机缸体系统、抽汽回热系统以及封轴蒸汽系统，汽轮机的做功介质为水蒸气或其它低沸点的介质，其中，所述汽轮机缸体系统包括高压缸，所述汽轮机缸体系统不包括再热器，其特征在于，所述方法包括：

调整热源系统或汽轮机循环系统的设备状态或运行工况，降低主蒸汽焓值，增加热源系统和汽轮机循环系统的给水量或其它低沸点的介质供给量，回热抽汽量上升，以提高抽汽回热的比例，从而提高汽轮机循环的热效率。

2.根据权利要求1所述的一种提高小型汽轮机发电系统效率的方法，其特征在于，所述调整热源系统或汽轮机循环系统的设备状态或运行工况，包括：

调整相关各层燃烧器的燃料量和出力，具体为：增加锅炉下层燃烧器燃料量，减少锅炉上层燃烧器燃料量；或

降低燃烧器的倾斜角度；

以降低主蒸汽温度至主蒸汽额定温度和主蒸汽饱和温度之间。

3.根据权利要求1所述的一种提高小型汽轮机发电系统效率的方法，其特征在于，所述调整热源系统或汽轮机循环系统的设备状态或运行工况，包括：

取消过热器。

4.根据权利要求3所述的一种提高小型汽轮机发电系统效率的方法，其特征在于，还包括：

将原有的过热器，替换为高温省煤器。

5.根据权利要求3所述的一种提高小型汽轮机发电系统效率的方法，其特征在于，还包括：

增加主蒸汽减温水，使主蒸汽成为焓值低于饱和蒸汽焓值的湿蒸汽。

6.根据权利要求1所述的一种提高小型汽轮机发电系统效率的方法，其特征在于，所述调整热源系统或汽轮机循环系统的设备状态或运行工况，包括：

当做功介质为水时，增大给水泵容量或开大给水泵调节门，以增加热源系统和汽轮机循环系统的给水量。

7.根据权利要求2-6任一项所述的一种提高小型汽轮机发电系统效率的方法，其特征在于，还包括：

增加汽轮机转子的叶轮级数，以增大汽轮机功率，并提高汽轮机的做功效率。