CN114412598A - 一种利用蒸汽压差实现蒸汽输送过程中涡流发电的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及涡流发电技术领域，具体公开了一种利用蒸汽压差实现蒸汽输送过程中涡流发电的工艺，本发明主要通过获取热网监控系统的供热运行数据及热用户侧的实测蒸汽参数进行数据统计分析，得出蒸汽供热余能总量后制定涡流发电动力源采集路线，根据采集路线安装减温减压装置，再将减温减压装置与螺杆膨胀机连通，得到发电动力源，发电动力源与涡轮发电机连通，完成涡流发电与涡轮发电机连通，在蒸汽输送过程中，满足热用户蒸汽使用要求的基础上，利用蒸汽压差余能，提高蒸汽能利用效率；通过在蒸汽输送过程中对蒸汽压差余能进行利用，有副产电能的经济机会，降低蒸汽压力能的浪费。
Description
技术领域
本发明属于涡轮发电技术领域，具体涉及一种利用蒸汽压差实现蒸汽输送过程中涡流发电的工艺。
背景技术
由于集中式工业园区供热模式，同一主管线上的热用户对于蒸汽参数的要求不一，为了满足所有热用户的生产需要，必须将整个主管线的蒸汽参数提高到最高用户需求的标准上，而对于不需要高蒸汽参数的用户来说，这无疑是一种热的浪费。国内目前对蒸汽节能关注较少，所做工作主要是优化疏水、管道设计、降压阀组效率等方面，忽视了被浪费掉的大量蒸汽压力能的利用。为此，我们提出一种利用蒸汽压差实现蒸汽输送过程中涡流发电的工艺来解决上述存在的问题，使其可以利用蒸汽的余能做功进行分布式发电，则可以提高能源的利用效率，降低社会总能耗，绿色生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用蒸汽压差实现蒸汽输送过程中涡流发电的工艺，使其在蒸汽输送过程中，满足热用户蒸汽使用要求的基础上，利用蒸汽压差余能，提高蒸汽能利用效率，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种利用蒸汽压差实现蒸汽输送过程中涡流发电的工艺，包括如下步骤：
S1、通过物联网获取热网监控系统的供热运行数据及热用户侧的实测蒸汽参数进行数据统计分析，得到蒸汽供热余能总量；
S2、根据蒸汽供热余能总量制定涡流发电动力源采集路线，得到设备安装位置；
S3、根据设备安装位置安装减温减压装置，并在减温减压装置的一端通过排气管与螺杆膨胀机连通，得到发电动力源；
S4、将发电动力源与涡轮发电机连通，完成涡流发电。
优选的，步骤1中所述热网监控系统包括监控中心服务器、计算机、GPRS无线数据传输设备和流量计算仪，所述计算机与监控中服务器电性连接，所述监控中心服务器分别与GPRS无线数据传输设备和流量计算仪电性连接，所述热网监控系统适用于远程监测蒸汽输送中的地热井水位、取水流量、取水温度、回水流量和回水温度信息，支持远程充值地热资源费，可远程控制地热井允许取水和禁止取水，实现节水、节能、收费的目的。
优选的，所述蒸汽供热余能总量在计算时根据生产情况计算管网上各汽源参数和蒸汽用户需求，计算对应工况下各管段的冷凝损失，并求和得到整体管网冷凝损失，使得在满足管网上所有蒸汽用户需求的前提上，余能回收利用量最大，从而节约企业能源成本。
优选的，步骤2中所述设备安装位置是指蒸汽输送管道出现蒸汽压差的位置，蒸汽压差是在密闭条件中，在一定温度下，与固体或液体处于相平衡的蒸气所具有的压强，蒸汽压差的计算公式为：
d Inp/d(1/T)＝-H(v)/(R*Z(v))
其中，p为蒸气压，H(v)为蒸发潜热，Z(v)为饱和蒸汽压缩因子与饱和液体压缩因子之差。
优选的，步骤3中所述减温减压装置包括减压系统、减温系统和安全防护设备，所述减压系统和减温系统安装在安全防护设备的内部，所述减压系统和减温系统的一端均连接有热力调节仪表，蒸汽输送管道的一次蒸汽通过减压系统将压力减至设定压力，减温水从经喷嘴喷射入蒸汽管道内，使减压后的一次蒸汽降温转换为二次蒸汽。
优选的，一次蒸汽降温转换为二次蒸汽转换公式为：
hssqmss＝hspqmsp+hwqmw
其中，hss为二次蒸汽比焓，qmss为二次蒸汽质量流量，hsp为一次蒸汽比焓，qmsp为一次蒸汽质量流量，hw为减温水比焓，qmw减温水质量流量。
优选的，步骤3中所述螺杆膨胀机包括螺杆转子、缸体、轴承、同步齿轮和密封组件，所述螺杆转子通过轴承安装在缸体的内部，所述同步齿轮安装在螺杆转子的外部，所述密封组件位于缸体的一端，所述缸体设置为两组，所述螺杆转子与缸体呈对应设置，一组所述螺杆转子上的同步齿轮为凸齿轮，另一组所述螺杆转子上的同步齿轮为凹齿轮，两组所述同步齿轮啮合。
优选的，所述螺杆膨胀机的膨胀过程包括吸气、膨胀和排气，具体为高压气体由吸气口分别进入两个螺杆转子形成的V字形齿间容积，推动两个螺杆转子相背方向旋转，同时两个齿间容积不断扩大，当齿间容积后面一齿切断吸气孔时，开始膨胀，在压力差的作用下，形成一定的转矩，两个螺杆转子朝着相互背离方向转动，齿间容积变大，气体膨胀，螺杆转子旋转对外作功，转子继续回转，当两个具间容积脱离时，开始排气，齿间容积与排气孔接通，两个齿间容积因齿的侵入不断缩小，将膨胀后的气体往排气端推赶。
优选的，所述螺杆膨胀机设置为全流动力设备，可适用于过热蒸汽和饱和蒸汽，所述螺杆转子的转速设置为1500-3000r/min，所述螺杆膨胀机的功率设置为50-1500kw。
优选的，步骤4中所述涡轮发电机包括涡轮机、发电机和循环泵，所述涡轮机、发电机和循环泵为同轴设置，所述涡轮机的转速设置为12000-21000r/min，所述发电机包括同步无刷和换向器实心的转子。
本发明提出的一种利用蒸汽压差实现蒸汽输送过程中涡流发电的工艺，与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明通过获取热网监控系统的供热运行数据及热用户侧的实测蒸汽参数进行数据统计分析，得出蒸汽供热余能总量后制定涡流发电动力源采集路线，根据采集路线安装减温减压装置，再将减温减压装置与螺杆膨胀机连通，得到发电动力源并与涡轮发电机连通，在蒸汽输送过程中，满足热用户蒸汽使用要求的基础上，利用蒸汽压差余能，提高蒸汽能利用效率。
2、本发明通过在蒸汽输送过程中对蒸汽压差余能进行利用，有副产电能的经济机会，降低蒸汽压力能的浪费。
附图说明
图1为本发明的流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种利用蒸汽压差实现蒸汽输送过程中涡流发电的工艺，包括如下步骤：
S1、通过物联网获取热网监控系统的供热运行数据及热用户侧的实测蒸汽参数进行数据统计分析，得到蒸汽供热余能总量；
其中，热网监控系统包括监控中心服务器、计算机、GPRS无线数据传输设备和流量计算仪，计算机与监控中服务器电性连接，监控中心服务器分别与GPRS无线数据传输设备和流量计算仪电性连接，热网监控系统适用于远程监测蒸汽输送中的地热井水位、取水流量、取水温度、回水流量和回水温度信息，支持远程充值地热资源费，可远程控制地热井允许取水和禁止取水，实现节水、节能、收费的目的；
蒸汽供热余能总量在计算时根据生产情况计算管网上各汽源参数和蒸汽用户需求，计算对应工况下各管段的冷凝损失，并求和得到整体管网冷凝损失，使得在满足管网上所有蒸汽用户需求的前提上，余能回收利用量最大，从而节约企业能源成本。
S2、根据蒸汽供热余能总量制定涡流发电动力源采集路线，得到设备安装位置；
其中，设备安装位置是指蒸汽输送管道出现蒸汽压差的位置，蒸汽压差是在密闭条件中，在一定温度下，与固体或液体处于相平衡的蒸气所具有的压强，蒸汽压差的计算公式为：
d Inp/d(1/T)＝-H(v)/(R*Z(v))
其中，p为蒸气压，H(v)为蒸发潜热，Z(v)为饱和蒸汽压缩因子与饱和液体压缩因子之差。
S3、根据设备安装位置安装减温减压装置，并在减温减压装置的一端通过排气管与螺杆膨胀机连通，得到发电动力源；
其中，减温减压装置包括减压系统、减温系统和安全防护设备，减压系统和减温系统安装在安全防护设备的内部，减压系统和减温系统的一端均连接有热力调节仪表，蒸汽输送管道的一次蒸汽通过减压系统将压力减至设定压力，减温水从经喷嘴喷射入蒸汽管道内，使减压后的一次蒸汽降温转换为二次蒸汽；
一次蒸汽降温转换为二次蒸汽转换公式为：
hssqmss＝hspqmsp+hwqmw
其中，hss为二次蒸汽比焓，qmss为二次蒸汽质量流量，hsp为一次蒸汽比焓，qmsp为一次蒸汽质量流量，hw为减温水比焓，qmw减温水质量流量。
其中，螺杆膨胀机包括螺杆转子、缸体、轴承、同步齿轮和密封组件，螺杆转子通过轴承安装在缸体的内部，同步齿轮安装在螺杆转子的外部，密封组件位于缸体的一端，缸体设置为两组，螺杆转子与缸体呈对应设置，一组螺杆转子上的同步齿轮为凸齿轮，另一组螺杆转子上的同步齿轮为凹齿轮，两组同步齿轮啮合。
螺杆膨胀机的膨胀过程包括吸气、膨胀和排气，具体为高压气体由吸气口分别进入两个螺杆转子形成的V字形齿间容积，推动两个螺杆转子相背方向旋转，同时两个齿间容积不断扩大，当齿间容积后面一齿切断吸气孔时，开始膨胀，在压力差的作用下，形成一定的转矩，两个螺杆转子朝着相互背离方向转动，齿间容积变大，气体膨胀，螺杆转子旋转对外作功，转子继续回转，当两个具间容积脱离时，开始排气，齿间容积与排气孔接通，两个齿间容积因齿的侵入不断缩小，将膨胀后的气体往排气端推赶。
螺杆膨胀机设置为全流动力设备，可适用于过热蒸汽和饱和蒸汽，螺杆转子的转速设置为1500-3000r/min，螺杆膨胀机的功率设置为50-1500kw。
S4、将发电动力源与涡轮发电机连通，完成涡流发电；
其中，涡轮发电机包括涡轮机、发电机和循环泵，涡轮机、发电机和循环泵为同轴设置，涡轮机的转速设置为12000-21000r/min，发电机包括同步无刷和换向器实心的转子。
综上，通过获取热网监控系统的供热运行数据及热用户侧的实测蒸汽参数进行数据统计分析，得出蒸汽供热余能总量后制定涡流发电动力源采集路线，根据采集路线安装减温减压装置，再将减温减压装置与螺杆膨胀机连通，得到发电动力源并与涡轮发电机连通，在蒸汽输送过程中，满足热用户蒸汽使用要求的基础上，利用蒸汽压差余能，提高蒸汽能利用效率，通过在蒸汽输送过程中对蒸汽压差余能进行利用，有副产电能的经济机会，降低蒸汽压力能的浪费。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种利用蒸汽压差实现蒸汽输送过程中涡流发电的工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1、通过物联网获取热网监控系统的供热运行数据及热用户侧的实测蒸汽参数进行数据统计分析，得到蒸汽供热余能总量；
S2、根据蒸汽供热余能总量制定涡流发电动力源采集路线，得到设备安装位置；
S3、根据设备安装位置安装减温减压装置，并在减温减压装置的一端通过排气管与螺杆膨胀机连通，得到发电动力源；
S4、将发电动力源与涡轮发电机连通，完成涡流发电。
2.根据权利要求1所述的一种利用蒸汽压差实现蒸汽输送过程中涡流发电的工艺，其特征在于：步骤1中所述热网监控系统包括监控中心服务器、计算机、GPRS无线数据传输设备和流量计算仪，所述计算机与监控中服务器电性连接，所述监控中心服务器分别与GPRS无线数据传输设备和流量计算仪电性连接，所述热网监控系统适用于远程监测蒸汽输送中的地热井水位、取水流量、取水温度、回水流量和回水温度信息，支持远程充值地热资源费，可远程控制地热井允许取水和禁止取水，实现节水、节能、收费的目的。
3.根据权利要求2所述的一种利用蒸汽压差实现蒸汽输送过程中涡流发电的工艺，其特征在于：所述蒸汽供热余能总量在计算时根据生产情况计算管网上各汽源参数和蒸汽用户需求，计算对应工况下各管段的冷凝损失，并求和得到整体管网冷凝损失，使得在满足管网上所有蒸汽用户需求的前提上，余能回收利用量最大，从而节约企业能源成本。
4.根据权利要求1所述的一种利用蒸汽压差实现蒸汽输送过程中涡流发电的工艺，其特征在于：步骤2中所述设备安装位置是指蒸汽输送管道出现蒸汽压差的位置，蒸汽压差是在密闭条件中，在一定温度下，与固体或液体处于相平衡的蒸气所具有的压强，蒸汽压差的计算公式为：
d Inp/d(1/T)＝-H(v)/(R*Z(v))
其中，p为蒸气压，H(v)为蒸发潜热，Z(v)为饱和蒸汽压缩因子与饱和液体压缩因子之差。
5.根据权利要求1所述的一种利用蒸汽压差实现蒸汽输送过程中涡流发电的工艺，其特征在于：步骤3中所述减温减压装置包括减压系统、减温系统和安全防护设备，所述减压系统和减温系统安装在安全防护设备的内部，所述减压系统和减温系统的一端均连接有热力调节仪表，蒸汽输送管道的一次蒸汽通过减压系统将压力减至设定压力，减温水从经喷嘴喷射入蒸汽管道内，使减压后的一次蒸汽降温转换为二次蒸汽。
6.根据权利要求5所述的一种利用蒸汽压差实现蒸汽输送过程中涡流发电的工艺，其特征在于：一次蒸汽降温转换为二次蒸汽转换公式为：
hssqmss＝hspqmsp+hwqmw
其中，hss为二次蒸汽比焓，qmss为二次蒸汽质量流量，hsp为一次蒸汽比焓，qmsp为一次蒸汽质量流量，hw为减温水比焓，qmw减温水质量流量。
7.根据权利要求1所述的一种利用蒸汽压差实现蒸汽输送过程中涡流发电的工艺，其特征在于：步骤3中所述螺杆膨胀机包括螺杆转子、缸体、轴承、同步齿轮和密封组件，所述螺杆转子通过轴承安装在缸体的内部，所述同步齿轮安装在螺杆转子的外部，所述密封组件位于缸体的一端，所述缸体设置为两组，所述螺杆转子与缸体呈对应设置，一组所述螺杆转子上的同步齿轮为凸齿轮，另一组所述螺杆转子上的同步齿轮为凹齿轮，两组所述同步齿轮啮合。
8.根据权利要求7所述的一种利用蒸汽压差实现蒸汽输送过程中涡流发电的工艺，其特征在于：所述螺杆膨胀机的膨胀过程包括吸气、膨胀和排气，具体为高压气体由吸气口分别进入两个螺杆转子形成的V字形齿间容积，推动两个螺杆转子相背方向旋转，同时两个齿间容积不断扩大，当齿间容积后面一齿切断吸气孔时，开始膨胀，在压力差的作用下，形成一定的转矩，两个螺杆转子朝着相互背离方向转动，齿间容积变大，气体膨胀，螺杆转子旋转对外作功，转子继续回转，当两个具间容积脱离时，开始排气，齿间容积与排气孔接通，两个齿间容积因齿的侵入不断缩小，将膨胀后的气体往排气端推赶。
9.根据权利要求7所述的一种利用蒸汽压差实现蒸汽输送过程中涡流发电的工艺，其特征在于：所述螺杆膨胀机设置为全流动力设备，可适用于过热蒸汽和饱和蒸汽，所述螺杆转子的转速设置为1500-3000r/min，所述螺杆膨胀机的功率设置为50-1500kw。
10.根据权利要求1所述的一种利用蒸汽压差实现蒸汽输送过程中涡流发电的工艺，其特征在于：步骤4中所述涡轮发电机包括涡轮机、发电机和循环泵，所述涡轮机、发电机和循环泵为同轴设置，所述涡轮机的转速设置为12000-21000r/min，所述发电机包括同步无刷和换向器实心的转子。
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