CN204511530U - 低压蒸汽能量梯级利用的功-热-电联产机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利申请公开了一种低压蒸汽能量梯级利用的功-热-电联产机组，其包括功热汽轮机，功热汽轮机的进汽口与主蒸汽管道连通以接收用于驱动功热汽轮机运转的蒸汽，功热汽轮机的排汽口与排汽管道连通以排出做功后的蒸汽；和异步电机，异步电机的转子相对于异步电机的定子转动，异步电机的转子与功热汽轮机的转子联接以在功热汽轮机的转子的带动下转动以使异步电机的转子的转速大于由异步电机的定子产生的同步转速，设置在异步电机的定子上的异步电机的出线端子经高压开关与汇流母线联接最终并入厂用电系统。本实用新型实现了功热汽轮机拖动异步电机发电，且首次并入厂用电系统的工况，进而节能增效，提高了能源利用率。

Description

低压蒸汽能量梯级利用的功-热-电联产机组

技术领域

本实用新型专利申请涉及能源利用领域，具体涉及一种低压蒸汽能量梯级利用的功-热-电联产机组。

背景技术

目前，我国资源消费量急剧增加，特别是能源资源，环境压力越来越大。为了建设资源节约型和环境友好型社会，国家对有关领域、行业的节能减排提出了明确的任务和要求。在节能方面，提出大力发展循环经济以及倡导提高能源利用率和促进能源的再利用等。

在现有技术中：

1、国内供热机组抽汽量一般为主蒸汽流量的一半，同时为了避免抽汽口隔板、叶片应力产生以及保持功热汽轮机的推力，抽汽一般都从功热汽轮机中压缸末级抽出，此时的汽体可以称为低压蒸汽。通过低、中压缸连通管蝶阀控制压力，保证功热汽轮机的推力及隔板压差的平衡。但是随着机组容量日益增大，中压缸末级参数不断提高，对供热机组来说压差损失同时增大。

2、对于供热改造的功热汽轮机，由于是在纯凝机组基础上进行的改造，一般在中低压联通管进行打孔，抽汽参数比供热机组更高，压差损失更大。

3、对于背压机供热用户，国内目前工业抽汽一般采用0.8-1.3Mpa，直接进入热网加热器损失很大，下游的工业用户使用的蒸汽压力等级不一，也存在很大的压差利用空间。

4、在热力系统中，由于工艺要求，需要较低压力或温度的蒸汽，这就需要将锅炉产生的蒸汽通过减温减压装置转换为符合品位要求的蒸汽。但是高温高压锅炉产生的高品位蒸汽完全通过减温减压的方式人为地将其品位降低使蒸汽的利用价值无谓地降低。

无论是我国北方地区冬季采暖供热还是石化、盐业行业工业用(热)气都普遍存在着上述问题。如何充分利用前述压差，减少能源消耗，促进能源的再利用是企业面临的一个重要问题。

发明内容

为了解决上述问题和压差损失大的现状，本实用新型专利申请实施例提供了一种低压蒸汽能量梯级利用的功-热-电联产机组，其包括：功热汽轮机，所述功热汽轮机的进汽口与主蒸汽管道连通以接收用于驱动所述功热汽轮机运转的抽汽，所述功热汽轮机的排汽口与排汽管道连通以排出做功后的蒸汽；以及异步电机，所述异步电机的转子相对于所述异步电机的定子转动，所述异步电机的转子与所述功热汽轮机的转子联接以在所述功热汽轮机的转子的带动下转动以使所述异步电机的转子的转速大于由所述异步电机的定子产生的同步转速，设置在所述异步电机的定子上的所述异步电机的出线端子经高压开关与汇流母线联接最终并入厂用电系统。

在如上所述的功-热-电联产机组中，优选，所述异步电机转子通过联轴器与所述功热汽轮机转子联接。

在如上所述的功-热-电联产机组中，优选，所述主蒸汽管道与热电厂抽背机组的抽汽口连通。

在如上所述的功-热-电联产机组中，优选，所述主蒸汽管道与所述功热汽轮机的进汽口之间设置第一阀门。

在如上所述的功-热-电联产机组中，优选，所述排汽管道通过功热汽轮机排汽回收装置与低压蒸汽管网连通；所述主蒸汽管道并通过第二阀门经第一减温减压器最终与所述低压蒸汽管网连通。

在如上所述的功-热-电联产机组中，优选，所述排汽管道通过功热汽轮机排汽回收装置与汽水换热器连通以为所述汽水换热器提供热源；所述主蒸汽管道通过第三阀门与第二减温减压器连通且所述第二减温减压器通过第四阀门与所述汽水换热器连通以为所述汽水换热器提供热源；所述供热管网与所述汽水换热器连通以为所述汽水换热器提供冷源，其中，所述汽水换热器用于实现所述热源与所述冷源的换热。

在如上所述的功-热-电联产机组中，优选，所述主蒸汽管道外设置有保温层，所述保温层包括内侧的玻璃棉或硅酸铝纤维毡以及外侧的镀锌铁皮板。

本实用新型专利申请实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过配备具有功热汽轮机以及异步电机的功-热-电联产机组，实现了：首次利用功热汽轮机拖动异步电机发电且将发电产生的电能并入厂用电系统，从而节能增效，降低厂用电率，降低煤耗，提高了能源利用率。

附图说明

图1为本实用新型专利申请实施例提供的一种低压蒸汽能量梯级利用的功-热-电联产机组的结构示意图；

图2为本实用新型专利申请实施例提供的另一种低压蒸汽能量梯级利用的功-热-电联产机组的结构示意图；

其中，图中符号说明如下：

1功热汽轮机、110第一阀门、111第二阀门、112第三阀门、

113第四阀门、12功热汽轮机的转子、11进汽口，14排汽口、

13功热汽轮机排汽回收装置、15第一减温减压器、16汽水换热器、

17第二减温减压器、2异步电机、21异步电机的转子输入端、

23异步电机的转子、25异步电机的出线端子、26异步电机的定子、

27汇流母线、28高压开关、3热电厂抽背机组、4主蒸汽管道、

5排汽管道、7联轴器、9低压蒸汽管网、10厂用电系统、100供热管网。

具体实施方式

为使本实用新型专利申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

参见图1-2，本实用新型专利申请实施例提供了一种低压蒸汽能量梯级利用的功-热-电联产机组，其包括：功热汽轮机1和异步电机2。

具体而言，功热汽轮机1用于接收来自蒸汽发生器的蒸汽，然后在蒸汽的驱动下将蒸汽的能量转换为机械能。

其中，功热汽轮机1的进汽口11通过主蒸汽管道4与蒸汽发生器联接，蒸汽发生器优选为热电厂的抽背机组3，以其抽汽作为功热汽轮机1的汽源。在实际中，蒸汽发生器还可以为锅炉等其他产生蒸汽的蒸汽源。功热汽轮机的排汽口14通过排汽管道5与功热汽轮机排汽回收装置13联接。为了便于控制蒸汽的流量，在主蒸汽管道4与功热汽轮机的进汽口11之间设置第一阀门110；主蒸汽管道还通过第二阀门111与第一减温减压器15联接，第一减温减压器15处理后的蒸汽输送至低压蒸汽管网9。第二阀门111优选为原供汽系统的阀门，如此可使功-热-电联产机组并联于原供汽系统，两者并行运行，对主蒸汽管道的结构与安全性无影响。

在其他的实施例中，参见图2，主蒸汽管道通过第三阀门112与第二减温减压器17联接，第二减温减压器17处理后的蒸汽通过第四阀门113输送至汽水换热器16以为汽水换热器16提供热源，功热汽轮机排汽回收装置13也与汽水换热器16连通以为汽水换热器16提供热源，供热管网100与汽水换热器16连通以为汽水换热器提供冷源，汽水换热器用于实现热源和冷源的换热。第三阀门112优选为原供热系统的阀门，如此可使功-热-电联产机组并联于原供热系统，两者并行运行，对主蒸汽管道的结构与安全性无影响。第一、第二减温减压器均是用于对进入其内的蒸汽进行减温减压处理。

异步电机2用于在功热汽轮机机械能的驱动下发电。异步电机的转子输入端21与功热汽轮机的转子12的输出端联接，优选通过联轴器7联接，如此，功热汽轮机的转子12将蒸汽的能量转化为机械能即驱动异步电机的转子23运转，发电过程中：异步电机内的定子26产生以同步转速转动的旋转磁场，由功热汽轮机拖动，使转子23转速大于同步转速，电网提供的磁力矩的方向必定与转速方向相反，而机械力矩的方向则与转速方向相同，这时就将功热汽轮机的机械能转化为电能。通过设置在异步电机定子26上的异步电机的出线端子25输出电能。异步电机的出线端子25经高压开关28与汇流母线27电联接，汇流母线27与厂用电系统10联接。如此，功热汽轮机的转子12将蒸汽的能量转化为机械能以驱动异步电机的转子23运转，使异步电机作为发电机，由异步电机的出线端子25输出电流并流入汇流母线27，汇流母线与厂用电系统10联接，实现了将蒸汽的能量转化为电能，该电能并入厂用电系统10由企业自用。在这种情况下，异步电机发出的有功功率向厂用电10输送；同时又消耗电网的无功功率作励磁作用，并供应定子26和转子23漏磁所消耗的无功功率。厂用电系统10相当于电源，用于为企业或电厂内的转动机械、维持企业生产的用电负荷以及生活办公照明提供电源。

在功热汽轮机及异步电机定期检修或事故时，需将功热汽轮机1停机。为了避免功热汽轮机的停机对原供热系统或原供汽系统的影响，应同时关闭第一阀门。

由于功-热-电联产机组是将蒸汽的能量转换成机械能，为了降低蒸汽在输送过程的能量损失，在主蒸汽管道外设置有保温层，其包括内侧的高温玻璃棉或硅酸铝纤维毡以及外侧的镀锌铁皮板，该内侧指的是靠近主蒸汽管道外壁，该外侧指的是远离主蒸汽管道外壁。主蒸汽管道的材质优选为15CrMoG。

在功-热-电联产机组实际使用时，有两种工况：正常工作工况、功热汽轮机及发电机检修或事故工况。

在正常工作工况下，开启第一阀门，经进汽口进入的蒸汽在功热汽轮机内驱动功热汽轮机的转子旋转以带动异步电机的转子运转，从而使异步电机的转子相对于异步电机的定子转动并超过异步电机定子产生的同步转速，以使异步电机发电，进而在出线端子产生电压，输出电流并送至汇流母线即功-热-电联产机组的转子驱动异步电机发电，发电产生的电能并入厂用电系统。

也就是说，在正常工况下，在功-热-电联产机组的功热汽轮机的驱动下拖动异步电机发电所发电能并入厂用电系统。此时异步电机的转子的转速大于由异步电机的定子产生的磁场同步转速。

在功热汽轮机及发电机检修或事故工况下，通过断开第一阀门将供-热-电联产机组与原供汽系统或原供热系统的联接断开，不影响原供汽系统或原供热系统的安全运行。

下面以2级额定转速3000r/min、频率为50Hz的异步电机为例对其作为发电机的情况进行说明：

作为电动机时，定子输入线圈绕组频率为50HZ，电压6.3kV(三相，Y接法)，其磁场同步转速为2985r/min，那么，其转子转速小于2985r/min即小于同步速时，作为电动机运行，消耗有功电能。转子转速大于2985r/min即大于同步速时，作为发电机运行，消耗无功电能，发出有功电能。当转子等于2985r/min即等于同步速时，是作为电动机的，但电动机不消耗有功，只消耗大量无功，并且不发出有功电能。异步电机发电时，就是让其转子受到外力牵引转速大于旋转磁场的同步转速就可以发电了，而且电压，频率都会和所联接电网同步。

综上所述，本实用新型专利申请实施例的有益效果如下：

通过配备具有功热汽轮机以及异步电机的功-热-电联产机组，实现了首次利用功热汽轮机拖动异步电机发电且将发电产生的电能并入厂用电系统，从而节能增效，降低厂用电率，降低煤耗，提高了能源利用率。

由技术常识可知，本实用新型专利申请可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型专利申请范围内或在等同于本实用新型专利申请的范围内的改变均被本实用新型专利申请包含。

Claims (7)

1.一种低压蒸汽能量梯级利用的功-热-电联产机组，其特征在于：所述功-热-电联产机组包括：

功热汽轮机，所述功热汽轮机的进汽口与主蒸汽管道连通以接收用于驱动所述功热汽轮机运转的蒸汽，所述功热汽轮机的排汽口与排汽管道连通以排出做功后的蒸汽；以及异步电机，所述异步电机的转子相对于所述异步电机的定子转动，所述异步电机的转子与所述功热汽轮机的转子联接以在所述功热汽轮机的转子的带动下转动以使所述异步电机的转子的转速大于由所述异步电机的定子产生的同步转速，设置在所述异步电机的定子上的所述异步电机的出线端子经高压开关与汇流母线联接最终并入厂用电系统。

2.根据权利要求1所述的功-热-电联产机组，其特征在于，所述异步电机转子通过联轴器与所述功热汽轮机转子联接。

3.根据权利要求1所述的功-热-电联产机组，其特征在于，所述主蒸汽管道与热电厂抽背机组的抽汽口连通。

4.根据权利要求1所述的功-热-电联产机组，其特征在于，所述主蒸汽管道与所述功热汽轮机的进汽口之间设置第一阀门。

5.根据权利要求4所述的功-热-电联产机组，其特征在于，所述排汽管道通过功热汽轮机排汽回收装置与低压蒸汽管网连通；

所述主蒸汽管道并通过第二阀门经第一减温减压器最终与所述低压蒸汽管网连通。

6.根据权利要求4所述的功-热-电联产机组，其特征在于，所述排汽管道通过功热汽轮机排汽回收装置与汽水换热器连通以为所述汽水换热器提供热源；

所述主蒸汽管道通过第三阀门与第二减温减压器连通且所述第二减温减压器通过第四阀门与所述汽水换热器连通以为所述汽水换热器提供热源；

所述供热管网与所述汽水换热器连通以为所述汽水换热器提供冷源；

其中，所述汽水换热器用于实现所述热源与所述冷源的换热。

7.根据权利要求1所述的功-热-电联产机组，其特征在于，所述主蒸汽管道外设置有保温层，所述保温层包括内侧的玻璃棉或硅酸铝纤维毡以及外侧的镀锌铁皮板。