CN204646329U - 蒸汽品质梯级利用的功热机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利申请公开了一种蒸汽品质梯级利用的功热机组，其包括：汽轮机，汽轮机的进汽口与主蒸汽管道连通以接收用于驱动汽轮机运转的蒸汽，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，异步电机的转子相对于异步电机的定子转动，异步电机的转子输入端与汽轮机的转子输出端联接以在汽轮机的转子的带动下旋转，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，异步电机的转子输出端与负载联接以驱动负载运转。本实用新型专利申请通过上述技术方案实现了在对负载做功的同时还能发电，还可单独做动力源使用对负载做功，进而节能降耗，提高了能源利用率。

Description

蒸汽品质梯级利用的功热机组

技术领域

本实用新型专利申请涉及能源利用领域，具体涉及一种蒸汽品质梯级利用的功热机组。

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。

现有技术中，负载例如空气压缩机、风机、泵等主要由电动机驱动，该驱动方式简单，但是对于大型企业来说，例如大型盐及盐化工企业，由电动机驱动负载会消耗大量的电能，因而属于高能耗方式。随着国家节能减排政策的提出，企业为了获得更佳的经济效益需采取措施减少能源消耗。虽然在该类企业内会布置有热电厂，即企业能自己发电供自己使用，但是依然没减少能源消耗，没促进能源的再利用。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型专利申请实施例提供了一种蒸汽品质梯级利用的功热机组，其包括：汽轮机，所述汽轮机的进汽口与主蒸汽管道连通以接收用于驱动所述汽轮机运转的蒸汽，所述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输入端与所述汽轮机的转子输出端联接以在所述汽轮机的转子的带动下旋转，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，所述异步电机的转子输出端与负载联接以驱动所述负载运转。

在如上所述的功热机组中，优选，所述异步电机转子输入端通过第一联轴器与所述汽轮机转子输出端联接。

在如上所述的功热机组中，优选，所述异步电机转子的输出端通过第二联轴器与所述负载联接。

在如上所述的功热机组中，优选，所述异步电机转子的输出端通过带脱口装置的变速箱与所述负载联接。

在如上所述的功热机组中，优选，所述负载为空气压缩机、风机或泵。

在如上所述的功热机组中，优选，所述主蒸汽管道与热电厂抽背机组的排汽口连通。

在如上所述的功热机组中，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：

通过为负载配备具有汽轮机以及异步电机的功热机组，实现了：(1)、对负载做功的同时还能发电；(2)、异步电机可单独做动力源使用对负载做功。进而节能降耗，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蒸汽品质梯级利用的功热机组的结构示意图；

其中，图中符号说明如下：

1汽轮机、110第一阀门、111第二阀门、12汽轮机的转子、11进汽口、

14排汽口、13汽轮机排汽回收装置、15第一减温减压器、2异步电机、

21异步电机的转子输入端、23异步电机的转子、26异步电机的定子、

24异步电机的转子输出端、25异步电机的出线端子、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汽轮机排汽管道、

6负载、7第一联轴器、8第二联轴器、9低压蒸汽管网、10厂用电系统。

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，本实用新型专利申请实施例提供了一种蒸汽品质梯级利用的功热机组，其包括：汽轮机1和异步电机2。

具体而言，汽轮机1用于接收来自蒸汽发生器的高品质蒸汽，然后在蒸汽的驱动下将高品质蒸汽的能量转换为机械能，汽轮机优选为功热汽轮机。

其中，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，为了提高能源利用率，蒸汽发生器优选为热电厂的抽背机组，以其抽汽作为汽轮机1的汽源。在实际中，蒸汽发生器还可以为其他高品质蒸汽源。汽轮机的排汽口14通过排汽管道5与汽轮机排汽回收装置13联接，为了进一步提高能源的利用率，汽轮机排汽回收装置直接连通至低压蒸汽管网9。实际中汽轮机排汽回收装置13还可以与凝结水处理装置连通，凝结水处理装置用于对低压蒸汽管网内的蒸汽进行处理以使蒸汽形成凝结水，凝结水可以回送到热电厂抽背机组，还可以输送至水冷装置中以作为水冷装置所需冷却水的水源。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，主蒸汽管道通过第三阀门与第二减温减压器联接，第二减温减压器处理后的蒸汽通过第四阀门输送至汽水换热器以为汽水换热器提供热源，功热汽轮机排汽回收装置13也与汽水换热器连通以为汽水换热器提供热源，供热管网与汽水换热器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用于在汽轮机机械能的驱动下做功以驱动负载运转和发电。异步电机的转子输入端21与汽轮机的转子12的输出端联接，优选通过第一联轴器7联接，异步电机的转子输出端24与负载6联接，如此，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，又拖动负载做功。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，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。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及生活办公照明提供电源。在异步电机的转子旋转时，带动与转子输出端连接的负载运转。负载可以为空气压缩机、风机或泵，在本实施例中，以负载为空气压缩机为例进行说明。

在汽轮机定期检修或夏天无汽源时，需将汽轮机1进行停机。为了避免汽轮机的停机对空气压缩机的正常运转带来影响，将汽轮机与异步电机之间的第一联轴器7断开，此时使异步电机通过将经厂用电系统10、汇流母线27、高压开关28输入的电能转化为机械能并通过转子输出端输出以对与转子输出端联接的负载做功。即汽轮机正常运转时，通过第一联轴器使异步电机的转子23与汽轮机的转子12联接，以完成动力的传递。在汽轮机定期检修时，通过断开第一联轴器实现切断异步电机的转子23与汽轮机的转子12的联接以切断动力的传递，如此，异步电机的转子输出端24依靠来自厂用电系统10的电能驱动空气压缩机运转，使异步电机作为电动机，从而将电能转化为机械能。在实际应用中，为了便于切断汽轮机转子和异步电机转子之间的动力传递联接，在汽轮机转子和异步电机转子之间还设置有第一离合器。

在负载停用或定期检修时，为了提高汽轮机1的使用效率，在负载(例如空气压缩机)和异步电机的转子输出端24之间设置有第二联轴器8，即异步电机的转子输出端24通过第二联轴器8与负载联接，第二联轴器8用于切断或结合异步电机的转子输出端和负载的联接。将经进汽口进入的蒸汽全部地用于驱动异步电机的转子运转。负载正常运转时，通过第二联轴器8使异步电机的转子输出端与负载联接，以完成动力的传递。在负载停用或定期检修时，通过断开第二联轴器8实现切断异步电机的转子输出端与负载的联接以切断动力的传递，该电能通过与汇流母线电联接的出线端子输出。在实际应用中，为了便于切断异步电机的转子输出端和负载之间的动力传递联接，在异步电机的转子输出端和负载之间还设置有第二离合器。

功热机组的第二联轴器可以由带脱口装置的变速箱代替，异步电机的转子输出端24通过变速箱与负载联接，以在负载转速与异步电机的转子的转速不同的情况下，异步电机更好地驱动负载运转。由于该变速箱配置有脱口装置，因此便于切断异步电机的转子输出端与负载的联接。

由于功热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。

在功热机组实际使用时，有三种工况：正常工作工况、汽轮机检修工况、负载停用或检修工况。

在正常工作工况下，开启阀门，经进汽口进入的蒸汽在汽轮机内驱动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，从而使异步电机做功发电，进而在出线端子产生电压，输出电流，并送至汇流母线最终并入厂用电系统，即功热机组的转子驱动异步电机发电。

同时，在异步电机的转子带动下，异步电机的转子输出端对与其联接的负载做功，也就是说，在正常工况下，在功热机组的汽轮机的驱动下，异步电机既能发电也能对外做功，由于功热机组中汽轮机的选型功率要高于负载的实际负荷，因此，富裕的做功能力将转化为电力，所发电力送入厂用电系统。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。

在汽轮机检修工况下，通过断开第一联轴器将汽轮机的转子和异步电机的转子之间的联接断开，异步电机的接线端子与汇流母线电联接，以在电能的驱动下使异步电机的转子旋转，从而带动与转子输出端连接的负载运转，即此时异步电机作为电动机，将外部(电网)电能转化为机械能以驱动负载运转。也就是说，当功热机组的汽轮机停机检修时，由功热机组的异步电机带动负载，不影响负载的运行。此时异步电机的转子的转速小于由异步电机的定子产生的磁场同步转速。

在负载停用或检修工况下，通过断开第二联轴器将异步电机的转子输出端和负载之间的联接断开，则经进汽口进入汽轮机的蒸汽全部用于驱动异步电机的转子，进而从出线端子输出电流，并送至汇流母线，即此时异步电机作为发电机，用来将蒸汽的全部能量转化为电能。也就是说，当空压机(即空气压缩机)停用或检修期间，解列后的功热机组可独立运行向厂用电系统输送电能。

下面以两级额定转速3000r/min、频率为50Hz的异步电机为例对其作为发电机或电动机的情况进行说明：

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速就可以发电了，而且电压，频率都会自己和所联接的电网同步。

综上所述，本实用新型专利申请实施例的有益效果如下：

通过为负载配备具有汽轮机以及异步电机的功热机组，实现了：(1)、在对负载做功的同时，还能发电；(2)、异步电机可大单独做动力源使用对负载做功。进而节能降耗，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 (10)

1.一种蒸汽品质梯级利用的功热机组，其特征在于：所述功热机组包括：

汽轮机，所述汽轮机的进汽口与主蒸汽管道连通以接收用于驱动所述汽轮机运转的蒸汽，所述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输入端与所述汽轮机的转子输出端联接以在所述汽轮机的转子的带动下旋转，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，所述异步电机的转子输出端与负载联接以驱动所述负载运转。

2.根据权利要求1所述的功热机组，其特征在于，所述异步电机转子输入端通过第一联轴器与所述汽轮机转子输出端联接。

3.根据权利要求1所述的功热机组，其特征在于，所述异步电机转子的输出端通过第二联轴器与所述负载联接。

4.根据权利要求1所述的功热机组，其特征在于，所述异步电机转子的输出端通过带脱口装置的变速箱与所述负载联接。

5.根据权利要求1所述的功热机组，其特征在于，所述负载为空气压缩机、风机或泵。

6.根据权利要求1所述的功热机组，其特征在于，所述主蒸汽管道与热电厂抽背机组的排汽口连通。

7.根据权利要求1所述的功热机组，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。

8.根据权利要求7所述的功热机组，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。

9.根据权利要求7所述的功热机组，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。

10.根据权利要求1所述的功热机组，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。