CN205477772U - 一种减温减压汽轮机装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种减温减压汽轮机装置，包括汽轮机本体、控制阀、旁通阀、排汽阀和调节控制系统，沿蒸汽流动方向，所述控制阀、汽轮机本体和排汽阀依次相连形成汽轮机旁路，所述旁通阀和汽轮机旁路并联形成并联管路，并联管路的入口端设有调节阀，出口端设置有连接至调节控制系统的压力传感器，汽轮机本体和调节控制系统之间设有转速传感器，所述调节控制系统能够通过压力传感器和转速传感器的反馈值调节控制阀、旁通阀以及调节阀的开度。本实用新型能够实现蒸汽能量的梯级利用并同时满足下游用户对蒸汽压力、温度和流量的需求。

Description

一种减温减压汽轮机装置

技术领域

本实用新型涉及节能减排和能量的梯级利用，具体涉及一种减温减压汽轮机装置。

背景技术

减温减压器是一种将高温高压蒸汽转化为低温低压蒸汽的装置，因其参数匹配方便、运行灵活、结构紧凑、可无人值守等优点，在能源、化工和电力等工业生产领域得到了广泛应用。然而，该装置采用节流和喷水蒸发方法直接降低能量的品质，造成大量的可用能损失(火用损)，实际上是对能源的巨大浪费。下面以一个例子来进行说明：某一化工企业，通过减温减压器将流量为60t/h、压力和温度分别为3.43MPa和435℃的高品位蒸汽转化为2.35MPa的饱和蒸汽。若采用一台背压式汽轮机和减温装置来替代减温减压器，可以将其中约1.2MW的热能转化为高品位的电能，这相当于每年可节约2520吨标准煤，每年可减少6570吨二氧化碳排放。我国已成为世界上最大的能源消费国，在工业领域，减温减压器的使用量是非常惊人的，若使用背压式汽轮机来代替这些减温减压器，实现能量的梯级利用，将产生巨大的经济效益和社会效益，对建设资源节约型和环境友好型社会具有重大意义。

然而，常规的背压式汽轮机的排汽压力、温度和流量具有固定的匹配关系，若要同时满足蒸汽用户对这三个参数的要求，需要与一套减温减压器或减温器搭配使用。另外，汽轮机需要定期检修，也会出现无法预期的故障，为满足工业生产的连续性，还需要配置一套备用的减温减压器。因此，整个系统将变得非常复杂，投资也很高。显然，如何简化系统和降低成本是目前急需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种减温减压汽轮机装置，以克服上述现有技术存在的缺陷，本实用新型能够实现蒸汽能量的梯级利用并同时满足下游用户对蒸汽压力、温度和流量的需求。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种减温减压汽轮机装置，包括汽轮机本体、控制阀、旁通阀、排汽阀和调节控制系统，沿蒸汽流动方向，所述控制阀、汽轮机本体和排汽阀依次相连形成汽轮机旁路，所述旁通阀和汽轮机旁路并联形成并联管路，并联管路的入口端设有调节阀，出口端设置有连接至调节控制系统的压力传感器，汽轮机本体和调节控制系统之间设有转速传感器，所述调节控制系统能够通过压力传感器和转速传感器的反馈值调节控制阀、旁通阀以及调节阀的开度。

进一步地，并联管路的出口端设有减温装置，压力传感器连接在减温装置的出口端和调节控制系统之间，且减温装置的出口端和调节控制系统之间还设有温度传感器，所述调节控制系统能够通过压力传感器、温度传感器和转速传感器的反馈值调节控制阀、旁通阀以及调节阀的开度。

进一步地，减温装置中设有雾化器，雾化器连接至高压水管路，减温装置上还连接有疏水管路。

进一步地，高压水管路上设有给水阀，疏水管路上设有疏水阀。

进一步地，汽轮机本体为背压式汽轮机。

进一步地，汽轮机本体的功率输出轴连接至动力设备。

进一步地，汽轮机本体的功率输出轴通过齿轮箱连接至动力设备。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型通过对汽轮机本体、调节阀、控制阀、旁通阀、排汽阀和调节控制系统的集成优化，使其兼具背压式汽轮机的能量梯级利用功能和汽轮机停机时替代减温减压器的功能，实现发电效率最大化和热负荷调节的灵活性，以及汽轮机紧急停机时蒸汽从背压式汽轮机的发电-供热功能到减温减压功能的无缝转换。由于所有功能都是同一套调节和控制系统进行调控，使得整个系统大大简化，设备的集成度提高，操作、控制简单。由于汽轮机调节系统的精度高于目前常用的减温减压装置，该装置直接通过汽轮机调节系统对供热压力和温度进行调节，减少了一套调节控制系统和减压调节阀，调节精度和可靠性也获得提升、系统成本降低。另外本实用新型对加速现有减温减压器的节能改造，设资源节约型和环境友好型社会具有重大意义。

附图说明

图1是本实用新型的减温减压汽轮机装置示意图；

图2是图1中减温装置示意图；

图3是省略减温装置后的减温减压汽轮机装置示意图；

图4是实施例1的减温减压汽轮机装置示意图；

图5是实施例2的减温减压汽轮机装置示意图。

其中，1、汽轮机本体；2、调节阀；3、控制阀；4、旁通阀；5、减温装置；6、排汽阀；7、调节控制系统；8、齿轮箱；9、动力设备；10、雾化器；11、给水阀；12、疏水阀；13、温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述：

参见图1至图5，一种减温减压汽轮机装置，包括汽轮机本体1、调节阀2、控制阀3、旁通阀4、减温装置5、排汽阀6和调节控制系统7，沿蒸汽流动方向，控制阀3、汽轮机本体1和排汽阀6依次相连，旁通阀4与控制阀3、汽轮机本体1和排汽阀6三个部件是并联关系，调节阀2位于并联关系的上游，而减温装置5位于并联关系的下游，调节控制系统7负责对各个阀门以及与本装置配套的其它控制对象进行调节和控制。

当蒸汽流量低于汽轮机本体1的最大设计流量时，控制阀3和排汽阀6全开，旁通阀4全关，排汽压力通过调节阀2控制，此时该装置具有减温减压和能量梯级利用的双重功能，节能效果最佳。

当蒸汽流量超过汽轮机本体1的最大设计流量时，控制阀3和排汽阀6全开，旁通阀4部分开启，排汽压力通过调节阀2和旁通阀4共同控制，此时该装置具有减温减压和部分能量梯级利用的功能，输出的机械能最大。

当汽轮机本体1出现故障或正常检修期间，控制阀3和排汽阀6全关，排汽压力通过调节阀2和旁通阀4共同控制，此时该装置仅具有减温减压的功能。

下面对本实用新型的实施过程作进一步详细描述：

汽轮机本体1是指将蒸汽压降和温降能量转化为机械能以实现能量梯级利用的主要装置，其可选择的参数范围是：可利用的蒸汽温降大于30℃；可利用的蒸汽压降大于2bar或压比大于0.9；可利用的蒸汽流量超过2t/h。所述压降是指该装置前蒸汽(高压蒸汽)总压与用户需要的蒸汽(低压蒸汽)总压之差，所述温降是指高压蒸汽总温与低压蒸汽总温之差，所述压比是指低压蒸汽总压与高压蒸汽总压之比。

调节阀2和控制阀3是指与背压式汽轮机配套的专用调节阀和主汽阀或具备类似功能的通用阀门或专门研制的阀门；旁通阀4和排汽阀6是指可实现蒸汽节流和隔断功能的通用阀门或专门研制的阀门。

减温装置5是指通用的减温装置或专门研制的减温装置。图2是一个典型减温装置的示意图，其基本工作流程是：来自锅炉给水或其它系统的高压水经过雾化器10雾化后直接喷入高温蒸汽，通过水雾的蒸发吸热来降低和调节蒸汽温度。所述温度调节是指在水雾喷入点下游安装温度传感器13，根据测量温度值与设定低压蒸汽温度值的差值来调节给水阀11的开度和给水流量，未蒸发的水通过疏水阀12定期排出。

调节控制系统7是指背压式汽轮机必需的安全保护系统和调节系统，以及调节阀2、控制阀3和旁通阀4联动系统，以及雾化水流量调节系统。所述汽轮机安全保护系统的控制参数主要包括汽轮机的转速、排汽压力、轴系振动、轴向位移、轴瓦温度以及与该装置配套设备需要保护的参数，执行方式是控制阀3快速关闭以及调节阀2和旁通阀4的联动。所述汽轮机调节系统的调节参数主要是汽轮机的背压，执行方式是调节阀2开度变化。所述调节阀2、控制阀3和旁通阀4联动系统主要有两种工作模式：其一，控制阀3关闭，汽轮机停机；其二，控制阀3全开且用户对蒸汽流量的需求超过汽轮机的流量，执行方式都是调节阀2和旁通阀4联动节流以满足用户对排汽压力和流量的需求。所述雾化水流量调节系统的调节参数是排汽温度，执行方式是给水阀的开度。

当蒸汽流量低于汽轮机本体1的最大设计流量时，控制阀3和排汽阀6全开，旁通阀4全关，排汽压力通过调节阀2控制，此时该装置具有减温减压和能量梯级利用的双重功能，节能效果最佳；当蒸汽流量超过汽轮机本体1的最大设计流量时，控制阀3和排汽阀6全开，旁通阀4部分开启，排汽压力通过调节阀2和旁通阀4共同控制，此时该装置具有减温减压和部分能量梯级利用的功能，输出的机械能最大；当汽轮机本体1出现故障或正常检修期间，控制阀3和排汽阀6全关，排汽压力通过调节阀2和旁通阀4共同控制，此时该装置仅具有减温减压的功能。

当下游用户对蒸汽温度没有严格要求时，可以省略减温装置5，如图3所示，这并不改变本实用新型的设计思路和装置的基本功能。

本实用新型所述减温减压汽轮机装置的能量梯级利用功能和减温减压器的功能都通过同一套调节和控制系统进行调控，与常规的背压式汽轮机替代减温减压器方法相比，减少了一套减温减压器及其调节控制系统，因此整个系统大大简化，设备的集成度提高，操作、控制简单，调节精度和可靠性也获得提升、系统成本降低，是减温减压器节能升级改造的最佳替代产品。

对于减温减压汽轮机装置产生的机械能，本实用新型提出两种输出或利用方案，如下：

实施例1

参见图4，减温减压汽轮机装置通过齿轮箱8来拖动动力设备9，如发电机或其它耗功机械：水泵、风机等。

实施例2

参见图5，减温减压汽轮机直接拖动动力设备9，如高速发电机或其它高速耗功机械：水泵、风机等。

Claims (7)

1.一种减温减压汽轮机装置，其特征在于，包括汽轮机本体(1)、控制阀(3)、旁通阀(4)、排汽阀(6)和调节控制系统(7)，沿蒸汽流动方向，所述控制阀(3)、汽轮机本体(1)和排汽阀(6)依次相连形成汽轮机旁路，所述旁通阀(4)和汽轮机旁路并联形成并联管路，并联管路的入口端设有调节阀(2)，出口端设置有连接至调节控制系统(7)的压力传感器，汽轮机本体(1)和调节控制系统(7)之间设有转速传感器，所述调节控制系统(7)能够通过压力传感器和转速传感器的反馈值调节控制阀(3)、旁通阀(4)以及调节阀(2)的开度。

2.根据权利要求1所述的一种减温减压汽轮机装置，其特征在于，并联管路的出口端设有减温装置(5)，压力传感器连接在减温装置(5)的出口端和调节控制系统(7)之间，且减温装置(5)的出口端和调节控制系统(7)之间还设有温度传感器(13)，所述调节控制系统(7)能够通过压力传感器、温度传感器(13)和转速传感器的反馈值调节控制阀(3)、旁通阀(4)以及调节阀(2)的开度。

3.根据权利要求2所述的一种减温减压汽轮机装置，其特征在于，减温装置(5)中设有雾化器(10)，雾化器(10)连接至高压水管路，减温装置(5)上还连接有疏水管路。

4.根据权利要求3所述的一种减温减压汽轮机装置，其特征在于，高压水管路上设有给水阀(11)，疏水管路上设有疏水阀(12)。

5.根据权利要求1所述的一种减温减压汽轮机装置，其特征在于，汽轮机本体(1)为背压式汽轮机。

6.根据权利要求1所述的一种减温减压汽轮机装置，其特征在于，汽轮机本体(1)的功率输出轴连接至动力设备(9)。

7.根据权利要求1所述的一种减温减压汽轮机装置，其特征在于，汽轮机本体(1)的功率输出轴通过齿轮箱(8)连接至动力设备(9)。