CN207454052U - 一种工业余热饱和蒸汽发电用汽轮机系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种工业余热饱和蒸汽发电用汽轮机系统，包括余热汽源、汽轮机高压缸、汽轮机低压缸、发电机以及凝汽器或排汽装置，所述汽轮机高压缸和汽轮机低压缸与发电机连接，所述余热汽源分为两路，其中一路主汽a与汽轮机高压缸连接，另一路主汽b与表面式换热器连接，所述汽轮机高压缸的排汽处通过管路与表面式换热器连接，所述汽轮机高压缸的排汽c与主汽b在表面式换热器内进行换热，所述表面式换热器的出汽口通过管路与汽轮机低压缸连接，所述汽轮机低压缸的乏汽出口通过管路与凝汽器或排汽装置连接，所述表面式换热器的出水口通过疏水管路与凝汽器或排汽装置的热井水箱连接。本实用新型能够最大限度的利用余热蒸汽所含能量，并能有效控制排汽湿度。

Description

一种工业余热饱和蒸汽发电用汽轮机系统

技术领域

本实用新型属于饱和蒸汽发电领域，特别涉及一种工业余热饱和蒸汽发电用汽轮机系统。

背景技术

饱和蒸汽是各种工业流程中常出现的余热余能，对其回收利用是响应国家环保政策，实现节能减排的重要手段。饱和蒸汽发电最大的问题是：主蒸汽温度较低，基本无过热度，排汽湿度难以控制，湿度过大汽轮机安全性难以保证，现有汽轮机可以承受的最大排汽湿度一般在13%左右，对饱和蒸汽而言，由于过热度极低，在汽轮机中膨胀做功之后，湿度会轻易的超过该限制。

目前常用的解决手段有：1、直接将汽轮机效率做低。这样做可以保证排汽湿度不超过13%的限制值，但能量利用不充分，转化效率低；2、增设汽水分离装置，将部分水滴分离出来。该方法对降低湿度的作用有限，且仅适用于主汽压力较低的情况，并可能会增加厂用电，能耗增加。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够充分利用饱和蒸汽的能量，并且保证排汽湿度不超过汽轮机安全运行要求的工业余热饱和蒸汽发电用汽轮机系统。

本实用新型技术的技术方案是这样实现的：一种工业余热饱和蒸汽发电用汽轮机系统，包括余热汽源、汽轮机高压缸、汽轮机低压缸、发电机以及凝汽器或排汽装置，所述汽轮机高压缸和汽轮机低压缸与发电机连接，其特征在于：所述余热汽源分为两路，其中一路主汽a与汽轮机高压缸连接，另一路主汽b与表面式换热器连接，所述汽轮机高压缸的排汽处通过管路与表面式换热器连接，所述汽轮机高压缸的排汽c与主汽b在表面式换热器内进行换热，所述表面式换热器的出汽口通过管路与汽轮机低压缸连接，所述汽轮机低压缸的乏汽出口通过管路与凝汽器或排汽装置连接，所述表面式换热器的出水口通过疏水管路与凝汽器或排汽装置的热井水箱连接。

本实用新型所述的工业余热饱和蒸汽发电用汽轮机系统，其所述汽轮机高压缸的排汽处为动叶出口湿度8%～10%的位置，所述汽轮机低压缸做功之后的乏汽f湿度不超过13%。

本实用新型所述的工业余热饱和蒸汽发电用汽轮机系统，其所述凝汽器或排汽装置的出水口通过凝结水泵与余热系统连接。

本实用新型通过在汽轮机外部增设一级表面式换热器，利用主蒸汽的汽化潜热加热已做过功、具有一定湿度的工质蒸汽，实现再热功能，降低工质蒸汽湿度，达到控制排汽湿度、保证机组安全性、充分利用余热饱和蒸汽能量的目的。本实用新型能够最大限度的利用余热蒸汽所含能量，并且能有效控制排汽湿度。

附图说明

图1是本实用新型中的结构示意图。

附图标记：1为余热汽源，2为汽轮机高压缸，3为汽轮机低压缸，4为发电机，5为凝汽器或排汽装置，6为表面式换热器，7为凝结水泵。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，一种工业余热饱和蒸汽发电用汽轮机系统，包括余热汽源1、汽轮机高压缸2、汽轮机低压缸3、发电机4以及凝汽器或排汽装置5，所述汽轮机高压缸2和汽轮机低压缸3与发电机4连接，所述余热汽源1分为两路，其中一路主汽a与汽轮机高压缸2连接，另一路主汽b与表面式换热器6连接，所述汽轮机高压缸2的排汽处通过管路与表面式换热器6连接，所述汽轮机高压缸2的排汽处为动叶出口湿度8%～10%的位置，优选动叶出口湿度10%的位置，所述汽轮机高压缸2的排汽c与主汽b在表面式换热器6内进行换热，所述表面式换热器6的出汽口通过管路与汽轮机低压缸3连接，所述汽轮机低压缸3的乏汽出口通过管路与凝汽器或排汽装置5连接，所述汽轮机低压缸3做功之后的乏汽f湿度不超过13%，所述表面式换热器6的出水口通过疏水管路与凝汽器或排汽装置5的热井水箱连接，所述凝汽器或排汽装置5的出水口通过凝结水泵7与余热系统连接。

本实用新型将主蒸汽分为主汽a和主汽b两路，其中主汽a进入汽轮机高压缸膨胀做功，当膨胀做功后湿度达到一定程度时，将其引出汽轮机；将高压缸排汽与主汽b在表面式换热器中换热，换热之后的主汽a根据具体需求成为饱和蒸汽或者略带过热度的蒸汽，继续进入汽轮机低压缸膨胀做功，做功之后的排汽湿度不超过汽轮机允许值；换热之后的主汽b成为饱和水，排入凝汽器热井（湿冷条件下）或排汽装置水箱（空冷条件下）。

本实用新型的工作原理是：

（1）将余热汽源分为a、b两路，其中主汽a进入汽轮机高压缸膨胀做功，选取动叶出口湿度10%的位置作为高压缸排汽。

（2）高压缸排汽c进入表面式换热器，与主汽b进行换热，换热后主汽b变为饱和水e，由疏水管道疏至凝汽器或排汽装置的热井水箱；而高压缸排汽c则变为干蒸汽d，经由管道进入汽轮机低压缸继续膨胀做功。

（3）通过选取不同的主汽b的流量，来调整干蒸汽d的过热度，以保证在汽轮机低压缸做功之后的乏汽f湿度不超过13%。

（4）乏汽f排入凝汽器或排汽装置，凝结成水，并由凝结水泵送回至余热系统。

实施例：下面以具体数据对本实用新型流程及分缸压力、换热器流量等参数的选择予以说明：

以主汽参数3.5MPa.a，243℃，270t/h，背压8kPa.a为例，高、低压缸效率分别按75%、80%考虑，则当蒸汽膨胀到0.5MPa.a时，湿度达到9.81%，选为高压缸排汽点。主汽分为两路，进高压缸的流量为247t/h，进表面式换热器的流量为23t/h，表面式换热器压损按10%考虑，则经过表面式换热器后，高压缸排汽变为0.45MPa.a，148.4℃的过热蒸汽，过热度0.5℃，进入低压缸膨胀做功；而用于加热的23t/h蒸汽则变为0.45MPa.a的饱和水，进入凝汽器热井。低压缸最终排汽8kPa.a，2265.29kJ/kg，湿度12.94%，小于13%，满足最低排汽湿度要求。

考虑漏汽、机械损失及电机效率等各种损耗后，该系统出力约为48.5MW；而相同参数（3.5MPa.a，243℃，270t/h）蒸汽直接膨胀至8kPa.a，湿度按13%考虑，其出力约为38.8MW，本实用新型效果极其显著。

如主汽压力升高（降低），则在选择高排压力时也需要适当提高（降低），以高排湿度10%为选择依据；如背压降低（升高），则用于表面式换热的主蒸汽量需要适当增加（减小），以最终排汽湿度不大于13%为判断依据。

本实用新型是一种高效饱和余热发电系统，是对常规汽轮机、常规表面式换热器等成熟设备进行系统上的优化整合，无需新开发特种汽轮机，所述表面式换热器是单独设置在汽轮机外部，与汽轮机本身结构毫无关系，其中对于气相与气相的表面式换热过程而言，其所需换热面积随进汽量的增加而增大，本实用新型设置的表面式换热器，其布置、尺寸、换热效率不受汽轮机的限制，故而适用于各种进汽量的条件下。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种工业余热饱和蒸汽发电用汽轮机系统，包括余热汽源（1）、汽轮机高压缸（2）、汽轮机低压缸（3）、发电机（4）以及凝汽器或排汽装置（5），所述汽轮机高压缸（2）和汽轮机低压缸（3）与发电机（4）连接，其特征在于：所述余热汽源（1）分为两路，其中一路主汽a与汽轮机高压缸（2）连接，另一路主汽b与表面式换热器（6）连接，所述汽轮机高压缸（2）的排汽处通过管路与表面式换热器（6）连接，所述汽轮机高压缸（2）的排汽c与主汽b在表面式换热器（6）内进行换热，所述表面式换热器（6）的出汽口通过管路与汽轮机低压缸（3）连接，所述汽轮机低压缸（3）的乏汽出口通过管路与凝汽器或排汽装置（5）连接，所述表面式换热器（6）的出水口通过疏水管路与凝汽器或排汽装置（5）的热井水箱连接。

2.根据权利要求1所述的工业余热饱和蒸汽发电用汽轮机系统，其特征在于：所述汽轮机高压缸（2）的排汽处为动叶出口湿度8%～10%的位置，所述汽轮机低压缸（3）做功之后的乏汽f湿度不超过13%。

3.根据权利要求1或2所述的工业余热饱和蒸汽发电用汽轮机系统，其特征在于：所述凝汽器或排汽装置（5）的出水口通过凝结水泵（7）与余热系统连接。