專利名稱：低背壓再生循環(huán)式汽輪機(jī)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可充分利用熱能的蒸汽動力設(shè)備，尤其是一種低背壓再生循環(huán)式汽輪機(jī)設(shè)備。
現(xiàn)今世界各國的核電站和絕大多數(shù)火力發(fā)電廠的發(fā)電都采用汽輪機(jī)，凝汽式用得最多，也有用其它方式的，但無論用何種方式，其發(fā)電效率均不高，一般只有20%-40%。究其原因主要是汽輪機(jī)的熱效率太低，熱能沒有得到充分利用，竟有50%以上的熱量在凝汽器中被冷卻水帶走，散失在周圍環(huán)境中?，F(xiàn)有的凝汽冷卻系統(tǒng)即散失大量熱，浪費(fèi)大量水，又消耗能源，污染周圍環(huán)境，還需諸如冷水塔之類的許多建筑和機(jī)械設(shè)備，很不經(jīng)濟(jì)。
凝汽冷卻系統(tǒng)的主要功能是從凝汽器中帶走乏汽液化時(shí)所放出的熱，保證液化持續(xù)進(jìn)行，使汽輪機(jī)的排汽端建立并維持一定的真空度，使進(jìn)入汽機(jī)工作的蒸汽能膨脹到盡可能低的壓力，從而增加可以利用的焓降，提高汽輪機(jī)的熱效率。但由于冷卻水從中帶走大量的熱量，且?guī)ё邿崃康乃臒崮軐儆诘推肺粺崮埽脙r(jià)值不大，所以汽機(jī)的熱效率并不可能提高得很高。如果采用另外的方法，即能使汽輪機(jī)的排汽端建立并維持一定的真空度，又不放走乏汽余熱且使乏汽升壓后再利用的話，那么汽輪機(jī)的熱效率就必然很高。
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)而提供的一種低背壓再生循環(huán)式汽輪機(jī)設(shè)備，它能不放走或少放走乏汽余熱，充分利用熱能，保持低背壓，取銷冷水塔之類的建筑。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的在現(xiàn)有的凝汽動力裝置最簡單的基本循環(huán)-朗肯循環(huán)中的汽輪機(jī)出口端加裝乏汽抽吸壓縮裝置，使乏汽降壓后再升壓，乏汽降壓后背壓更低，焓降增加，升壓后的乏汽為不飽和蒸汽，汽水分離后，水回?zé)嵩丛偌訜幔偕M(jìn)入汽輪機(jī)繼續(xù)工作，其乏汽再升壓，再汽水分離，……分離出的水再回到熱源加熱，重新進(jìn)入汽輪機(jī)循環(huán)。由于乏汽壓縮后溫度升高，成為較高品位的熱能，所以升壓后的乏汽也可經(jīng)凝汽器液化，這時(shí)所放出的熱又可作為熱源使用，可直接采用水或低沸點(diǎn)工質(zhì)(如氟利昂1，1)將熱量從凝汽器中帶出后直接供熱或再經(jīng)換熱器傳給其它工質(zhì)再行利用。
本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)由下文和附圖給出
圖1是低背壓再生凝汽式多汽輪機(jī)發(fā)電裝置示意圖。圖2是低背壓再生循環(huán)式汽輪機(jī)發(fā)電裝置示意圖，圖3是乏汽抽吸壓縮機(jī)的剖面示意圖。圖4是多個(gè)乏汽抽吸壓縮機(jī)同步工作示意圖。
圖1主要由鍋爐1，汽輪機(jī)2，乏汽抽吸壓縮裝置3，汽水分離器16及凝汽器4組成。鍋爐1，汽輪機(jī)2均采用現(xiàn)有技術(shù)不變，乏汽抽吸壓縮裝置3可采用一個(gè)過汽室5和若干個(gè)乏汽抽吸壓縮機(jī)6構(gòu)成。過汽室5是連通汽輪機(jī)2的出汽口和乏汽抽吸壓縮機(jī)6的入汽口的乏汽過渡裝置，防止汽機(jī)2壓力波動。乏汽抽吸壓縮機(jī)6由汽缸8，入汽口9，進(jìn)汽閥10，活塞11，出汽閥12，出汽口13，連桿14和曲軸15組成。入汽口9和出汽口13位于抽吸壓縮機(jī)6同一端，活塞11位于汽缸8內(nèi)，與缸壁垂直且密切接觸，可上下滑動且不漏汽，進(jìn)汽閥10位于入汽口9下方，此閥可用氣動方式自動開閉，具有單向進(jìn)汽作用，出汽閥12位于出汽口13內(nèi)端，具有單向出汽功能，當(dāng)連桿14帶動活塞11向曲軸15的方向運(yùn)動時(shí)，出汽閥12關(guān)閉，進(jìn)汽閥10開放，汽進(jìn)入汽缸8內(nèi)，當(dāng)活塞11向上運(yùn)動時(shí)，進(jìn)汽閥10關(guān)閉，壓力逐漸增大，當(dāng)壓力超過出汽閥12的固有張力(此閥根據(jù)所需壓力裝有阻力裝置)時(shí)，此閥開放，經(jīng)壓縮的乏汽排出。隨著活塞11的往復(fù)運(yùn)動，乏汽不斷被抽出，壓縮，送入下一級汽輪機(jī)2′或凝汽器4(當(dāng)然，該抽吸壓縮機(jī)6也可用普通抽汽機(jī)和壓縮機(jī)代替，但不夠節(jié)能)。當(dāng)抽汽量大于汽輪機(jī)2的排放量時(shí)，過汽室5內(nèi)及汽輪機(jī)排汽端就會形成相應(yīng)的低背壓區(qū)域，可利用的焓降增加。在運(yùn)行中，當(dāng)活塞11的運(yùn)動使氣缸8內(nèi)容積增大時(shí)，由于活塞11的一面與外界相通，其氣壓一般為一個(gè)大氣壓左右，而缸內(nèi)為負(fù)壓(如0.1at)，所以曲軸就要在有壓力差的條件下工作，當(dāng)曲軸15從A點(diǎn)向B點(diǎn)轉(zhuǎn)時(shí)，曲軸15要做正功，動能變成了活塞的勢能，當(dāng)曲軸15從B點(diǎn)向A點(diǎn)轉(zhuǎn)時(shí)，大氣壓力迫使活塞11上行，曲軸做負(fù)功，勢能又變成了動能，同時(shí)將吸入缸內(nèi)的乏汽壓縮。也就是說，抽氣時(shí)所做功的一部分又用于壓縮乏汽，充分利用了能量。
實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可不用曲軸15而采用圖4的方式。從圖4可以看出，在多個(gè)抽氣壓縮機(jī)同步工作時(shí)，當(dāng)位于往復(fù)轉(zhuǎn)輪同一側(cè)的抽氣壓縮機(jī)抽汽時(shí)，另一側(cè)的抽氣壓縮機(jī)同時(shí)壓縮已抽出的乏汽，抽汽側(cè)的活塞需克服外界壓力與缸內(nèi)負(fù)壓之間的壓力差做正功，做功的結(jié)果使動能變成了活塞的勢能，而另一側(cè)的活塞則在外界壓力的作用下做負(fù)功，將活塞的勢能變成動能，其一部分能量壓縮了缸內(nèi)的乏汽，另一部分能量傳給了位于另一側(cè)的同步工作的抽氣機(jī)，幫助其做功;當(dāng)活塞運(yùn)行到終點(diǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)輪倒轉(zhuǎn)，做正功的抽氣壓縮機(jī)變成了做負(fù)功的(即抽汽的變成了壓縮乏汽的)，做負(fù)功的抽氣壓縮機(jī)變成了做正功的(即壓縮乏汽的變成了抽汽的)。如此往復(fù)運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)乏汽抽吸壓縮的功能。往復(fù)運(yùn)動所需要的能量，可用步進(jìn)電動機(jī)供給，也可用凸輪等其它傳動裝置供給。若想把乏汽壓縮到高于大氣壓的壓力，只需造成一個(gè)人為的相應(yīng)的“外界”高壓環(huán)境即可。本抽吸壓縮裝置3使乏汽從某一壓力(如1at)降至更低值(如0.1at)進(jìn)一步發(fā)電后再升至原壓力(1at)所消耗的能比起它所多發(fā)出的電能要小很多很多。也就是說凈增了相當(dāng)多的電量。由于乏汽增壓后為不飽和蒸汽，故需經(jīng)汽水分離器16分離，分離出的高溫水重新回鍋爐1加熱，分離出的蒸汽再到下一級汽輪機(jī)2′工作(如此還可再增加汽輪機(jī)組以充分利用熱能)，經(jīng)再次抽吸增壓的乏汽進(jìn)入凝汽器4后放出汽化熱，形成高溫水，再用給水泵7送回鍋爐1加熱，循環(huán)利用。
由于乏汽壓縮后體積大大縮小，所以凝汽器4的體積也可縮小。為了改善換熱效果，凝汽器4中的換熱管最好由水平管改成垂直管，使冷凝工質(zhì)(如氟利昂11或水)呈螺旋形上升。從凝汽器4中獲得熱能的低沸點(diǎn)工質(zhì)(如氟利昂11)由液態(tài)變成高壓蒸汽，推動汽輪機(jī)2′′工作，做功后再使之凝成液態(tài)，再到凝汽器4循環(huán)利用。若發(fā)電兼供熱的話，則可用從凝汽器4出來的循環(huán)水直接到熱用戶供熱。
若使經(jīng)再次抽吸壓縮、汽水分離后的蒸汽返回汽輪機(jī)2′再利用的話，凝汽器4和汽輪機(jī)2″等可取銷，成為圖2的結(jié)構(gòu)。由于乏汽經(jīng)抽吸壓縮后余熱可充分利用，乏汽液化時(shí)所放出的汽化潛熱沒有浪費(fèi)掉，故可使熱效率大大提高，節(jié)約能源。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有效率高，設(shè)備簡單，省水等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種充分利用熱能的蒸汽動力設(shè)備，由鍋爐1、汽輪機(jī)2、乏汽抽吸壓縮裝置3、汽水分離器16等組成，其特征在于乏汽抽吸壓縮裝置3位于汽輪機(jī)2的排汽端與汽水分離器16之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，乏汽抽吸壓縮裝置3由過汽室5和乏汽抽吸壓縮機(jī)6組成，乏汽抽吸壓縮機(jī)6由汽缸8、入汽口9、進(jìn)汽閥10、活塞11、出汽閥12、出氣口13，連桿14和曲軸15組成。入汽口9和出汽口13位于抽吸壓縮機(jī)6同一端，活塞11位于汽缸8內(nèi)，進(jìn)汽閥10位于入汽口9下方，具有單向進(jìn)汽作用，出汽閥12位于出汽口13內(nèi)端，具有單向出汽功能，曲軸15通過連桿14牽動活塞11往復(fù)運(yùn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于凝汽器4中的換熱管為垂直排列，冷凝工質(zhì)螺旋形上升。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于采用水和低沸點(diǎn)工質(zhì)(如氟利昂11等)多工質(zhì)，汽輪機(jī)2和汽輪機(jī)2′等多汽輪機(jī)工作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于采用若干個(gè)抽吸壓縮機(jī)6同步工作，用轉(zhuǎn)輪帶動活塞11往復(fù)運(yùn)動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種充分利用熱能的蒸汽動力裝置，尤其是一種低背壓再生循環(huán)式汽輪機(jī)。它利用乏汽抽吸壓縮裝置將乏汽升溫升壓后再循環(huán)利用，它能保持低背壓，提高熱機(jī)效率，且不需冷水塔之類的建筑。乏汽抽吸壓縮機(jī)采用多機(jī)組同步工作，耗能少。汽輪機(jī)采用多工質(zhì)工作、提高了發(fā)電效率。與已有技術(shù)相比具有熱效率高，設(shè)備簡單、省水等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號F01K7/34GK1063142SQ90110209
公開日1992年7月29日 申請日期1990年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1990年12月29日
發(fā)明者張吉林 申請人:張吉林