專利名稱：：利用低位熱能的汽輪機組的制作方法
技術領域：
：本實用新型利用低位熱能的汽輪機組，系以低位熱能為熱源的蒸汽動力機。現在的蒸汽機均以水作工質，因水沸點高，而它的熱源必須很高的溫度。所以，不但大量的低位熱能如工廠的廢熱汽、氣，熱煙，熱水以及低位地熱等它不能利用，而且它所產生的廢汽，廢煙溫度也高，而浪費了能源。本實用新型的目的，是提供一種利用低位熱能的汽輪機組，使大量的廢熱得以利用。本實用新型的目的是這樣實現的一.選用沸點較低，臨界溫度適宜，飽和蒸汽壓和蒸汽比容較大。耗熱少，無毒，不燃爆，不腐蝕金屬，與潤滑油不起反應且價低的物質，作此汽輪機組的工質。現在雖尚未發現完全符合上述條件的物質，但現已有多種物質如氨，二氧化硫，氟利昂－－－21二氧化氮等，都有沸點較低，臨界溫度適宜，飽和蒸汽壓在攝氏百度內就很高，作功的單位耗能量比水低，無水時幾乎不腐蝕鋼鐵，與潤滑油不起反應等優點、，雖然它們有著、有的有毒，有的能燃爆而且價都高的缺點，但是，只要增加防范其缺點的設備和措施，是可作此汽輪機組工質的。這類物質中，因氨在各大型冷庫普遍以它作制冷劑，故氨的物理化學性質是廣為人知的；而且在這類物質中氨的價格最低，所以，現以氨作此機組的工質來說明此機組的優點和構造概況。現將氨與水的物理性質中有關部分列表對比于下氨與水在同溫下的飽和蒸汽壓對比表</tables>氨與水在同壓下飽合蒸氣體積及含熱量對比表</tables>由上表可見氨在攝氏百度內的飽和蒸汽壓就很高，氨與水相同溫度的飽和蒸汽壓，在30℃上下，氨比水高兩三百倍，在100℃上下高數十倍。所以，以氨作工質的蒸汽機，在冬季50℃上下，在夏季80℃上下的熱源就可利用作機械功；而以水作工質的蒸汽機則不能利用。由上表還可看出氨與水在相同汽壓下同體積的飽和蒸汽需熱量，氨低于水。所以，工質氨不但能利用低位熱能作功，而且比水工質熱效率高。二，根據工質的性質，確定汽輪機組的構造和防范措施。1、因氨有毒(空氣中含容積的0.5％氨汽，能毒傷人、畜，液氨接觸皮膚，則生凍傷)，易燃爆(氨汽中含空氣占容積的16％遇明火或630℃以上的溫度則燃爆)，且比水價殊高，所以，必須搞嚴密封閉的工質循環作功系統，使工質在循環作功的過程中不泄漏于系統外。其辦法是將具有嚴密封閉的汽化器、過熱器、汽輪、液化器、空氣分離器、氨水罐、水。氨分離器，氨循環泵，自動調節閥和其他控制儀器等通過或接觸氨或氨汽的器部件，均用管道密封連接。另外，給汽輪和氨循環泵共加一個密封外殼，僅使汽輪軸輸出功的一端和氨循環泵軸接受動力的一端，以動密封件密封的伸出密封外殼。(氨循環泵既可用汽輪帶動，也可用電動機帶動)。因氨極易溶于水，且溶解度極高，為進一步保證氨不泄漏于系統外，除給這兩端軸用動密封件密封外，再在其外共加一個水封箱。此水封箱上面以管道與適當高位的常溫常壓水罐接通，下面以管道加閥門與水，氨分離器接通，使此水罐的水不斷地，適量的注入水封箱，從而將溶有氨的水壓入水，氨分離器，還為了使水封箱的水不與軸承上的潤滑油接觸，將水封箱在軸承的周圍向外凸出，而使水封箱在軸承的部位與軸承有適當的距離。2、因氨的正常沸點為－33.4℃，所以要使它液化，除需在液化器的氨管外，有溫度盡量低的循環水或制冷劑冷卻外，還須給氨汽加高于氨冷卻溫度對應的壓力3至5個大氣壓。這個壓力來源于汽輪機作功控留的余壓，這個余壓要根據氨的冷卻溫度調動。3、因氨常含水分，氨如含水既腐飽機組，又降低熱效率。所以須使氨的含水量低于0，2％而須及時排出過量的水。因水的液化點高，水汽在液化器它先液化，但它液化后的水溶有氨，又因溶有氨的水－－氨水、比液氨重，所以，在液化器前下部設一氨水罐，氨水則自流其中，并以管道加閥門由氨水罐下部與設在其側面偏下的水，氨分離器的下部接通，人工或自控將氨水適時放入水，氨分離器。因氨在水中的溶解度與溫度成反比，與壓力成正比，在常壓下，每單位重量的水，在溫度(℃)0.10.30.50.80.98時，溶解氨的重量分別為0.87.0.63.0.40.0.23.0.15.0.08.所以，要將進入水，氨分離器的氨水加熱到90℃左右，并控制氨水進入水，氨分離器的量，以保持器內處于常壓，而使由液化器和水封箱來的氨水中絕大部分的氨分離出來，然后將氨汽由分離器上部以氨泵經管道壓入氨的液化器中部；再將含氨很少的氨水，由分離器下部以人工或小水泵送入水封箱的水罐。如有多余的水，則另行排放。4、在這個循環系統內，有時會進入空氣，如進入的空氣量達到氨汽容積的16％以上，不但遇明火或630℃以上的高溫則燃爆，面且還降低熱效率；所以，要嚴防空氣侵入，并及時排出空氣。因空氣的液化點比氨低很多，在氨液化時，空氣并未液化；又因空氣比液氨輕，所以，為排除空氣要在液化器后上部設一與液化器相通的，上設放氣閥門并能顯示其中空氣量的空氣分離器，以便適時放出空氣。5、氨和水一樣，其飽和蒸汽壓是隨著溫度的升高而升高，而且，溫度越高，其壓力升高的幅度越大。但其汽化熱卻是隨著溫度的升高而遞減、至其臨界溫度則無汽化熱。因此，在蒸汽的溫度和壓力大幅度的升高后，其需熱總量卻減少。所以，溫度越高其熱效率也越高。據此情況，如熱源溫度低，不能給工質加熱到臨界溫度以上時，則應用適量的其他高溫熱源(包括燃料)給此低溫熱源加熱。因氨是可燃物、系統內有時含有空氣，而且它有時泄漏于系統外，所以，給它的低溫熱源升溫的范圍，應遠離其630℃的燃點。如熱源是水蒸汽，應控制在550℃以內，如是煙或空氣，應控制在350℃以內，而且須在氨的加熱室以外加熱。為了確保安全，應在氨的加熱室熱源進口處，裝有自動控溫報警器。為了充分利用熱源熱，應使熱源汽，氣在設有導流板的加熱室，先給過熱器加熱后，再給汽化器加熱，即是使熱源汽，氣在加熱室與管內的氨反向流動。6.如利用的熱源，系廢煙，則應在加熱室外先除塵。而且必須與廢熱汽，氣熱源分開用。如廢熱煙的溫度低，則只使它給汽化器低溫部分加熱，又因煙的溫度在低于露點時，它有強烈的腐蝕性，所以如利用溫度低于露點的煙氣給汽化器加熱，汽化器宜用不銹耐酸鋼制成。本實用新型，因能利用以水作工質的蒸汽機所不能利用的低位熱能，所以它可利用火電廠和化工廠的余熱以及地熱等作機械功；而且比以水作工質的蒸汽機熱效率高。還因為以燃料燃燒為熱源的蒸汽機或燃氣輪機，在膨脹作功后，其廢汽，廢煙雖然溫度下降，但其廢汽，廢煙中所含的熱量，比燃料所產的熱量只減少了不到百分之十的散熱損失和灰渣物理熱損失，其余熱量仍含于廢汽，廢煙中，至于蒸汽機的廢煙溫度下降的原因，除百分之幾的散熱損失外，其余熱量是傳給了蒸汽，蒸汽機的蒸汽或燃氣輪機的燃氣，膨脹作功后溫度下降的原因，除百分之幾的散熱損失外，是膨脹作功后，由比熱值低的定容比熱，變為比熱值高的定壓比熱的緣故。由膨脹作功前蒸汽的溫度×質量×定容比熱＝膨脹作功后的溫度×質量×定壓比熱×散熱損失率，就可證明這一事實。所以高壓汽、氣作功，是其膨脹力的轉換，并非熱量的轉換。因此，其燃料的燃燒熱，在蒸汽機作功后的廢汽和廢煙中，在燃氣輪機作功后的廢燃氣中均仍含有百分之九十以上的熱量。其廢汽、氣、廢煙如以本機組再利用發電，可再產1／3左右的電。如將火電廠，化工廠等的廢熱汽、氣、熱煙以及地熱等，以本汽輪機組利用作功，不但可節約大量的燃料，減少排放煤灰的運輸和占地，而且還可減少燃料煙氣的污染大氣。本汽輪機組所用的工質－氨，雖然有毒，易燃爆和價高，因采取了以上多種措施，而可避免泄漏和燃爆。所以，既可不毒傷操作人員，得以安全生產，又可使工質損耗極微。即使發生微量的泄漏，可加強通風或噴水排除。還因氨極易溶于水，排入大氣微量的氨，遇雨則被雨水溶解為氨水氮肥，所以，也不污染大氣。盡管如此，亦須作好安全防護工作。如上所述，以低沸點，高汽壓，耗熱少的物質作蒸汽輪機的工質，是利用廢熱——低位熱能作功的好途徑。本實用新型的構造及運轉概況，以。圖1，系本實用新型的構造示意圖。本實用新型汽輪機組的工質——氨，經截止閥(1)灌入汽化器(2)受熱汽化后，經管道和止回閥(3)進入過熱器(4)過熱后，經管道和截止閥(5)進入汽輪機(6)膨脹作功并留有適當壓力的氨汽，經管道進入液化器(7)，在一定壓力下經冷卻液化后，經管道由循環高壓泵(8)經止回閥(9)壓入汽化器(2)后，再行如上循環運轉。熱源汽或氣順管道由過熱器(4)的末端，進入設有導流板(圖中未畫出)的加熱室(10)，先給過熱器(4)，后給汽化器(2)加熱后排入大氣。冷卻氨汽的冷卻水(或制冷劑)經管道以循環泵(11)由水冷卻器(12)壓入液化器冷卻室(13)，而后又經管道返回水冷卻器(12)后，再行循環運轉。液化器(7)內的空氣進入其后部的空氣分離器(14)后，適時經其放氣閥(15)放入大氣。高位的常壓常溫水罐(16)的水，經管道由汽輪軸和氨循環泵軸的水封箱(17)的上部進入其中；在水封箱(17)溶有氨后，由水封箱(17)的下部經管道和截止閥(18)進入水、氨分離器(19)。氨汽中的水汽、在液化器(7)的前部凝結成含氨的氨水后，經管道進入氨水罐(20)，由氨水罐(20)的下部經管道和截止閥(21)進入水、氨分離器(19)。由液化器(7)和水封箱(17)來的含有氨的水，在水、氨分離器(19)分離后，將分離出含氨很微的水，由分離器(19)下部的放水閥(22)以人工或小水泵送入水封箱的水罐(16)。多余的水則另行排放。將分離出的氨汽以小泵(23)，由水、氨分離器(19)上部的截止閥(24)上面，經管道壓入液化器(7)的中部，進入氨的循環作功系統。(25)係汽和氨循環泵共用的密封外殼。權利要求1.本利用低位熱能的汽輪機組，系蒸汽動力機，其特征是利用比現在的蒸汽機所用的工質-水、沸點低、飽和蒸汽氣壓高、耗熱少的物質作工質；主要以水工質不宜或不能利用的低位熱能為熱源，并使工質在嚴密封閉的系統內循環作功。2.根據權利要求1所述的汽輪機組，其特征是利用比水沸點低，飽和蒸汽汽壓高，耗熱少的物質作工質。3.根據權利要求1所述的汽輪機組，其特征是主要以水工質不宜或不能利用的低位熱能為熱源。4.根據權利要求1所述的汽輪機組，其特征是，工質在嚴密封閉的系統內循環作功。專利摘要本利用低位熱能的汽輪機組，系蒸汽動力機。現在蒸汽機以水作工質，因水沸點高，大量低位熱能它不能利用；又因它的廢汽、煙溫度高，也浪費能源。本機以低沸點、高汽壓、耗熱少、不腐蝕鋼鐵的物質作工質，不但可利用低位熱能，且熱效率高。因此類工質或有毒、或易燃且價高，而使工質在密封系統內循環作功，以免工質泄漏而損耗和毒傷工人。還依工質其他性質、加相應的措施。本機利用火電廠的廢汽、煙可再產1/3左右的電，可以其它大量廢熱作功，而節約能源，減少排灰和煙污大氣。文檔編號F01K25/00GK2089073SQ9120838公開日1991年11月20日申請日期1991年5月9日優先權日1991年5月9日發明者李桂霖申請人:李桂霖