一種蒸汽發電設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及蒸汽發電領域，具體地，涉及火力發電、核能發電等過程中，利用 蒸汽發電的設備。
【背景技術】
[0002] 目前，我們利用的電能，主要來自于火力發電、核能發電。而火力發電、核能發電， 都是水在密閉空間內吸收煤炭等化學能燃燒后或核能裂變后釋放的熱量汽化，產生高溫高 壓的蒸汽（即高能蒸汽），再由高能蒸汽驅動汽輪機轉化為機械能，由機械能驅動發電機組 發電。目前這個能源轉化過程，至少存在以下不足：
[0003] 1、效率低：在火力發電過程中，即使采用超臨界技術，蒸汽壓力可以達到幾十兆 帕，溫度能達到600攝氏度左右，發電效率較高也只能達到50%左右；核能發電，由于受到 安全系數的影響，蒸汽壓力不能很高，發電效率只能達到34%左右（我國大亞灣核電站實 測值就只有34% )。能源的發電效率非常低，熱水排放造成的熱污染、碳排放造成的空氣污 染特別嚴重，能量浪費很大。主要原因是高能蒸汽轉化為機械能的設備一一汽輪機的轉化 效率太低，至今所能達到的最高效率也只有50%左右；
[0004] 2、成本高：火力發電為了提高效率，往往采用提高蒸汽的溫度和壓力的方法，從而 使設備材料要求耐高溫，高強度，對設備要求提高。從而使設備投資成本高；目前我國超臨 界設備機組的主要材料基本都靠進口，價格昂貴；
[0005] 3、安全系數低：設備運行在超臨界工況，高溫高壓，一旦出現事故將非常的危險； 運行過程中為了保證安全，人力和設備的投入也大大提高；
[0006] 4、維修維護費用高：汽輪機工作時運行在高溫、高壓、高速的工況下。為了減少泄 漏等其它損失，提高效率，機械部件的加工精度和安裝精度要求非常高，從而提高了日常的 維修維護費用。
[0007] 5、不經濟、環保：高能蒸汽轉化效率低下，即造成能源浪費，也增加了碳排放和熱 污染，破壞生態環境。
[0008] 然而，水力發電中用的水輪機，水的勢能轉化為機械能的效率非常高，至今最高可 以達到95%以上的轉化率。如果火力發電或核能發電時，采用水輪機取代汽輪機，將大大提 高了能源的利用效率。 【實用新型內容】
[0009] 本實用新型的目的是：克服【背景技術】的不足，提供一種蒸汽發電設備，通過高能 蒸汽轉化單元一（6)、高能蒸汽轉化單元二（9)、高能蒸汽轉化單元三（10)交替循環工作， 將高能蒸汽的壓力能轉化為水的動能，再用水輪機將水的動能轉化為機械能帶動發電機組 發電，由于水輪機的工作效率大大高于汽輪機的工作效率，從而使高能蒸汽的發電效率大 大提高，從而無需運行在超臨界工況，即可達到很高的發電效率，從而使設備成本降低，運 行維護成本降低，且更安全可靠；從而節約了能源，減少碳排放和熱污染；從而保護生態環 境。
[0010] 本實用新型的具體技術方案如下：所述的一種蒸汽發電設備包括蒸汽發生器 (5)、高能蒸汽轉化單元一（6)、高能蒸汽轉化單元二（9)、高能蒸汽轉化單元三（10)、水輪 機（13)、發電機組（14)、蒸汽冷凝器（11)、補水泵（17)、補水及系統排水閥（12)、蒸汽發生 器補水閥（24)等。如圖1所示。
[0011] 所述蒸汽發生器（5)，是產生高溫高壓蒸汽的設備。是封閉容器內的水通過吸收煤 炭等化學能燃燒放出的熱量或核能裂變放出的熱量，然后汽化產生高溫高壓的蒸汽。設置 有蒸汽發生器補水口（18)、蒸汽發生器出口（19)，蒸汽發生器出口（19)處還設置有壓力表 (15)〇
[0012] 所述高能蒸汽轉化單元一（6)，包括儲水罐（3)，在罐內裝有水或蒸汽；在罐外裝 有液位計（16);在罐內水面上設有隔熱浮塞（4)，隔熱浮塞（4)是導熱率非常低且輕質的材 料制作（如絕熱塑料、發泡材料、礦物棉壓制等等），它浮在水面上，隨水面的升降而升降， 使罐內汽相和液相熱隔離；設有蒸汽加壓閥（7)和蒸汽泄壓閥（8)與儲水罐（3)氣相空間 連通；設有進水閥（1)和排水閥（2)與儲水罐（3)液相空間連通。
[0013] 所述的蒸汽冷凝器（11)，是一種高溫高壓的蒸汽的冷凝成水的裝置。設有蒸汽入 口（22)、冷凝水出口（23)、循環冷卻水出口（20)、循環冷卻水入口（21)。冷卻水通過循環 冷卻水入口（21)進入，在蒸汽冷凝器（11)內與從蒸汽入口（22)進入的高溫蒸汽進行熱交 換后，從循環冷卻水出口（20)排出。高溫蒸汽與冷卻水熱交換后降溫降壓而冷凝成水。
[0014] 所述的補水泵（17)是將蒸汽冷凝器（11)內的冷凝水泵到蒸汽發生器（5)內的裝 置。入口與蒸汽冷凝器（11)的冷凝水出口（23)相連接，出口與蒸汽發生器補水口（18)相 連接。
[0015] 所述的水輪機（13)是將流動的水轉化為機械能的裝置。
[0016] 所述的發電機組（14)，是將機械能轉化為電能的裝置。
[0017] 進一步，高能蒸汽轉化單元一（6)、高能蒸汽轉化單元二（9)、高能蒸汽轉化單元 三（10)為三個完全相同的單元，它們的蒸汽加壓閥（7)入口并聯后與蒸汽發生器（5)的蒸 汽發生器出口（19)相連；它們的蒸汽泄壓閥（8)出口并聯后與蒸汽冷凝器（11)的蒸汽入 口（22)相連；它們的進水閥⑴入口并聯后與水輪機（13)的出口相連；它們的排水閥（2) 出口并聯后與水輪機（13)的入口相連。
[0018] 進一步，補水泵（17)的進口與冷凝水出口（23)連接，補水泵（17)的出口與蒸汽 發生器補水口（18)連接。蒸汽發生器（5)、高能蒸汽轉化單元一（6)的蒸汽加壓閥（7)和 蒸汽泄壓閥（8)及儲水罐（3)、蒸汽冷凝器（11)、補水泵（17)連接組成封閉的蒸汽循環回 路。蒸汽循環回路實現以下循環：蒸汽發生器（5)產生的高能蒸汽，通過高能蒸汽轉化單元 (一）（6)等將壓力能量傳遞出去以后，進入蒸汽冷凝器（11)降溫降壓，冷凝成水，再由補水 泵（17)抽到蒸汽發生器（5)繼續產生高能蒸汽。
[0019] 進一步，高能蒸汽轉化單元一（6)的進水閥（1)和排水閥（2)及儲水罐（3)、水輪 機（13)連接組成封閉的水循環回路。
[0020] 使用本實用新型的一種蒸汽發電設備工作過程是：高能蒸汽轉化單元一（6)、高 能蒸汽轉化單元二（9)、高能蒸汽轉化單元三（10)相互配合工作，將蒸汽發生器（5)產生的 高壓的蒸汽的壓力能，轉化為水流動的動能，流動的水經過水輪機（13)轉化為機械能，水 輪機（13)再帶動發電機組（14)發電產生電能。
[0021] 實現高能蒸汽到機械能的轉化，高能蒸汽轉化單元一（6)，高能蒸汽轉化單元二 (9)及高能蒸汽轉化單元三（10)都經過以下步驟：
[0022] 進入工作前所有閥門都關閉。
[0023] 第1步、儲水罐（3)加水：打開蒸汽泄壓閥（8)和進水閥（1)，水通過進水閥（1)從 儲水罐（3)的底部進入儲水罐（3)內，并將隔熱浮塞⑷頂起；
[0024] 第2步、儲水罐（3)加壓排水：關閉蒸汽泄壓閥（8)和進水閥（1)，打開蒸汽加壓 閥（7)，使蒸汽發生器（5)產生的高壓蒸汽的壓力作用在隔熱浮塞（4)上，隔熱浮塞（4)將 壓力傳導到儲水罐（3)內的水里，使水具有了勢能；再打開排水閥（2)，儲水罐（3)內的水 在高壓蒸汽的作用下，通過排水閥（2)排出流動而產生動能，帶動水輪機（13)做功，輸出機 械能；同時，隔熱浮塞（4)隨著水面的下降而降低；
[0025] 第3步、儲水罐⑶泄壓：當水排完以后，關閉蒸汽加壓閥（7)和排水閥（2)，打開 蒸汽泄壓閥（8)，將儲水罐（3)內壓力泄放完，為進入第1步做準備；當壓力泄放完后打開 進水閥（1)，再進入第1步給儲水罐（3)加水。
[0026] 每個高能蒸汽轉化單元如此反復順序循環，交替配合工作，即完成高能蒸汽到機 械能的轉換功能。
[0027] 一種蒸汽發電設備，至少不少于三個相同的高能蒸汽轉化單元一（6)并聯交替配 合使用，才能完成高能蒸汽到機械能的連續轉化，如圖1所示。
[0028] 表1表示高能蒸汽轉化單元一（6)、高能蒸汽轉化單元二（9)、高能蒸汽轉化單元 三（10)交替配合循環工作過程。
[0029] [表 1]
[0031] 進入工作之前，應將高能蒸汽轉化單元二（9)的儲水罐（3)應通過補水及系統排 水閥（12)充滿水，且蒸汽發生器（5)出口應達到設定壓力。
[0032] 如表1，先進行a循環工作：高能蒸汽轉化單元二（9)工作在第2步一一加壓排水； 排出的水經過水輪機（13)做功后，進入高能蒸汽轉化單元一（6)，其工作在第1步一一加 水；高能蒸汽轉化單元三（10)工作在第3步，為下一循環步驟一一第1步加水做準備；
[0033] 如表1再進行b循環工作：高能蒸汽轉化單元一（6)工作在第2步一一加壓排水； 排出的水經過水輪機（13)做功后，進入高能蒸汽轉化單元三（10)，其工作在第1步一一加 水；高能蒸汽轉化單元二（9)工作在第3步，為下一循環步驟一一第1步加水做準備；
[0034] 如表1最后進行c循環工作：高能蒸汽轉化單元三（10)工作在第2步一一加壓排 水；排出的水經過水輪機（13)做功后，進入高能蒸汽轉化單元二（9)，其工作在第1步一一 加水；高能蒸汽轉化單元一（6)工作在第3步，為下一