本发明涉及汽轮机驱动技术领域，具体而言，涉及一种汽轮机增效系统及汽轮机的增效方法。
背景技术：
汽轮机是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械，又称蒸汽透平。汽轮机不仅可以作为发电用的原动机，还可以直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。汽轮机的排汽种类包括背压式和凝气式，其中，受汽轮机排汽温度、应用环境的制约，凝气式汽轮机应用更为普遍。
对于凝气式汽轮机，要完成热力循环，做完功的蒸汽必须凝结成水进行循环，凝气式汽轮机的排汽缸输出的低温低压的乏汽直接冷凝成液体的水；然而，这部分乏汽具有很大的热量，直接冷凝成液体的水会导致大量的热量损失，且冷凝过程需要一定的能耗，从而使乏汽的热量没有得到有效地利用，导致汽轮机的热功效率低于50％。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供一种汽轮机增效系统及汽轮机的增效方法，以解决现有技术中汽轮机排出乏汽的热量没有得到有效地利用的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种汽轮机增效系统，包括依次连通的第一汽轮机、吸附塔和吸附剂再生塔，吸附塔具有第一吸附剂入口和第一吸附剂出口，吸附剂再生塔具有第二吸附剂入口和第二吸附剂出口，吸附塔的第一吸附剂出口与吸附剂再生塔的第二吸附剂入口连通，且吸附剂再生塔的第二吸附剂出口与吸附塔的第一吸附剂入口连通。
进一步地，汽轮机增效系统还包括分别连通的第一吸附剂出口和第二吸附剂入口的第一吸附剂储罐，第一吸附剂储罐具有与吸附剂再生塔的排气口连通的第一进气口，且在连通排气口和第一进气口的管道上设置有第一阀门。
进一步地，汽轮机增效系统还包括与第一吸附剂储罐并联设置的第二吸附剂储罐，第二吸附剂储罐具有与吸附剂再生塔的排气口连通的第二进气口，在连通排气口和第二进气口的管道上设置有第二阀门，第一吸附剂储罐与第一吸附剂出口连通的管道上设置有第三阀门，且第二吸附剂储罐与第一吸附剂出口连通的管道上设置有第四阀门。
进一步地，汽轮机增效系统还包括分别与第二吸附剂出口和第一吸附剂入口连通的第一换热器。
进一步地，第一换热器的排气口与第一汽轮机连通。
进一步地，汽轮机增效系统还包括与第一换热器的进气口连通的第二汽轮机。
进一步地，吸附剂再生塔与第一换热器连通的管道上设置有第五阀门。
进一步地，汽轮机增效系统还包括分别与吸附剂再生塔的排气口和第一汽轮机连通的第二换热器。
进一步地，第二换热器与吸附剂再生塔的进气口连通。
进一步地，在连通第二换热器与第一汽轮机的管道上设置有第六阀门。
根据本发明的另一方面，提供了一种汽轮机的增效方法，增效方法通过上述的汽轮机增效系统进行以下步骤：S1、将第一蒸汽通入第一汽轮机，以使第一蒸汽的热能转换为机械能，并在第一汽轮机的出口处形成乏汽；S2、将乏汽通入具有吸附剂的吸附塔中，以利用吸附剂吸收乏汽中的水分并形成含水吸附剂；S3、将含水吸附剂从吸附塔的第一吸附剂出口通入吸附剂再生塔的第二吸附剂入口，以使含水吸附剂在吸附剂再生塔中脱水并形成脱水吸附剂和第二蒸汽；S4、将脱水吸附剂从吸附剂再生塔的第二吸附剂出口通入吸附塔的第一吸附剂入口，以完成吸附塔中吸附剂的替换。
进一步地，吸附剂为二氧化硅。
进一步地，汽轮机增效系统还包括与第一吸附剂储罐并联设置的第二吸附剂储罐，第二吸附剂储罐具有与吸附剂再生塔的排气口连通的第二进气口，在连通排气口和第二进气口的管道上设置有第二阀门，第一吸附剂储罐与第一吸附剂出口连通的管道上设置有第三阀门，且第二吸附剂储罐与第一吸附剂出口连通的管道上设置有第四阀门，在步骤S3中，开启第一阀门和第四阀门，并关闭第二阀门和第三阀门，使含水吸附剂从第二吸附剂储罐进入吸附剂再生塔中，并将部分第二蒸汽通入第一吸附剂储罐中。
进一步地，第一换热器的排气口与第一汽轮机连通，在步骤S3之后，增效方法还包括：将部分第二蒸汽通入第一换热器中，以使第一换热器升温。
进一步地，汽轮机增效系统还包括与第一换热器的进气口连通的第二汽轮机，在步骤S1之前，增效方法还包括：将第一蒸汽通入第二汽轮机，以使第一蒸汽的热能转换为机械能；将通过第二汽轮机的第一蒸汽通入第一换热器中，以使该第一蒸汽升温。
进一步地，汽轮机增效系统还包括分别与吸附剂再生塔的排气口和第一汽轮机连通的第二换热器，在步骤S1之前，增效方法还包括：向第二换热器中通入外界热源，以使第二换热器升温；将部分第二蒸汽通入第二换热器中加热，以得到第一蒸汽，并将第一蒸汽通入第一汽轮机内。
进一步地，第二换热器与吸附剂再生塔的进气口连通，在步骤S3中，将通过第二换热器的外界热源通入吸附剂再生塔内，利用外界热源对含水吸附剂进行脱水。
应用本发明的技术方案，提供了一种包括依次连通的第一汽轮机、吸附塔和吸附剂再生塔的汽轮机增效系统，由于吸附塔的第一吸附剂出口与吸附剂再生塔的第二吸附剂入口连通，且吸附剂再生塔的第二吸附剂出口与吸附塔的第一吸附剂入口连通，从而使吸附塔中的吸附剂能够吸收来自第一汽轮机中乏汽的水分并升温，含水吸附剂再通入吸附剂再生塔中进行脱水，脱水吸附剂重新通入吸附塔中，从而完成了吸附塔中吸附剂的替换，进而利用吸附剂在吸收水汽过程中温升的热效应使得从第一汽轮机中排出乏汽的热量得到了有效地利用。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明实施方式所提供的一种汽轮机增效系统的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
正如背景技术中所介绍的，现有技术中凝气式汽轮机的排汽缸输出的乏汽具有很大的热量，直接冷凝成液体的水会导致大量的热量损失。本发明针对上述问题进行研究，提出了一种汽轮机增效系统，如图1所示，包括依次连通的第一汽轮机110、吸附塔20和吸附剂再生塔30，吸附塔20具有第一吸附剂入口21和第一吸附剂出口22，吸附剂再生塔30具有第二吸附剂入口31和第二吸附剂出口32，吸附塔20的第一吸附剂出口22与吸附剂再生塔30的第二吸附剂入口31连通，且吸附剂再生塔30的第二吸附剂出口32与吸附塔20的第一吸附剂入口21连通。
上述汽轮机增效系统中由于吸附塔的第一吸附剂出口与吸附剂再生塔的第二吸附剂入口连通，且吸附剂再生塔的第二吸附剂出口与吸附塔的第一吸附剂入口连通，从而使吸附塔中的吸附剂能够吸收来自第一汽轮机中乏汽的水分并升温，含水吸附剂再通入吸附剂再生塔中进行脱水，脱水吸附剂重新通入吸附塔中，从而完成了吸附塔中吸附剂的替换，进而利用吸附剂在吸收水汽过程中温升的热效应使得从第一汽轮机中排出乏汽的热量得到了有效地利用。
上述吸附塔20中的吸附剂具有吸收液态水和吸附气态水的性能，吸附剂可以是液体或固体，在吸附气态水的过程中能够使自身温度上升。优选吸附剂所述吸附剂为二氧化硅，上述种类的吸附剂具有较好的化学稳定性、热稳定性、抗压性能和抗冲击磨损强度。
在本发明上述汽轮机增效系统中，优选地，汽轮机增效系统还包括分别连通的第一吸附剂出口22和第二吸附剂入口31的第一吸附剂储罐410，第一吸附剂储罐410具有与吸附剂再生塔30的排气口连通的第一进气口，且在连通排气口和第一进气口的管道上设置有第一阀门510。此时，吸附水后的含水吸附剂能够在重力作用下进入上述第一吸附剂储罐410中，第一吸附剂储罐410由第一阀门510引入高压的部分第二蒸汽，从而控制第一吸附剂储罐410与吸附剂再生塔30处于等压状态，吸附剂通过重力流动进入吸附剂再生塔30中进行再生。
在上述设置有第一吸附剂储罐410的汽轮机增效系统中，优选地，汽轮机增效系统还包括与第一吸附剂储罐410并联设置的第二吸附剂储罐420，第二吸附剂储罐420具有与吸附剂再生塔30的排气口连通的第二进气口，在连通排气口和第二进气口的管道上设置有第二阀门520，第一吸附剂储罐410与第一吸附剂出口22连通的管道上设置有第三阀门530，且第二吸附剂储罐420与第一吸附剂出口22连通的管道上设置有第四阀门540。此时，吸附水后的含水吸附剂也能够在重力作用下进入上述第二吸附剂储罐420，第二吸附剂储罐420由第二阀门520引入高压的部分第二蒸汽，从而控制第二吸附剂储罐420与吸附剂再生塔30处于等压状态，吸附剂通过重力流动进入吸附剂再生塔30中进行再生。
在上述设置有第一吸附剂储罐410和第二吸附剂储罐420的汽轮机增效系统中，第一吸附剂储罐410与第二吸附剂入口31连通的管线上还可以设置有第七阀门570，第二吸附剂储罐420与第二吸附剂入口31连通的管线上还可以设置有第八阀门580。此时，第一吸附剂储罐410和第二吸附剂储罐420中的一个可以作为进料罐，一个可以作为输料罐，当开启第四阀门540，并关闭第二阀门520和第八阀门580，第二吸附剂储罐420处于进料的过程；当关闭第三阀门530，并开启第一阀门510和第七阀门570，第一吸附剂储罐410处于输出料的过程；当开启阀门第三阀门530，关闭第一阀门510和第七阀门570，第一吸附剂储罐410处于进料的过程；当关闭第四阀门540，并开启第二阀门520和第八阀门580，第二吸附剂储罐420处于输出料的过程。第一吸附剂储罐410和第二吸附剂储罐420做间断交替操作，完成吸附剂的存储和输送。
在本发明上述汽轮机增效系统中，优选地，汽轮机增效系统还包括分别与第二吸附剂出口32和第一吸附剂入口21连通的第一换热器610。更为优选地，吸附剂再生塔30与第一换热器610连通的管道上设置有第五阀门550。此时，吸附水后的吸附剂进入吸附剂再生塔30以脱水再生为高温的脱水吸附剂，并通过控制第五阀门550将脱水吸附剂在高压的部分第二蒸汽的带动下进入第一换热器610中降温，从而使降温后的脱水吸附剂进入吸附塔20中以完成吸附剂的替换。
在上述设置有第一换热器610的汽轮机增效系统中，优选地，第一换热器610的排气口与第一汽轮机110连通。再生后高温的脱水吸附剂在第一换热器610中与换热介质换热，从而使第一换热器610中的换热介质升温，此时，第一蒸汽能够在第一换热器610中通过与上述升温的换热介质换热而升温，升温后的第一蒸汽再通入第一汽轮机110中进行做功。更为优选地，汽轮机增效系统还包括与第一换热器610的进气口连通的第二汽轮机120。此时，将第一蒸汽通入第二汽轮机120中做功并降温，降温后的第一蒸汽能够在第一换热器610中通过与上述升温的换热介质换热而升温，从而保证了进入第一汽轮机110中第一蒸汽的热量，进而也保证了升温后的第一蒸汽在通入第一汽轮机110中做功而产生的机械能。
在上述设置有第一换热器610的汽轮机增效系统中，优选地，汽轮机增效系统还包括分别与吸附剂再生塔30的排气口和第一汽轮机110连通的第二换热器620；在连通第二换热器620与第一汽轮机110的管道上可以设置有第六阀门560。上述第二换热器620能够将外界热源降温，并向来自吸附剂再生塔30的部分第二蒸汽供热，形成高压高温的第一蒸汽，并通过第六阀门560控制高压高温的第一蒸汽进入第一汽轮机110中做功。更为优选地，第二换热器620与吸附剂再生塔30的进气口连通。此时，经过第二换热器620降温的外界热源能够再通过吸附剂再生塔30中，为含水吸附剂提供再生热量，使得含水吸附剂脱水为脱水吸附剂和第二蒸汽，上述降温的外界热源在依次经过第二换热器620和吸附剂再生塔30后形成低温余热，并从吸附剂再生塔30中排出。
根据本申请的另一个方面，提供了一种汽轮机的增效方法，增效方法通过上述的汽轮机增效系统进行以下步骤：S1、将第一蒸汽通入第一汽轮机110，以使第一蒸汽的热能转换为机械能，并在第一汽轮机110的出口处形成乏汽；S2、将乏汽通入具有吸附剂的吸附塔20中，以利用吸附剂吸收乏汽中的水分并形成含水吸附剂；S3、将含水吸附剂从吸附塔20的第一吸附剂出口22通入吸附剂再生塔30的第二吸附剂入口31，以使含水吸附剂在吸附剂再生塔30中脱水并形成脱水吸附剂和第二蒸汽；S4、将脱水吸附剂从吸附剂再生塔30的第二吸附剂出口32通入吸附塔20的第一吸附剂入口21，以完成吸附塔20中吸附剂的替换。
上述增效方法中由于吸附塔中的吸附剂能够吸收来自第一汽轮机中乏汽的水分并升温，含水吸附剂再通入吸附剂再生塔中进行脱水，脱水吸附剂重新通入吸附塔中，从而完成了吸附塔中吸附剂的替换，进而利用吸附剂在吸收水汽过程中温升的热效应使得从第一汽轮机中排出乏汽的热量得到了有效地利用。
下面将结合图1更详细地描述根据本发明提供的汽轮机的增效方法的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员。
在一种优选的实施方式中，在执行完上述步骤S1、步骤S2和步骤S3之后，再重复执行步骤S1、步骤S2和步骤S3。此时，步骤S3中形成的第二蒸汽能够通过后续处理以形成第一蒸汽，并在下一轮过程的步骤S1中继续通入到第一汽轮机110中进行做功；并且，步骤S4中再生的脱水吸附剂能够在下一轮过程的步骤S2中重新对产生的乏汽中的水分进行吸附，并使脱水吸附剂形成含水吸附剂。
当汽轮机增效系统包括上述的第一吸附剂储罐410、第二吸附剂储罐420、第一阀门510、第二阀门520、第三阀门530和第四阀门540时，优选地，在步骤S3中，开启第一阀门510和第四阀门540，并关闭第二阀门520和第三阀门530，使含水吸附剂从第二吸附剂储罐420进入吸附剂再生塔30中，并将部分第二蒸汽通入第一吸附剂储罐410中。来自于吸附塔20的含水吸附剂在重力作用下进入第二吸附剂储罐420，开启第一阀门510以从吸附剂再生塔30的排气口向上述第一吸附剂储罐410引入一部分高压的第二蒸汽，从而使第一吸附剂储罐410与吸附剂再生塔30处于等压状态，此时第一吸附剂储罐410内存储的含水吸附剂能够通过重力流动进入吸附剂再生塔30中进行再生。
当汽轮机增效系统还包括上述的第一换热器610，且第一换热器610的排气口与第一汽轮机110连通时，优选地，在步骤S3之后，增效方法还包括：将部分第二蒸汽通入第一换热器610中，以使第一换热器610升温。通过使步骤S3中再生的脱水吸附剂在第一换热器610中与换热介质换热，从而使第一换热器610中的换热介质升温；此时，在步骤S1中，第一蒸汽能够先在第一换热器610中通过与上述升温的换热介质换热而升温，升温后的第一蒸汽再通入第一汽轮机110中进行做功。
在上述优选的实施方式中，汽轮机增效系统还可以包括与第一换热器610的进气口连通的第二汽轮机120，此时，在重复执行步骤S1、步骤S2和步骤S3的过程中，且在步骤S1之前，增效方法还包括：将第一蒸汽通入第二汽轮机120，以使第一蒸汽的热能转换为机械能；将通过第二汽轮机120的第一蒸汽通入第一换热器610中，以使该第一蒸汽升温。第一蒸汽在第二汽轮机120中做功并降温，降温后的第一蒸汽能够在第一换热器610中通过与上述升温的换热介质换热而升温，从而保证了进入第一汽轮机110中第一蒸汽的热量，进而也保证了升温后的第一蒸汽在通入第一汽轮机110中做功时能够产生更多的机械能。
当汽轮机增效系统还包括上述的第二换热器620时，优选地，在步骤S1之前，增效方法还包括：向第二换热器620中通入外界热源，以使第二换热器620升温；将部分第二蒸汽通入第二换热器620中加热，以得到第一蒸汽，并将第一蒸汽通入第一汽轮机110内。外界热源在通过第二换热器620时使第二换热器620内的换热介质升温，此时来自于吸附剂再生塔30的部分第二蒸汽在通过第二换热器620时能够被其中的换热介质加热，以形成高压高温的第一蒸汽，从而在步骤S1中能够保证上述的第一蒸汽在第一汽轮机110中将更多的热能转换为机械能。
在上述优选地实施方式，第二换热器620还以与吸附剂再生塔30的进气口连通。此时，更为优选地，在重复执行步骤S1、步骤S2和步骤S3的过程中，且在步骤S3中，将通过第二换热器620的外界热源通入吸附剂再生塔30内，利用外界热源对含水吸附剂进行脱水。经过第二换热器620降温的外界热源通过吸附剂再生塔30并为含水吸附剂提供再生热量，从而使含水吸附剂脱水为脱水吸附剂和第二蒸汽，上述第二蒸汽在下一轮过程的步骤S1之前经过被外界热源加热以形成第一蒸汽，第一蒸汽再继续通入第一汽轮机110中做功；并且，上述降温的外界热源在依次经过第二换热器620和吸附剂再生塔30后形成低温余热，并从吸附剂再生塔30中排出。
下面将结合实施例进一步说明本申请提供的汽轮机增效系统和汽轮机的增效方法。
实施例1
本实施例提供的汽轮机增效系统如图1所示，通过该汽轮机增效系统的增效方法包括以下步骤：
a、将温度高于565℃的外界热源经过第二换热器620降温，经过第二换热器620的外界热源继续通过吸附剂再生塔30降温，为含水吸附剂提供再生热量，使得含水吸附剂脱水为10.5MPa、320℃的第二蒸汽和脱水吸附剂，外界热源形成低温余热，脱水吸附剂由第五阀门550控制、由高压的10.5MPa、320℃第二蒸汽流动进入第一换热器610降温至65℃并使第一换热器610中的换热介质升温，脱水吸附剂再进入吸附塔20中以完成吸附剂的替换，第二蒸汽在通入第二换热器620后压强将为10.0MPa，第二换热器620向10.0MPa的第二蒸汽供热以形成10.0MPa、565℃的第一蒸汽；
b、将10.0MPa、565℃的第一蒸汽通过第六阀门560控制进入第二汽轮机120做功，由第二汽轮机120排出，控制排出乏汽为0.02MPa、60℃且具有一定的湿含量，第二汽轮机120排出的0.02MPa、60℃的乏汽经过第一换热器610被升温的换热介质加热，之后进入第一汽轮机110做功，由第一汽轮机110排出，控制排出乏汽为0.0056MPa、35℃且具有一定的湿含量，第一汽轮机110排出的0.0056MPa、35℃的乏汽进入吸附塔20中吸附乏汽中的液体水及气态水蒸汽，乏汽中的不凝气及少量的蒸汽被吸附塔20中的抽气器抽吸排出；
c、吸附塔20中的脱水吸附剂在吸附塔20中吸附液体水及气态水蒸汽以形成含水吸附剂，且温度升高到120℃，120℃的含水吸附剂由重力流动进入第一吸附剂储罐410和第二吸附剂储罐420，开启第四阀门540，并关闭第二阀门520和第八阀门580，第二吸附剂储罐420处于进料的过程，关闭第三阀门530，并开启第一阀门510和第七阀门570，第一吸附剂储罐410处于输出料的过程，第一吸附剂储罐410由第一阀门510引入10.5MPa的部分第二蒸汽，控制第一吸附剂储罐410与吸附剂再生塔30处于等压状态，含水吸附剂通过重力流动进入吸附剂再生塔30，并在吸附剂再生塔30中进行再生以形成脱水吸附剂；
重复执行上述步骤a、步骤b和步骤c。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
1、吸附塔中的吸附剂能够吸收来自第一汽轮机中乏汽的水分并升温，含水吸附剂再通入吸附剂再生塔中进行脱水，脱水吸附剂重新通入吸附塔中，从而完成了吸附塔中吸附剂的替换，进而利用吸附剂在吸收水汽过程中温升的热效应使得从第一汽轮机中排出乏汽的热量得到了有效地利用；
2、通过控制阀门，使第一吸附剂储罐和第二吸附剂储罐做间断交替操作，完成吸附剂的存储和输送；
3、将第一蒸汽通入第二汽轮机中做功并降温，降温后的第一蒸汽能够在第一换热器中通过与上述升温的换热介质换热而升温，从而保证了进入第一汽轮机中第一蒸汽的热量，进而也保证了升温后的第一蒸汽在通入第一汽轮机中做功而产生的机械能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。