[0020]本发明非常适合于具有蒸汽轮机的发电厂，由锅炉或者其他热源产生的高压过热水蒸气先直接送入高压透平中做功带动发电机发电。高压过热水蒸气经过高压透平后成为中压水蒸气，该中压水蒸气经过再热器提升温度。升温后的中压水蒸气送入到中压透平进行做功并带动发电机发电。中压水蒸气经过中压透平之后成为低压水蒸气，该低压水蒸气的温度依然在100°c左右，该低压水蒸气从中压透平出口出来后分成两路，一路经管路进入到氨蒸发器中，另一路则进入到水蒸气压缩气缸内。
[0021]氨蒸气膨胀机8由外部高压氨蒸气源提供高压氨蒸气，该高压氨蒸气由氨蒸气进口管路进入。首先往上氨蒸气腔室85和下氨蒸气腔室86充满高压氨气，而由中压透平5出来的低压水蒸气则进入到上水蒸气腔室65和下水蒸气腔室66内。先将上氨蒸气进口管路81和下氨蒸气出口管路84上的开关控制阀13都打开，则相应的下氨蒸气进口管路83和上氨气出口管路82上的开关控制阀13都关闭。由于上氨蒸气腔室85内充满高压氨蒸气，而下氨蒸气出口管路84是开通的，其他进口管路和出口管路都处于关闭状态，因此，氨蒸气膨胀气缸8内的活塞受到上氨蒸气腔室85内的高压氨蒸气的压力的推动而由上往下移动直至最底部，下氨蒸气腔室86内的高压氨蒸气则被推出并经下氨蒸气出口管路84排出后成为低压氨蒸气。与此同时，在氨蒸气膨胀气缸8的活塞由上往下运动时，同步带动水蒸气压缩气缸6的活塞也由上往下移动,此时,上水蒸气腔室65则处于低压和吸入状态,外界低压水蒸气源源不断的经上水蒸气进口管路61上的单向止回阀12进入到上水蒸气腔室65内，而活塞下压的过程中，下水蒸气腔室66内的水蒸气被压缩增压，当下水蒸气腔室66内的水蒸气压力高于下水蒸气出口管路64的压力时，水蒸气就从下水蒸气腔室66、下水蒸气出口管路64及其上的单向止回阀排出，经增压排出后的水蒸气则经管路与来自高压透平出口后又经再热器升温后的中压水蒸气合并，然后再送入中压透平内进行做功并带动发电机发电，实现对低压水蒸气的回收循环利用。
[0022]同上，当氨蒸气膨胀气缸8的上氨蒸气进口管路81和下氨蒸气出口管路84上的开关控制阀13都关闭，而下氨蒸气进口管路83和上氨蒸气出口管路82上的开关控制阀13都开启时，氨蒸气膨胀气缸8内的活塞则会因受到下氨蒸气腔室内的高压氨蒸气的压力而由下往上运动。与此同时，水蒸气压缩气缸6的活塞也会同步由下往上运动。此时，下水蒸气腔室66内处于低压和吸入状态，低压水蒸气不断进入到下水蒸气腔室66内，而上水蒸气腔室65内的低压水蒸气则被压缩增压，并当其压力大于上水蒸气出口管路的压力时，经从上水蒸气腔室65、上水蒸气出口管路62及其上的单向止回阀排出，该增压后的水蒸气与来自高压透平出口后又经再热器升温后的中压水蒸气合并，然后送入中压透平中做功并带动发电机发电。在氨蒸气膨胀气缸8的活塞上下往复运动的过程中，排出的低压氨蒸气先进入到冷却器9中冷却成为液氨，然后该液氨再经氨循环泵10后会成为高压液氨，该高压液氨再经过氨蒸气器11，与经过氨蒸发器11的低压水蒸气进行换热，吸收低压水蒸气(该低压水蒸气的温度在100°c左右)的热量转换为高压氨蒸气，该高压氨蒸气再经氨蒸气膨胀机的进口管路进入到该氨蒸气膨胀气缸内，再次带动氨蒸气膨胀气缸的活塞运动，从而实现氨蒸气的循环利用，同时又很好的利用了中压透平排出的低压水蒸气。低压水蒸气在加热氨时自身冷却为冷凝水，送锅炉再次产生蒸汽重复使用。
[0023]如此，通过水蒸气压缩气缸活塞的上下移动，上水蒸气腔室和下水蒸气腔室分别进行水蒸气的吸入和压缩，整体时间上除短暂的切换过渡时间外，表现为有连续低压水蒸气吸入和增压水蒸气流出。增压水蒸气的压力可至4.0MPa或以上。
[0024]此外，由水蒸气压缩气缸排出的水蒸气压力大小，取决于送入氨蒸气膨胀气缸的氨蒸气的压力和氨蒸气膨胀气缸与水蒸气压缩气缸的截面积的相对大小。当氨蒸气膨胀气缸与水蒸气压缩气缸的截面积相同时，排出的水蒸气增压后的最高压力则略低于氨蒸气的最高压力。但当水蒸气压缩气缸的截面积小于氨蒸气膨胀气缸的截面积时，则排出的水蒸气最终出口压力可以高于氨蒸气的最高压力。由于两个气缸的行程一直保持一致，截面积的大小决定了被压缩水蒸气体积与氨蒸气体积的相对大小。因此在当水蒸气压缩气缸的截面积小于氨蒸气膨胀气缸的截面积时，被压缩的水蒸气的相对体积较小。与此相反，当水蒸气压缩气缸的截面积大于氨蒸气膨胀气缸的截面积时，一般情况下，排出的水蒸气压力明显低于氨蒸气压力，但被压缩的水蒸气体积可明显高于氨蒸气体积。
[0025]此外，本发明中的方案是只用一级联动装置即一个氨蒸气膨胀气缸和水蒸气压缩气缸，而在实际使用中，还可以多个联动装置串联使用，形成多级逐步加压。如附图3所示，共设有8个联动装置，分别为PU P2、P3、P4、P5、P6、P7和P8共8级加压，相邻联动装置之间可通过一个水蒸气缓冲器15进行连接。一个较为典型的压力等级可为，水蒸气压缩气缸的水蒸气出口压力依次设定为0.2,0.5、1.0、1.75,2.75,4.0,5.5Mpa。多级相互串联，前一级增压后的水蒸气再在下一级中进一步增压，使水蒸气压力逐步提高。直至最后水蒸气压力达到一个极限而停止。
[0026]由于低压时水蒸气体积大于高压时的体积，低压级的联动机需要相应的尺寸和容积大于高压时的联动机尺寸和容积，所以联动机的尺寸从大到小排列。也可采取梯级布置的方案，即在低阶压力时采用多个平行的联动机，随着水蒸气压力提高，联动机的数量递减。此时每一压力等级的联动机尺寸可相同或相近。采用模块组合方式实现水蒸气增压，并平行安排多组系列，以增加水蒸气的处理能力。
[0027]在本发明的系统与传统的发电系统相结合时，由锅炉产生的高压水蒸气质量流量，在进入高压透平和中压透平后将全部经过氨蒸发器换热冷却冷凝为冷凝水，而经增压后再次参加中压透平循环发电的水蒸气流量是一个独立的闭路循环，增加了中压透平的水蒸气质量流量，但不影响外部回路中经过锅炉的冷凝水/高压透平水蒸气质量流量。闭路循环的水蒸气流量由氨蒸气膨胀气缸-水蒸气压缩气缸构成的联动装置的处理能力和效果所决定。所有在闭路循环中的增压水蒸气流量直接贡献于能源再利用和发电效率的提闻。闭路循环的水蒸气流量越大，提闻发电效率越明显。
[0028]本发明的氨蒸气膨胀气缸-水蒸气压缩气缸构成的联动装置也可以利用氨之外的其它高挥发性中间介质，同时也可以用于压缩其它气体，如空气或其它多种流体等。
[0029]此外，对于低压水蒸气、高压水蒸气、高压氨蒸气、低压氨蒸气、高压透平、中压透平等，为本领域技术人员所公知的常识，在此不再详细赘述。
[0030]需要说明的是，以上所述并非是对本发明技术方案的限定，在不脱离本发明的创造构思的前提下，任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种低压水蒸气循环利用发电系统，包括发电机、高压透平、中压透平锅炉，发电机、高压透平和中压透平之间通过联动轴联动连接，锅炉通过管路与高压透平连接，其特征在于，还包括对低压水蒸气进行增压的联动装置，该联动装置的水蒸气出口通过管路与中压透平连接，中压透平的出口通过管路与联动装置的水蒸气进口连接，中压透平的出口还通过管路与锅炉连接。
2.根据权利要求1所述的低压水蒸气循环利用发电系统，其特征在于，所述联动装置包括水蒸气压缩气缸和氨蒸气膨胀气缸，该氨蒸气膨胀气缸内的活塞与水蒸气压缩气缸内的活塞通过连杆相连接，水蒸气压缩气缸内的活塞将该水蒸气压缩气缸的内部空间分成上水蒸气腔室和下水蒸气腔室，该上水蒸气腔室装接有上水蒸气进口管路和上水蒸气出口管路，下水蒸气腔室装接有下水蒸气进口管路和下水蒸气出口管路，该上水蒸气进口管路与下水蒸气进口管路相连接后再通过管路与中压透平的出口连接，上水蒸气出口管路与下水蒸气出口管路相连接后再通过管路与中压透平的进口连接。
3.根据权利要求2所述的低压水蒸气循环利用发电系统，其特征在于，所述氨蒸气膨胀气缸内的活塞将该氨蒸气膨胀气缸的内部空间分成上氨蒸气腔室和下氨蒸气腔室，该上氨蒸气腔室装接有上氨蒸气进口管路和上氨蒸气出口管路，下氨蒸气腔室装接有下氨蒸气进口管路和下氨蒸气出口管路，上氨蒸气出口管路与下氨蒸气出口管路相连接后再通过管路与冷却器连接，该冷却器通过管路与氨循环泵连接，上氨蒸气进口管路与下氨蒸气进口管路相连接后再通过管路经过氨蒸发器后与氨循环泵连接，中压透平与锅炉间的连接管路还经过氨蒸发器。
4.根据权利要求3所述的低压水蒸气循环利用发电系统，其特征在于，所述上水蒸气进口管路、上水蒸气出口管路、下水蒸气进口管路和下水蒸气出口管路上均设有单向止回阀。
5.根据权利要求4所述的低压水蒸气循环利用发电系统，其特征在于，所述上氨蒸气进口管路、上氨蒸气出口管路、下氨蒸气进口管路和下氨蒸气出口管路上均设有开关控制阀。
6.根据权利要求5所述的低压水蒸气循环利用发电系统，其特征在于，所述冷却器为水冷却器或风冷却器。
7.根据权利要求1?6中任一项所述的低压水蒸气循环利用发电系统，其特征在于，所述高压透平和中压透平之间设有再热器，且该再热器一端与高压透平的出口连接、另一端与中压透平的进口连接。
【专利摘要】本发明公开了一种低压水蒸气循环利用发电系统，包括发电机、高压透平、中压透平锅炉，发电机、高压透平和中压透平之间通过联动轴联动连接，锅炉通过管路与高压透平连接，还包括对低压水蒸气进行增压的联动装置，该联动装置的水蒸气出口通过管路与中压透平连接，中压透平的出口通过管路与联动装置的水蒸气进口连接，中压透平的出口还通过管路与锅炉连接。本发明对由中压透平排出的低压水蒸气进行增压再送回至中压透平进行做功发电，从而提高电厂的热能利用率。
【IPC分类】F01K25-10, F01K11-02, F01D15-10
【公开号】CN104675463
【申请号】CN201510077941
【发明人】彭万旺, 杨宝友
【申请人】彭万旺
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月14日