发电厂汽轮机乏汽压缩冷凝系统及其方法
【专利摘要】一种发电厂汽轮机乏汽压缩冷凝系统及其方法，应用于发电厂中，所述发电厂包含锅炉设备，所述锅炉设备的高温高压蒸汽通过主蒸汽管道输送到汽轮机，做功后变成低温低压的乏汽，乏汽通过乏汽管道直接引入压缩机或者具有压缩功能的风机设备，并通过压缩机或者风机设备将汽轮机排出的乏汽全部压缩成为液体水，液体水能回流至锅炉设备中，再次加热形成高温高压蒸汽，系统如此循环和不断的进行发电输出；由此，本发明采用压缩机技术与方法，来实现发电厂汽轮机排出的乏汽冷凝成为液体水，再输入锅炉加热就会节省很多能量，因此发电厂的发电效率会被提高，没有冷凝器那样大量的能量损耗，所以大大的提高了发电厂的发电效率。
【专利说明】
发电厂汽轮机乏汽压缩冷凝系统及其方法
技术领域
[0001]本发明涉及发电厂热能转换的技术领域，尤其涉及一种发电厂汽轮机乏汽压缩冷凝系统及其方法。
【背景技术】
[0002]我们经常能够看到火力发电厂以及核电厂，有很粗的水泥冷却塔冒着白色蒸汽，冷却系统和冷却塔系统损耗能量，粗大的冷却塔工作，每天将损失大量的能量。发电厂本是将燃烧产生的热能转变为电能，大量的能量跑掉，肯定会大大降低发电厂的发电效率。
[0003]现在火电站，核电站和生物质发电等等，都采用通过燃烧和加热水变成蒸汽的热机发电技术，这种方式仍然是现在的主力发电模式。其方法是通过燃烧加热等方法，将水加热成为超高压高温的水蒸汽，推动汽轮机和发电机进行发电，汽轮机做功排出的乏汽，再经过凝汽器和冷却系统还原成为液体水，再输送给锅炉重新加热。水再被重新加热成为高温高压蒸汽，推动汽轮机机组发电做功，汽轮机排出的乏汽，再通过冷却系统还原成为液体水，如此循环。
[0004]凝汽器在冷凝过程中，是将乏汽中蕴藏的蒸发潜热，通过水冷或者采用风冷等技术，将蒸汽中蕴藏的蒸发潜热排放掉，获得冷凝水后再通过水栗输送到锅炉内部进行再加热，在冷凝过程中发电机组将损失大量的能量。火电站，核电站的发电效率只有35%左右，最高也就40 %左右的发电效率，近60?70 %能量损失掉，末端冷凝器损耗最大，约损失总能量的近50%，这对于发电厂来说是一个巨大的能量损耗。
[0005]为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种发电厂汽轮机乏汽压缩冷凝系统及其方法，以克服上述缺陷。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种发电厂汽轮机乏汽压缩冷凝系统及其方法
[0007]为解决上述问题，本发明公开了一种发电厂汽轮机乏汽压缩冷凝系统，应用于发电厂中，所述发电厂包含将水加热成高温高压蒸汽的锅炉设备，所述锅炉设备的高温高压蒸汽通过主蒸汽管道输送到汽轮机，从而通过高温高压蒸汽推动汽轮机高速旋转并且带动主发电机进行发电输出，其特征在于:
[0008]还包含压缩机或者风机设备，高温高压蒸汽做功后变成低温低压的乏汽，乏汽的温度为40°C左右，压力1Kpa左右，乏汽通过乏汽管道直接引入压缩机或者具有压缩功能的风机设备，并通过压缩机或者风机设备将汽轮机排出的乏汽全部压缩成为液体水，液体水能回流至锅炉设备中，在锅炉设备中，液体水再次加热形成高温高压蒸汽，高压蒸汽推动汽轮机高速旋转并带动发电机设备发电，汽轮机排出来的乏汽进入压缩机或者风机设备，当乏汽进入压缩机或者风机设备后被压缩成为液体水输出，再返回锅炉再次进行加热，系统如此循环和不断的进行发电输出。
[0009]其中:所述压缩机或者风机设备的液体水通过出水管道流回锅炉设备，所述出水管道还设有出水压力控制阀门、水栗和附属水处理设备，所述出水压力控制阀门设于压缩机或者风机设备和水栗之间，所述附属水处理设备设于水栗和锅炉设备之间。
[0010]其中:所述附属水处理设备包含水过滤器，以充分过滤杂质，有效提高使用寿命。
[0011]其中:所述压缩机或者风机设备用三套以上同时工作的压缩机或者风机设备，采用变频调速系统与乏汽管道压力联动，增加备用压缩机或者风机设备，这样就能够很精确地控制乏汽管道的内部压力，增加设备的稳定运行性能。
[0012]其中:所述压缩机或者风机设备和压力控制阀门7之间增加可控制水温度的温度调节控制水箱设备，其控制输出水温度不超过100摄氏度，保障压缩机在完全可控的范围内工作，同时也保障发电机组的安全，能够大大的提高系统的安全稳定运行。
[0013]其中:所述温度调节控制水箱设备采用冷却水降温来调节水箱温度或采用热栗设备的冷端将水箱初始温度降低以及热端将末端水温提高，这样能够提高热能的利用率，能够提高发电厂的整体发电效率。
[0014]还公开了一种发电厂汽轮机乏汽压缩冷凝方法，使用如上所述的冷凝系统，其特征在于该方法包含:
[0015](I)发电厂的锅炉设备将液体水加热为高温高压蒸汽，通过主蒸汽管道输送到汽轮机，推动汽轮机高速旋转并且带动主发电机进行发电输出；
[0016](2)高温高压蒸汽做功后变成低温低压的乏汽，乏汽的温度为40°C左右，压力1Kpa左右，乏汽通过乏汽管道直接引入压缩机或者风机设备，采用压缩方法来实现汽轮机乏汽的冷凝，汽轮机乏汽进入压缩机后，随着压力的增加，乏汽被压缩成为液体水，蒸发潜热被压缩进入液体水中，水温度将被提高；
[0017](3)液体水输送回锅炉设备进行加热，再次利用热机原理，将水加热成为高温高压蒸汽进行发电。
[0018]其中:压缩机或者风机设备采用三套以上同时工作的压缩机或者风机设备，采用变频调速系统与乏汽管道压力联动，能够很精确地控制乏汽管道的内部压力，增加设备的稳定运行性能，即使正在运行的压缩机或者风机设备突然出现故障，也不会影响到机组整体的运行。
[0019]其中:发电厂汽轮机乏汽采用压缩方法实现冷凝液化成为液体水，该技术可以采用已经公开的所有压缩技术和未公开的压缩技术，包括所有具有压缩功能的风机技术和相关的风机设备等等。
[0020]其中:发电厂乏汽压缩和具有压缩功能的风机设备和相关的辅助技术，以及水处理和温度控制等等技术。
[0021]通过上述结构可知，本发明的发电厂汽轮机乏汽压缩冷凝系统及其方法具有如下效果:
[0022]1、是采用压缩机技术与方法，来实现发电厂汽轮机排出的乏汽冷凝成为液体水。通过压缩技术对发电厂乏汽进行压缩，使之冷凝变成液体水。压缩过程中，水蒸气中的蒸发潜热被压缩进入液体水中，所以压缩机输出的水温会变高，再输入锅炉加热就会节省很多能量，因此发电厂的发电效率会被提高。压缩机在工作中，没有冷凝器那样大量的能量损耗，所以大大的提高了发电厂的发电效率。
[0023]2、现在所有火力发电厂、核电站、生物质发电厂，基本都是采用水冷凝器和风冷凝器方法来实现蒸汽变成水。但是全世界至今还没有一家发电厂和相关机构，使用压缩机技术与方法将发电厂汽轮机输出的乏汽，进行快速的压缩冷凝。采用压缩方法进行汽轮机乏汽冷凝，工作过程中没有大量能量流失，所以能够明显的提高发电厂的整体发电效率。该技术方法，一改发电厂对于汽轮机乏汽传统的冷凝技术，将水冷凝器和风冷凝器，变更为更加高效，更加节能的压缩机冷凝。
[0024]本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。
【附图说明】
[0025]图1显示了本发明的发电厂汽轮机乏汽压缩冷凝系统的结构图。
[0026]附图标记:
[0027]1、锅炉设备;2、主蒸汽管道;3、汽轮机;4、主发电机;5、乏汽管道;6、压缩机或者风机设备;7、出水压力控制阀门；8、出水管道;9、水栗设备；10、附属水处理设备；11、温度调节控制水箱设备。
【具体实施方式】
[0028]参见图1，显示了本发明的发电厂汽轮机乏汽压缩冷凝系统及其方法。
[0029]所述发电厂汽轮机乏汽压缩冷凝系统应用于发电厂中，包括火力发电厂、核电站、生物质发电厂等利用热机原理，将水加热成为高温高压蒸汽进行发电，这种发电厂通常包含将水加热成高温高压蒸汽的锅炉设备1，所述锅炉设备I的高温高压蒸汽通过主蒸汽管道2输送到汽轮机3，从而通过高温高压蒸汽推动汽轮机3高速旋转并且带动主发电机4进行发电输出。
[0030]其中，推动汽轮机3高速旋转的高温高压蒸汽做功后，变成低温低压的乏汽，乏汽的温度为40°C左右，压力1Kpa左右，乏汽通过乏汽管道5排出，本发明的重点在于，将汽轮机3排出来的乏汽通过乏汽管道5直接引入具有压缩功能的压缩机或者风机设备6，并通过压缩机或者风机设备6将汽轮机排出的乏汽全部压缩成为液体水，液体水能回流至锅炉设备I中，在锅炉设备I中，液体水再次加热形成高温高压蒸汽，高压蒸汽推动汽轮机高速旋转并带动发电机设备发电，汽轮机排出来的乏汽进入压缩机或者风机设备，当乏汽进入压缩机或者风机设备后被压缩成为液体水输出，再返回锅炉再次进行加热，系统如此循环和不断的进行发电输出。
[0031]其中，所述压缩机或者风机设备6的液体水通过出水管道8流回锅炉设备1，为确保回流的液体水质量，所述出水管道8还设有出水压力控制阀门7、水栗9和附属水处理设备10等设备，所述出水压力控制阀门7设于压缩机或者风机设备6和水栗9之间，所述附属水处理设备10设于水栗9和锅炉设备I之间。
[0032]其中，所述压缩机或者风机设备6与压力控制阀门7之间还可增加可控制水温度的温度调节控制水箱设备U，其控制输出水温度不超过100摄氏度，增加这个设备是保护压缩机在可控制范围内工作，因为水温度达到和超过100摄氏度以后再进行压缩，需要付出很大功率和压力，一方面是压缩机负荷太大，不可控制，另外一个是需要消耗大量的能量和压缩机动力，控制不好对整个发电机组都有严重影响，所以必须要增加一个温度调节控制水箱设备11，保障压缩机在完全可控的范围内工作，同时也保障发电机组的安全。45°c水蒸气的饱和压力约0.0lMpa(约0.1公斤压)，80°C水蒸气的饱和压力约0.05Mpa(约0.5公斤压)；99°C水蒸气的饱和压力约0.11^&(约1公斤压)；120°(:水蒸气的饱和压力约0.21^&(约2公斤压)；温度越高付出的压力和功率越大，所以必须要增加一个温度调节控制水箱设备U，最好将压缩机出口温度控制在90?95°C范围，这样做即经济，又能够大大的提高系统的安全稳定运行。具体实施可采用以下两种方法:第一种方法为简单的冷却水降温来调节水箱温度。第二种方法是采用热栗设备，热栗冷端将水箱初始温度降低，热端再将末端水温提高，这样能够提高热能的利用率，能够提高发电厂的整体发电效率。
[0033]其中，所述附属水处理设备10可包含水过滤器，以充分过滤杂质，有效提高使用寿命O
[0034]其中，为了发电机组能够更加安全和稳定的运行，本发明的压缩机或者风机设备6可采用三套以上同时工作的压缩机或者风机设备，采用变频调速系统与乏汽管道压力联动，增加备用压缩机或者风机设备，这样就能够很精确地控制乏汽管道的内部压力，增加设备的稳定运行性能，即使正在运行的压缩机或者风机设备突然出现故障，也不会影响到机组整体的运行。同时备用压缩机或者风机设备也能够非常迅速的投入运行，充分体现出压缩冷凝技术的优越性。
[0035]现在的生物质发电厂，火力发电厂及核电站的发电效率只有35%左右，最高也只能够达到40%左右的发电效率，发电厂的凝汽器系统和冷却系统是造成发电厂效率低下的主要原因。发电厂凝汽器和冷却系统不但建设成本高，还占用大量的土地，同时由于大量能量通过冷却系统流失，所以发电厂的发电效率只能够达到35%左右，近60?70%的能量被损失掉，其中冷却系统流失最大。据了解，发电厂的冷却系统，流失和损耗掉的能量达到近50%左右。
[0036]水在一个标准大气压下的沸点是100摄氏度，乏汽的温度只有40摄氏度左右，乏汽在压缩过程中，蒸发潜热被直接压缩进入液体水中，液体水的温度将会有所提高。该发电系统采用压缩机或者风机设备将汽轮机排出来的乏汽，直接压缩成为液体水返回锅炉再加热，根本不需要冷却系统，没有冷却系统大量的能量损失，发电厂的发电效率自然要提高很多，经过该专利技术的改造，发电厂效率将至少提高20?30左右。
[0037]随着发电厂发电机组效率的提高，也将大大提高发电厂的经济利润和降低燃煤标准，减少大气环境污染，降低发电厂对环境的热污染，减少温室效应等等，都将有一定的贡献和作用。
[0038]本发明还提供了一种发电厂汽轮机乏汽压缩冷凝方法，使用如上所述的冷凝系统，该方法包含:
[0039]1、发电厂的锅炉设备将液体水加热为高温高压蒸汽，通过主蒸汽管道输送到汽轮机，推动汽轮机高速旋转并且带动主发电机进行发电输出；
[0040]2、高温高压蒸汽做功后变成低温低压的乏汽，乏汽的温度为40°C左右，压力1Kpa左右，乏汽通过乏汽管道直接引入压缩机或者风机设备，采用压缩方法来实现汽轮机乏汽的冷凝，汽轮机乏汽进入压缩机后，随着压力的增加，乏汽被压缩成为液体水，蒸发潜热被压缩进入液体水中，水温度将被提高；
[0041]3、液体水输送回锅炉设备进行加热，再次利用热机原理，将水加热成为高温高压蒸汽进行发电；
[0042]4、压缩机或者风机设备可采用三套以上同时工作的压缩机或者风机设备，采用变频调速系统与乏汽管道压力联动，能够很精确地控制乏汽管道的内部压力，增加设备的稳定运行性能，即使正在运行的压缩机或者风机设备突然出现故障，也不会影响到机组整体的运行。
[0043]由此可见，本发明的优点在于:
[0044]1、由于没有凝汽器和冷却系统的投资，大大降低发电厂建设成本。
[0045]2、没有冷却塔系统和空冷系统，将大大减少发电厂土地占用。
[0046]3、乏汽中蒸发潜热被压缩进入液体水中，系统无大量热流失，发电机组效率也将被大大的提尚，同时将大大提尚发电厂经济利润。
[0047]4、由于发电机组效率的提高，将很大程度减少燃煤和大气环境污染，同时也将大大的减少发电厂对周边环境的热污染，减少温室效应等等也都将有一定的贡献和作用。
[0048]5、凝汽器和冷却系统是发电厂故障率最多的设备和系统，该发明专利采用压缩机或者风机设备直接将乏汽压缩成为液体水输送给锅炉，将发电厂最容易出现故障和效率低下的凝汽器和冷却系统全部都省掉。不但结构更加简单，发电效率也大大提高，同时发电机组的故障率也将被明显的降低下来，发电厂设备检修也将明显减少。相比发电厂的凝汽器和冷却系统，现在的压缩机技术结构简单，故障率也非常低。
[0049]6、汽轮机乏汽温度和压力控制方便，调节出水压力控制阀门和压缩机或者风机设备转速，就能够很方便的调节压缩机输出压力和输入压力，即控制和调节乏汽管道和汽轮机的乏汽排出压力和乏汽温度，方便控制汽轮机工况。为了发电机组能够更加安全和稳定的运行，该技术可以采用三套以上的压缩机或者风机设备同时工作，采用变频调速系统与乏汽管道压力联动，增加备用压缩机或者风机设备，这样就能够很精确地控制乏汽管道的内部压力，增加设备的稳定运行性能，即使正在运行的压缩机或者风机设备突然出现故障，也不会影响到机组整体的运行。同时备用压缩机或者风机设备也能够非常迅速的投入运行，充分体现出压缩冷凝技术的优越性。
[0050]显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明特定例子，本发明的范围将包括说明书和所附的权利要求的任何实施例。
【主权项】
1.一种发电厂汽轮机乏汽压缩冷凝系统，应用于发电厂中，所述发电厂包含将水加热成高温高压蒸汽的锅炉设备，所述锅炉设备的高温高压蒸汽通过主蒸汽管道输送到汽轮机，从而通过高温高压蒸汽推动汽轮机高速旋转并且带动主发电机进行发电输出，其特征在于: 还包含压缩机或者风机设备，高温高压蒸汽做功后变成低温低压的乏汽，乏汽的温度为40°C左右，压力1Kpa左右，乏汽通过乏汽管道直接引入压缩机或者具有压缩功能的风机设备，并通过压缩机或者风机设备将汽轮机排出的乏汽全部压缩成为液体水，液体水能回流至锅炉设备中，在锅炉设备中，液体水再次加热形成高温高压蒸汽，高压蒸汽推动汽轮机高速旋转并带动发电机设备发电，汽轮机排出来的乏汽进入压缩机或者风机设备，当乏汽进入压缩机或者风机设备后被压缩成为液体水输出，再返回锅炉再次进行加热，系统如此循环和不断的进行发电输出。2.如权利要求1所述的发电厂汽轮机乏汽压缩冷凝系统，其特征在于:所述压缩机或者风机设备的液体水通过出水管道流回锅炉设备，所述出水管道还设有温度调节控制水箱设备、出水压力控制阀门、水栗和附属水处理设备，所述温度调节控制水箱设备设于压缩机或者风机和出水压力控制阀门之间，所述出水压力控制阀门设于温度调节控制水箱设备和水栗之间，所述附属水处理设备设于水栗和锅炉设备之间。3.如权利要求2所述的发电厂汽轮机乏汽压缩冷凝系统，其特征在于:所述附属水处理设备包含水过滤器，以充分过滤杂质，有效提高使用寿命。4.如权利要求1所述的发电厂汽轮机乏汽压缩冷凝系统，其特征在于:所述压缩机或者风机设备用三套以上同时工作的压缩机或者风机设备，采用变频调速系统与乏汽管道压力联动，增加备用压缩机或者风机设备，这样就能够很精确地控制乏汽管道的内部压力，增加设备的稳定运行性能。5.如权利要求2所述的发电厂汽轮机乏汽压缩冷凝系统，其特征在于:所述压缩机或者风机设备和压力控制阀门7之间增加可控制水温度的温度调节控制水箱设备，其控制输出水温度不超过100摄氏度，保障压缩机在完全可控的范围内工作，同时也保障发电机组的安全，能够大大的提高系统的安全稳定运行。6.如权利要求5所述的发电厂汽轮机乏汽压缩冷凝系统，其特征在于:所述温度调节控制水箱设备采用冷却水降温来调节水箱温度或采用热栗设备的冷端将水箱初始温度降低以及热端将末端水温提尚，这样能够提尚热能的利用率，能够提尚发电厂的整体发电效率。7.—种发电厂汽轮机乏汽压缩冷凝方法，使用如权利要求1-6中任一所述的冷凝系统，其特征在于该方法包含: (1)发电厂的锅炉设备将液体水加热为高温高压蒸汽，通过主蒸汽管道输送到汽轮机，推动汽轮机高速旋转并且带动主发电机进行发电输出； (2)高温高压蒸汽做功后变成低温低压的乏汽，乏汽的温度为40°C左右，压力1Kpa左右，乏汽通过乏汽管道直接引入压缩机或者具有压缩功能的风机设备，采用压缩方法来实现汽轮机乏汽的冷凝，汽轮机乏汽进入风机和压缩机后，随着压力的增加，乏汽被压缩成为液体水，蒸发潜热被压缩进入液体水中，水温度将被提高； (3)液体水输送回锅炉设备进行加热，再次利用热机原理，将水加热成为高温高压蒸汽进行发电。8.如权利要求7所述的发电厂汽轮机乏汽压缩冷凝方法，其特征在于:压缩机或者风机设备采用三套以上同时工作的压缩机或者风机设备，采用变频调速系统与乏汽管道压力联动，能够很精确地控制乏汽管道的内部压力，增加设备的稳定运行性能，即使正在运行的压缩机或者风机设备突然出现故障，也不会影响到机组整体的运行。9.如权利要求7所述的发电厂汽轮机乏汽压缩冷凝方法，其特征在于:发电厂汽轮机乏汽采用压缩方法实现冷凝液化成为液体水，该技术可以采用已经公开的所有压缩技术和未公开的压缩技术，包括所有具有压缩功能的风机技术和相关的风机设备等等。10.如权利要求7所述的发电厂汽轮机乏汽压缩冷凝方法，其特征在于:发电厂乏汽压缩和具有压缩功能的风机设备和相关的辅助技术，以及水处理和温度控制等等相关技术。
【文档编号】F22D11/06GK106014517SQ201610516180
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月1日
【发明人】翁志远
【申请人】翁志远