可提高热电厂汽轮机发电效率的凝汽器前置增压系统的制作方法

本发明是有关于使用在热电厂汽轮机的增压系统，尤其是一种可提高热电厂汽轮机发电效率的凝汽器前置增压系统。

背景技术：

在热力发电厂中，发电的主要核心设备为汽轮机，利用汽轮机能将蒸汽的热能转化为机械功的特性来进行发电。通常汽轮机排气侧会配备凝汽器，凝汽器除将汽轮机的排汽冷凝成水供锅炉重新使用外，还能在汽轮机排汽处形成真空和维持真空。汽轮机跟凝汽器之间是通过管道连接。其中凝汽器的真空会直接影响发电机的效率，其原因在于有压力的蒸汽经过汽轮机并且推动汽轮机旋转后将会失去动力而形成乏汽，此时凝汽器产生的背压(真空)将直接影响该乏汽的排除速度和汽轮机的做功效率，而直接影响汽轮机的发电效率。

目前热电厂的汽轮机的乏汽通常是以压差自然迁移的方式输入到凝汽器，为了提高汽轮机的发电效率，常用的方式为设法降低凝汽器的背压值，使汽轮机跟凝汽器之间的压差达到最大化，以加速蒸汽的迁移，而提高汽轮机的发电效率。对于一些大型发电机组而言，在一定范围内，每提高1kpa的真空度，每度电的燃煤消耗可能减少3克。

然而由于热电厂凝汽器基本上都是采用水作为冷凝介质，而这些介质需要依赖自然中获取的冷源(江、河、湖、海的水或空气)进行冷却，由于季节的变化，凝汽器中的水温会受到自然气温和水温的影响，众所周知，水的饱和蒸汽压与温度有关，因此热电厂并无法常年将凝汽器真空度始终保持在发电机设计所需的最佳真空度附近。即发电机在一年当中，大部分时间的工作真空度并不处于最有利于提高燃煤效率的最佳真空度附近。

在热电厂常见的凝汽器后端通常有抽真空系统，且大多为大水环泵或其它形式的系统，少数还保留蒸汽抽气器系统或水射泵抽气系统。上述抽真空系统将凝汽器形成真空状态后(时间较短，通常不超过2小时)，便仅用于维持凝汽器的真空度，也就是在持续运行当中不断抽走凝汽器中的不凝性气体，加大这些真空泵的抽气量，以避免因不凝性气体进水而导致真空度下降。但是对于提高真空和降低背压值，由于超大量水及其低压加速蒸发特点的因素影响，加大真空泵组的抽气能力，对于凝汽器真空度的提高效果往往较小。

故本发明希望提出一种崭新的可提高热电厂汽轮机发电效率的凝汽器前置增压系统，以解决上述现有技术上的缺陷。

技术实现要素：

所以本发明的目的，是为解决上述现有技术上的问题，本发明中提出一种可提高热电厂汽轮机发电效率的凝汽器前置增压系统，是在汽轮机与后端的凝汽器之间加入增压泵系统，应用增压泵系统的机械式抽气机制，可将原有汽轮机中乏汽的自然排气方式改为强制排气，而可提高汽轮机乏汽排出的速度，相当于降低凝汽器背压，进而提高汽轮机的发电效率，从而节约汽轮机发电所需的单位煤耗，达到提高电厂汽轮机发电效率的目的，并且使得电厂的发电效率不再受到环境温度、真空泄露以及真空泵大小的影响，使得发电机处于最佳化且不受自然环境温度影响的状态。本发明的增压泵系统中的各个增压泵，可以按照需求组成串联、并联、或多组串联再予以并联的结构，可使乏汽的迁移速度最大化。为达到上述目的本发明中提出一种可提高热电厂汽轮机发电效率的凝汽器前置增压系统，是使用在热电厂的汽轮机，该汽轮机是以蒸汽为动力，并将蒸汽的热能转化为机械功，以用于驱动热电厂的发电机；该汽轮机具有一排气端，有压力的蒸汽经过该汽轮机并驱动该汽轮机后，该蒸汽将会失去动力而形成乏汽，该乏汽通过该排气端向外排出；该凝汽器前置增压系统包括一增压泵系统，包括一入口端、一出口端、及至少一增压泵；该增压泵系统的入口端通过输入管路与该汽轮机的排气端连接；各增压泵包括一进气端及一排气端；由该汽轮机的排气端所排出的乏汽系从该入口端输入到该至少一增压泵中进行增压后再从该出口端输出；以及一凝汽器包括一输入端，该增压泵系统的出口端通过输出管路与该凝汽器的输入端连接；该凝汽器接收来自该增压泵系统中经增压后的乏汽，并将该增压后的乏汽冷凝成水。

进一步的，该至少一增压泵为多个增压泵，该多个增压泵形成并联的形态。

进一步的，该至少一增压泵为多个增压泵，该多个增压泵形成串联的形态，以增加压差；其中相邻两增压泵的对应的进气端及排气端之间通过输送管路互相连接。

进一步的，该增压泵选自罗茨真空泵、离心泵、透平机、喷射泵或具有大抽气量的气体移动动力设备或可促进气体迁移速度的气体泵。

进一步的，各增压泵的进气端处安装有阀门，用以在需要时关闭对应的增压泵，使其脱离整个增压泵系统的运行。

进一步的，该凝汽器为水冷凝汽器或空冷凝汽器。

进一步的，还包括一抽真空系统，其中该凝汽器还包括一输出端与该抽真空系统连接，该抽真空系统用于抽取该凝汽器中的不凝性气体，使得该凝汽器内部形成真空。

进一步的，还包括一汽水分离器，其中该抽真空系统与该汽水分离器连接，该汽水分离器用于将该抽真空系统所输出的汽水混合物分离为空气和液态水。

进一步的，还一汽水分离器，其中该凝汽器还包括一输出端与该汽水分离器连接，该汽水分离器用于将该凝汽器所输出的汽水混合物分离为空气和液态水。

进一步的，该增压泵与一驱动电机连接，该驱动电机与一控制机构连接，通过该控制机构控制该驱动电机以驱动该增压泵；各增压泵还与一冷却机构连接，该冷却机构用于将冷却水输入到该增压泵以进行冷却，其中该控制机构应用变频方式控制该驱动电机，根据变频特性调控该增压泵的性能。

进一步的，各增压泵还配置有压力传感器及温度传感器；该压力传感器及该温度传感器与该控制机构连接；该压力传感器及该温度传感器所侦测的压力值及温度值传送到该控制机构，以控制该驱动电机及该冷却机构，以保护该增压泵稳定运行。

本发明的有益效果为：

本发明与现有技术中的电厂系统及现有的改造技术所组成的真空系统最大的区别，是在于直接在汽轮机跟凝汽器之间加装增压泵系统，而非市面上应用提升凝汽器真空以间接提高汽轮机发电效率的方式，因此应用本发明的结构可以有效避免凝汽器受冷却水温度及漏率影响的特性，可以更为直接且高效率的使得系统真空度不受季节影响，始终稳定在汽轮机发电效率最高的区间。

由下文的说明可更进一步了解本发明的特征及其优点，阅读时并请参考附图。

附图说明

图1为显示本发明的元件组合示意图；

图2为显示本发明的多个增压泵形成串联的形态的元件组合示意图；

图3为显示本发明的多个增压泵形成串联，其中抽真空系统连接一汽水分离器的元件组合示意图；

图4为显示本发明的多个增压泵形成串联，其中凝汽器连接一汽水分离器的元件组合示意图；

图5为显示本发明的多个增压泵形成并联的形态的元件组合示意图；

图6为显示本发明的多个增压泵形成并联，其中抽真空系统连接一汽水分离器的元件组合示意图；

图7为显示本发明的多个增压泵形成并联，其中凝汽器连接一汽水分离器的元件组合示意图；

图8为显示本发明的多个增压泵形成并联的多组增压泵的形态的元件组合示意图；

图9为显示本发明的增压泵与相关电气元件以及侦测控制电路的方块示意图。

附图标记说明

1汽轮机33阀门

2输送管路41输入端

3增压泵42输出端

4凝汽器51入口端

5增压泵系统52出口端

6抽真空系统71回圈液换热器

7汽水分离器81驱动电机

11排气端82控制机构

21输入管路91冷却机构

22输出管路92压力传感器

31进气端93温度传感器

32排气端。

具体实施方式

现谨就本发明的结构组成，及所能产生的功效与优点，配合附图，列举本发明的一较佳实施例详细说明如下。

请参考图1至图9所示，显示本发明的可提高热电厂汽轮机发电效率的凝汽器前置增压系统，包括下列元件：

一汽轮机1具有一排气端11，有压力的蒸汽经过该汽轮机1并驱动该汽轮机1后，该蒸汽将会失去动力而形成乏汽，该乏汽通过该排气端11向外排出。一般该汽轮机1为热电厂发电用的汽轮机。该汽轮机1系以蒸汽为动力，并将蒸汽的热能转化为机械功，以用于驱动热电厂的发电机。

一增压泵系统5，包括一入口端51、一出口端52、及至少一增压泵3。该增压泵系统5的入口端51通过输入管路21连接该汽轮机1的排气端11。其中各增压泵3包括一进气端31及一排气端32。由该汽轮机1的排气端11所排出的乏汽是从该入口端51输入到该至少一增压泵3中进行增压后再从该出口端52输出。其中该增压泵3为罗茨真空泵、离心泵、透平机、喷射泵、或具有大抽气量的气体移动动力设备等可以促进气体迁移速度的气体泵。因此通过该至少一增压泵3的机械方式抽取该汽轮机1所输出的乏汽，可以达到强制排气的目的。

如图1所示，该至少一增压泵3可为单一个增压泵3。

其中该至少一增压泵3也可以为多个增压泵3，其中该多个增压泵3可形成串联或并联的形态。如图2所示，该多个增压泵3形成串联的形态，以增加压差。其中相邻两增压泵3的对应的进气端31及排气端32之间通过输送管路2互相连接，以将该增压泵系统5中的总增压或压降分担到各级的增压泵3，从而分担因需要压缩空气而产生的热量，维持各增压泵3的稳定运行，避免因过热而卡死。

如图5所示，该多个增压泵3形成并联的形态，其中所有增压泵3的进气端31并联到该输入管路21，所有增压泵3的排气端32并联到该输出管路22，以增加该增压泵系统5的整体抽气总量。

如图8所示，该多个增压泵3也可以形成并联的多组的增压泵3，各组中的相邻两增压泵3的对应的进气端31及排气端32之间通过输送管路2串接，而该输入管路21并联到该多组的增压泵3中对应的进气端31，该输出管路22则并联到该多组的增压泵3中对应的排气端32，以使乏汽迁移速度可达到最大化。

一凝汽器4包括一输入端41，该增压泵系统5的出口端52通过输出管路22连接到该凝汽器4的输入端41。该凝汽器4用于接收来自该增压泵系统5中经增压后的乏汽，并将该增压后的乏汽冷凝成水。该凝汽器4可为水冷凝汽器、空冷凝汽器或其他种类的凝汽器等等。

本发明还可包括一抽真空系统6，其中该凝汽器4还包括一输出端42其连接该抽真空系统6，该抽真空系统6用于抽取该凝汽器4中的不凝性气体，使得该凝汽器4内部形成真空。

如图3、图4及图6、图7和图8所示，本发明还可包括一汽水分离器7，其可连接到该抽真空系统6，该汽水分离器7用于将该抽真空系统6所输出的汽水混合物分离为空气和液态水，而该液态水则输入该汽水分离器7，并通过回圈液换热器71形成水温合适的工作水并输回到该抽真空系统6，以作为该抽真空系统6运作所需的工作回圈液。

如图4及图7所示，本发明也可以不配置该抽真空系统6，而直接将该汽水分离器7连接到该凝汽器4的输出端42，由该汽水分离器7将该凝汽器4所输出的汽水混合物分离为空气和液态水。

其中各增压泵3的进气端31处安装有阀门33，用以在需要时关闭对应的增压泵3，使其脱离整个增压泵系统5的运行，以提高该增压泵系统5的可靠性和可操控性。

其中各增压泵3即形成通道(图中未显示)，因此即使停止某一增压泵3，乏汽仍然可以通过未使用的该某一增压泵3，因此不会造成该汽轮机1无法使用，而不会对原有系统造成安全隐患。

图9显示各增压泵3的机电元件的方块图，主要是用于显示相关的电气元件以及侦测控制电路。

其中该增压泵3连接一驱动电机81，该驱动电机81连接一控制机构82，通过该控制机构82控制该驱动电机81以驱动该增压泵3。该控制机构82可应用变频方式控制该驱动电机81，根据变频特性调控该增压泵3的性能。变频启动可以维持该增压泵3运行安全稳定。低频运行可以深度节能，高频运行可以充分发挥该增压泵3的增压性能。应用变频调整该增压泵系统5的运行速度，可以令增压度提高或降低，而在较大范围调整系统的真空度，使系统全年的真空度均处于发电机所需最佳真空条件之下，从而避免发电机受气候、季节和天气的影响，提高发电机全年的工作效率。

其中各增压泵3还连接一冷却机构91，该冷却机构91用于将冷却水输入到该增压泵3以进行冷却。

其中各增压泵3还配置有压力传感器92及温度传感器93，该压力传感器92用于侦测该增压泵3的管路压力，该温度传感器93用于侦测该增压泵3的温度。该压力传感器92及该温度传感器93连接到该控制机构82。该压力传感器92及该温度传感器93所侦测的压力值及温度值系传送到该控制机构82，以控制该驱动电机81及该冷却机构91，以保护该增压泵3稳定运行。

本发明的该增压泵系统5可应用固定支架(图中未显示)支撑，此种结构为现有技术所熟知，不再赘述其细节。

本发明的优点在于在汽轮机与后端的凝汽器之间加入增压泵系统，应用增压泵系统的机械式抽气机制，可将原有汽轮机中乏汽的自然排气方式改为强制排气，而可提高汽轮机乏汽排出的速度，相当于降低凝汽器背压，进而提高汽轮机的发电效率，从而节约汽轮机发电所需的单位煤耗，达到提高电厂汽轮机发电效率的目的，并且使得电厂的发电效率不再受到环境温度、真空泄露以及真空泵大小的影响，使得发电机处于最佳化且不受自然环境温度影响的状态。本发明的增压泵系统中的各个增压泵，可以按照需求组成串联、并联或多组串联再予以并联的结构，可使乏汽的迁移速度最大化。

本发明与现有技术中的电厂系统及现有的改造技术所组成的真空系统最大的区别，是在于直接在汽轮机跟凝汽器之间加装增压泵系统，而非市面上应用凝汽器后置的机械泵或蒸汽泵等真空获得设备提升凝汽器真空以间接提高汽轮机发电效率的方式，因此应用本发明的结构可以有效避免凝汽器受冷却水温度及漏率影响的特性，可以更为直接、更大幅度且更高效率地使得系统真空度不受季节影响，始终稳定在汽轮机发电效率最高的区间。

综上所述，上列详细说明是针对本发明的一可行实施例的具体说明，但是该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包括于本发明的专利权利范围中。