專利名稱：帶低真空回熱的新型背壓式汽輪機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種適用于特殊用途的機器或發(fā)動機；發(fā)動機與其從動裝置的組合裝置，特別是一種帶低真空回熱的新型背壓式汽輪機。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，高效、節(jié)能、經(jīng)濟、低碳的背壓式汽輪機具有廣泛的應(yīng)用。但是，背壓式汽輪機在運行中存在如下問題首先是背壓式汽輪機具有高壓進汽部分和中壓供汽部分，其進汽來自鍋爐所提供的高壓蒸汽，在汽輪機通流部分做功后的中壓蒸汽供給熱用戶。運行中，背壓式汽輪機組補水率高達70%以上，而將這些補水從20°C左右加熱到鍋爐給水溫度，需要利用背壓式汽輪機的部分排汽(占總背壓排汽量的13% 25%)進行供給或降壓后供給(也稱背壓排汽回熱)。由于背壓式汽輪機本身無低壓汽源，因此要將 0. 8 1. 3MPa(a)的排汽降壓到高壓除氧器所需要的0. 6MPa(a)和大氣式除氧器所需要的 0. 12MPa(a)，首先需要采用一系列的降壓設(shè)備，其次是從高壓到低壓的純節(jié)流降壓過程直接導致了能量等級降低及其帶來的系統(tǒng)總效能的降低，上述采用的背壓排汽回熱方式所損失的可用能占背壓式汽輪機發(fā)電能力的1 左右，可見背壓排汽回熱能量效能利用率之低

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種能夠充分利用能量梯級、提高系統(tǒng)總效能的帶低真空回熱的新型背壓式汽輪機。本實用新型的目的是通過以下途徑來實現(xiàn)的帶低真空回熱的新型背壓式汽輪機，包括有高壓通流部分(或者和中壓通流部分)，其結(jié)構(gòu)要點在于，還包括低真空系統(tǒng)和回熱抽汽系統(tǒng)，其中低真空系統(tǒng)包括有低壓調(diào)節(jié)汽閥、低壓蒸汽室、與該低壓蒸汽室連接的低壓蒸汽缸、低壓抽汽口、低真空排汽口以及復數(shù)個壓力級，低壓蒸汽室的進汽口與高壓通流部分或中壓通流部分的背壓排汽口連接， 復數(shù)個壓力級安裝在低壓蒸汽缸的內(nèi)腔中，低壓調(diào)節(jié)汽閥安裝在低壓蒸汽室與高/中壓通流部分的背壓排汽口的連接回路上，低壓抽汽口安裝于壓力級葉片所對應(yīng)的低壓蒸汽缸的外側(cè)面上，并通過管道連接到低壓和/或真空用汽設(shè)備(如大氣式除氧器)上；低真空排汽口位于低壓蒸汽缸的尾端出汽口位置；回熱抽汽系統(tǒng)包括有排汽吸收器、熱井、回熱水泵和抽氣器，其中低真空排汽口通過管道連接到排汽吸收器中，熱井與排汽吸收器連通，位于排汽吸收器低端；回熱水泵安裝在熱井下部，其出口通過管道連接到大氣式除氧器，抽氣器則與排汽吸收器連接。本實用新型所提到的低真空，是指從略低于該地區(qū)大氣壓的稀簿氣體狀態(tài)，壓力范圍一般在0. 02 0. IOMPa(a)之間。使用時，低真空系統(tǒng)的低壓蒸汽室經(jīng)由高壓通流部分或者中壓通流部分的背壓排汽口接收高壓蒸汽或者中壓蒸汽，該高壓蒸汽或者中壓蒸汽作用在復數(shù)個壓力級上，繼續(xù)對汽輪機做功，低壓調(diào)節(jié)汽閥用于控制調(diào)節(jié)進入低壓蒸汽室的蒸汽量，使之保持住最佳工作狀態(tài)下；經(jīng)由復數(shù)個壓力級做功后，將進入低壓蒸汽缸的蒸汽逐漸轉(zhuǎn)化為低壓蒸汽和低真空蒸汽，此時，在低壓抽汽口處將該低壓蒸汽抽出，并通過管道連接到回熱抽汽系統(tǒng)的大氣式除氧器等用汽設(shè)備上；最后，低真空蒸汽經(jīng)低真空排汽口通過管道傳送到回熱抽汽系統(tǒng)的排汽吸收器中。在排汽吸收器中，鍋爐補水(除鹽水)與低真空蒸汽進行混合傳熱，吸收蒸汽汽化潛熱后形成一定溫度的熱水，與蒸汽凝結(jié)的熱水一起收集到熱井中，經(jīng)由回熱水泵將該熱水傳送到大氣式除氧器進一步除氧加熱，然后傳送給鍋爐用水。期間，低壓調(diào)節(jié)汽閥用于控制進入排汽吸收器的蒸汽量，并和抽氣器一起維持排汽吸收器的真空度，使之處于低真空狀態(tài)，保持機組在最佳工作狀態(tài)下，并使得蒸汽與補充水的混合傳熱效率提高。本實用新型在現(xiàn)有技術(shù)中的背壓式汽輪機基礎(chǔ)上增加了低真空系統(tǒng)，利用其接收的高壓蒸汽或者中壓蒸汽繼續(xù)對汽輪機膨脹做功，同時在做功過程中將高壓蒸汽或者中壓蒸汽成功地轉(zhuǎn)換為低壓蒸汽及低真空蒸汽，不但充分利用了高壓蒸汽的梯級能量進行有效做功，而且無需另外設(shè)置降壓設(shè)備，將直接獲得低壓蒸汽用于回熱抽汽系統(tǒng)，將低真空蒸汽汽化潛熱吸收后實現(xiàn)回熱，充分利用了能量等級，大大提升了系統(tǒng)的總效能，在發(fā)揮背壓式汽輪機組高效、節(jié)能、環(huán)保、低碳等特點的基礎(chǔ)上，避免了采用較高壓力的背壓排汽節(jié)流減壓回熱所造成的能量損失，是現(xiàn)有的背壓式汽輪機組以及抽汽凝汽式汽輪機組在節(jié)能、環(huán)保、高效能上的改造基礎(chǔ)，能夠帶來可觀的經(jīng)濟效果，也是熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)擔負節(jié)能減排的社會責任需要。本實用新型可以具體為回熱抽汽系統(tǒng)的排汽吸收器中安裝有噴淋霧化設(shè)備，其連接補充水(除鹽水)來
源管道。補充水經(jīng)由噴淋霧化設(shè)備形成霧化水滴，進入到排汽吸收器的內(nèi)室，該霧化水滴與吸收器內(nèi)的低真空蒸汽能夠充分接觸、混合和傳熱，這樣吸收低真空排汽的汽化潛熱并形成和維持一定的真空度，保證機組運行的經(jīng)濟性。綜上所述，本實用新型提供了一種帶低真空回熱的新型背壓式汽輪機，其在原有技術(shù)中的背壓式汽輪機中增加了低真空系統(tǒng)，即低壓做功部分，接收來自高壓部分、中壓部分的高壓蒸汽的排汽，將其用于對汽輪機進行繼續(xù)做功，充分利用了能量等級，并實現(xiàn)了將高壓蒸汽高效轉(zhuǎn)換為低壓蒸汽和低真空蒸汽，實現(xiàn)可直接回收利用低真空排汽汽化潛熱進行回熱，在發(fā)揮背壓式汽輪機組高效、節(jié)能、環(huán)保、低碳等特點的基礎(chǔ)上，避免了采用較高壓力的背壓排汽節(jié)流減壓回熱所造成的能量損失，是現(xiàn)有的背壓式汽輪機組以及抽汽凝汽式汽輪機組在節(jié)能、環(huán)保、高效能上的改造基礎(chǔ)，能夠帶來可觀的經(jīng)濟效果。

圖1所示為本實用新型所述帶低真空回熱的新型背壓式汽輪機的流通結(jié)構(gòu)示意圖；其中1-前軸封，2-高壓蒸汽室，3-高壓復速級，4-高壓汽缸，5-高壓壓力級， 6-高/中壓排汽口，7-低壓蒸汽室，8-低壓調(diào)節(jié)汽閥，9-低壓復速級，10-低壓壓力級， 11-低壓蒸汽缸，12-低壓抽汽口，13-低真空排汽口，14-后汽封。圖2所示為本實用新型所述帶低真空回熱的新型背壓式汽輪機的熱力系統(tǒng)簡4[0017]其中15-來自鍋爐的新蒸汽，16-自密封系統(tǒng)，17-低真空排汽連接管，18-工業(yè)排汽，19-補充水(除鹽水)，20-噴淋霧化設(shè)備，21-排汽吸收器，22-熱井，23-回熱水泵， 24-鍋爐，25-給水泵，26-大氣式除氧器，27-表面式加熱器，28-抽氣器，29-發(fā)電機，13-低真空排汽口，34-工業(yè)排汽口，36-高壓調(diào)節(jié)汽閥，2-汽輪機高壓蒸汽室，7-汽輪機低壓蒸汽室，8-低壓調(diào)節(jié)汽閥，12-低壓抽汽口。下面結(jié)合實施例對本實用新型做進一步描述。
具體實施例實施例1 用于制造新型背壓式汽輪機。根據(jù)實際情況背壓式汽輪機有的只有高壓流通部分，有的除了高壓流通部分還有中壓流通部分；以下以只有高壓流通部分為例。參照附圖1，帶低真空回熱的新型背壓式汽輪機，包括有高壓流通部分、低真空系統(tǒng)和回熱抽汽系統(tǒng)；其中，高壓流通部分包括有前軸封1、高壓蒸汽室2、高壓復速級3、高壓汽缸4、高壓壓力級5和高/中壓排汽口 6 ；低真空系統(tǒng)包括低壓蒸汽室7、低壓調(diào)節(jié)汽閥8、 低壓復速級9、4 9個低壓壓力級10，與低壓蒸氣室7連接的低壓蒸汽缸11、低壓抽汽口 12、低真空排汽口 13和后汽封14。其位置和連接關(guān)系如圖1所示。結(jié)合附圖1，并參照附圖2，低壓蒸汽室7的進汽口與高壓流通部分的高/中壓排汽口 6連接，4 9個低壓壓力級10安裝在低壓蒸汽缸11的內(nèi)腔中，低壓調(diào)節(jié)汽閥8安裝在低壓蒸汽室7與高/中壓排汽口 6的連接回路上，低壓抽汽口 12通過管道連接到大氣式除氧器26等用汽設(shè)備上?；責岢槠到y(tǒng)包括有噴淋霧化設(shè)備20、排汽吸收器21、熱井22、回熱水泵23和抽氣器觀，其中低真空系統(tǒng)的低真空排汽口 13通過連接管17連接到排汽吸收器21中，噴淋霧化設(shè)備20安裝在排汽吸收器21中，熱井22與排汽吸收器21連通，回熱水泵23安裝在熱井22底端，并通過管道連接到大氣式除氧器沈，抽氣器觀則與排汽吸收器21連接。來自鍋爐的新蒸汽15在高壓調(diào)節(jié)汽閥36的控制下進入汽輪機高壓蒸汽室2，在高壓汽缸4內(nèi)流經(jīng)高壓復速級3和復數(shù)個高壓壓力級5時不斷進行膨脹做功，將熱能轉(zhuǎn)化為動能，帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動發(fā)電機四發(fā)電。做功后的蒸汽依然處于中溫中壓狀態(tài)(蒸汽壓低于新蒸汽)，大部分經(jīng)由工業(yè)排汽18連接管傳送給用汽企業(yè)，另一小部分通過低壓調(diào)節(jié)汽閥8進入低壓蒸汽室7，在低壓調(diào)節(jié)汽閥8對進入蒸汽量的控制下，進入低壓蒸汽缸11 內(nèi)，在低壓復速級9和復數(shù)個低壓壓力級10的作用下，繼續(xù)將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)的機械動能，驅(qū)動發(fā)電機四發(fā)電。在低真空系統(tǒng)中做功后的高/中壓蒸汽轉(zhuǎn)換為低壓蒸汽，在滿足用汽設(shè)備蒸汽壓力的條件下，分布在低壓蒸汽缸上的低壓抽汽口 12將符合壓力條件的蒸汽抽出，并通過管道連接到回熱抽汽系統(tǒng)的大氣式除氧器等用汽設(shè)備上，而其他蒸汽經(jīng)由低壓壓力級10繼續(xù)做功，最后傳送到低壓蒸汽缸11尾部的低真空排汽口 13，并通過管道進一步傳送到回熱抽汽系統(tǒng)的排汽吸收器21中，而補充水19通過噴淋霧化設(shè)備20進入排汽吸收器21中與低真空蒸汽充分接觸、混合、傳熱，吸收蒸汽的汽化潛熱，形成具有一定溫度的熱水，與蒸汽凝結(jié)成的水一起被收集到熱井22中，在回熱水泵23的作用下，將熱井22中的熱水傳送到大氣除氧器26中進行除氧加熱處理，然后再到表面式加熱器27中進行再加熱，達到鍋爐M 需要的溫度，最后傳送給鍋爐24。[0025]低真空系統(tǒng)中的低壓抽汽口 12的抽汽壓力分別0.5 0.6MPa(a)或0. 15 0. 17MPa(a)，低真空排汽口 13的排汽壓力為0. 02 0. 06MPa (a)，對應(yīng)的所加熱補充水溫度為 59 85°C。以本技術(shù)方案制造的新型背壓式汽輪機與常規(guī)背壓式汽輪機相比，可以保持原有高、中壓部分不變，通過增加低壓調(diào)節(jié)汽閥、4 9個壓力級和設(shè)置1 2個低壓抽汽口與 1個低真空排汽口，使背壓式汽輪機具有自身低真空回熱抽汽能力，不同壓力等級的蒸汽分別供給表面式加熱器或高壓除氧器、大氣式除氧器和直接加熱補充水，做到能量梯級合理利用，提高了系統(tǒng)總效能。由于多了低真空回熱部分，不僅可以避免節(jié)流損失，在同等熱負荷下可增加1 左右發(fā)電量(值得特別指出的是，該發(fā)電量是汽輪機利用熱功當量所發(fā)的電量，發(fā)電標煤耗率小于180g/kWh，遠遠低于全國平均水平)，還可以在孤網(wǎng)條件下發(fā)電帶廠用電穩(wěn)定運行，調(diào)節(jié)更靈活，經(jīng)濟性更高，適應(yīng)性更強。在技術(shù)方面具有如下創(chuàng)新點1)新型背壓式汽輪機主蒸汽與給水系統(tǒng)、部分回熱設(shè)備及系統(tǒng)(包括高壓加熱器等)參數(shù)基本不變，可以繼續(xù)保留使用。2、低真空部分軸封漏汽量較小，可以簡化原有背壓機組自密封系統(tǒng)，取消汽封加熱器，高壓軸封漏汽可直接排至大氣式除氧器?；迷黾哟髿馐匠跗鞯然責岢槠艿兰捌湎到y(tǒng)。4)增加排汽吸收器、噴淋霧化設(shè)備、熱井、回熱水泵、抽氣器等回熱抽汽設(shè)備及系統(tǒng)，補充水經(jīng)過噴淋霧化設(shè)備進入排汽吸收器，使水與低壓排汽充分接觸、混合與傳熱。實施例2 用于改造原有的高、中壓抽汽凝汽式汽輪機。[0029]維持現(xiàn)有抽汽凝汽式汽輪機的高、中壓部分基本不變，應(yīng)縮減低壓部分的通流截面積，拆除最后適量的末數(shù)級的葉輪、葉片、隔板、隔板套等，配重以保持轉(zhuǎn)子的動、靜平衡， 拆除凝汽器、熱井等，停運循環(huán)水泵，增設(shè)排汽吸收器(可用凝汽器改造)、噴淋霧化裝置、 熱井等設(shè)備，改造凝結(jié)水泵以滿足實際需求。這樣，可以避免乏汽冷源損失，蒸汽熱能得到了合理的、充分的利用，使改造后的抽汽凝汽式汽輪機具有背壓式汽輪機的優(yōu)點，可高效、 節(jié)能、環(huán)保的運行，符合國家能源環(huán)保政策。與更換為常規(guī)背壓式汽輪機相比較，將抽汽凝汽式汽輪機改造為帶低真空回熱的新型背壓式汽輪機，投資可以節(jié)省50% 60%，改造工期縮短60% 80%，燃料利用效率提高6%左右。具體低真空系統(tǒng)和回熱抽汽系統(tǒng)參見實施例 1的說明。與抽汽凝汽式汽輪機相比，帶低真空回熱的新型背壓式汽輪機的熱力系統(tǒng)具有如下技術(shù)特點和創(chuàng)新點1)新型背壓式汽輪機與抽汽凝汽式汽輪機的設(shè)計工況相同，主蒸汽與給水系統(tǒng)、部分回熱設(shè)備及系統(tǒng)(包括高壓加熱器、部分低壓加熱器和除氧器等)參數(shù)變化不大，可以繼續(xù)保留使用。2、新型背壓式汽輪機的排汽壓力較低，軸封漏汽量較小，原有機組自密封系統(tǒng)可以滿足要求，繼續(xù)使用?；貌鸪?、熱井等，停運循環(huán)水泵。4)改造凝結(jié)水泵，更換為更大容量的回熱水泵，以滿足實際需求。5)抽氣器可以滿足機組要求需要，保留使用。6)增加排汽吸收器(可用凝汽器進行改造)、噴淋霧化設(shè)備、熱井等回熱抽汽設(shè)備及系統(tǒng)，補充水經(jīng)過噴淋霧化設(shè)備進入排汽吸收器，使水與低真空排汽充分接觸、混合與傳熱，形成并維持真空。通過優(yōu)化機組調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，使其滿足轉(zhuǎn)速可調(diào)(啟動階段、按電負荷運行時)、 供汽可調(diào)(按熱負荷運行時)和低壓回熱抽汽可調(diào)(按補水量不同，補水溫度不同和回水率不同進行調(diào)節(jié))的需要。同時，調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以做到除氧器水位控制、熱井水位控制、補給
6水協(xié)調(diào)控制等。本實用新型所述技術(shù)方案適用高、中壓范圍的帶低真空回熱的新型背壓式汽輪機，該汽輪機不僅避免了抽汽凝汽式汽輪機存在的乏汽冷凝損失偏大、熱能利用效率較低等缺點，同時避免了現(xiàn)有常規(guī)背壓式汽輪機無低壓回熱抽汽、存在節(jié)流損失、系統(tǒng)總能效偏低、以熱定電調(diào)節(jié)不靈活的缺點，具備了抽汽凝汽式汽輪機靈活調(diào)節(jié)的優(yōu)點和常規(guī)背壓式汽輪機熱能利用效率高的優(yōu)點，蒸汽熱能可以得到充分的、有效的、合理的利用，能夠更好地節(jié)約能源、改善環(huán)境。本實用新型不僅可以制造新的背壓式汽輪機，還可以適用于現(xiàn)有高、中壓抽汽凝汽式汽輪機的改造，使其更加高效、節(jié)能、環(huán)保的運行。本實用新型未述部分與現(xiàn)有技術(shù)相同。
權(quán)利要求1.帶低真空回熱的新型背壓式汽輪機，包括有高壓流通部分，其特征在于，還包括低真空系統(tǒng)和回熱抽汽系統(tǒng)，其中低真空系統(tǒng)包括有低壓調(diào)節(jié)汽閥(8)、低壓蒸汽室(7)、與該低壓蒸汽室(7)連接的低壓蒸汽缸(11)、低壓抽汽口(12)、低真空排汽口(13)以及復數(shù)個壓力級(10)，低壓蒸汽室(7)的進汽口與高壓通流部分的背壓排汽口(6)連接，復數(shù)個壓力級(10)安裝在低壓蒸汽缸(11)的內(nèi)腔中，低壓調(diào)節(jié)汽閥(8)安裝在低壓蒸汽室(7)與高壓通流部分的背壓排汽口(6)的連接回路上，低壓抽汽口(12)安裝于壓力級葉片所對應(yīng)的低壓蒸汽缸(11)的外側(cè)面上，并通過管道連接到低壓和/或真空用汽設(shè)備上；低真空排汽口(13)位于低壓蒸汽缸(11)的尾端出汽口位置；回熱抽汽系統(tǒng)包括有排汽吸收器(21)、熱井(22)、回熱水泵(23)和抽氣器(28)，其中低真空排汽口(13)通過管道連接到排汽吸收器 (21)中，熱井(22)與排汽吸收器(21)連通，位于排汽吸收器(21)低端；回熱水泵(23)安裝在熱井(22)下部，其出口通過管道連接到大氣式除氧器(26)，抽氣器(28)則與排汽吸收器(21)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶低真空回熱的新型背壓式汽輪機，其特征在于，回熱抽汽系統(tǒng)的排汽吸收器(21)中安裝有噴淋霧化設(shè)備(20)，其連接補充水來源管道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶低真空回熱的新型背壓式汽輪機，其特征在于，低真空系統(tǒng)中的低壓抽汽口(12)的抽汽壓力分別0.5 0.6MPa (a)或0· 15 0. 17MPa(a)，低真空排汽口(13)的排汽壓力為對應(yīng)的所加熱補充水溫度為59 85°C。
專利摘要本實用新型涉及一種適用于特殊用途的機器或發(fā)動機；發(fā)動機與其從動裝置的組合裝置，特別是一種帶低真空回熱的新型背壓式汽輪機，其結(jié)構(gòu)要點在于，還包括低真空系統(tǒng)和回熱抽汽系統(tǒng)，其中低真空系統(tǒng)包括有低壓蒸汽室、低壓調(diào)節(jié)汽閥、低壓抽汽口、低真空排汽口以及復數(shù)個壓力級，回熱抽汽系統(tǒng)包括有排汽吸收器、熱井、回熱水泵和抽氣器。特點在于，充分利用了能量等級，實現(xiàn)可直接回收利用排汽汽化潛熱進行回熱，在發(fā)揮背壓式汽輪機組高效、節(jié)能、環(huán)保、低碳等特點的基礎(chǔ)上，避免了采用較高壓力的背壓排汽回熱所造成的節(jié)流損失，是現(xiàn)有的背壓式汽輪機組以及抽汽凝汽式汽輪機組在節(jié)能、環(huán)保、高效能上的改造基礎(chǔ)，能夠帶來可觀的經(jīng)濟效果。
文檔編號F22D1/32GK202215311SQ20112030812
公開日2012年5月9日 申請日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
發(fā)明者俞金樹, 關(guān)健強, 卓鄭煒, 吳劍恒, 邱曉露, 邱榮, 陳斌 申請人:福建省石獅熱電有限責任公司