專利名稱：多功能亞臨界壓力蒸氣缸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)、節(jié)能降耗、減排、設(shè)備保護(hù)、安全生產(chǎn)等技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說 是涉及水及蒸氣排放、回收、發(fā)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景目前利用水蒸氣進(jìn)行推動汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電的方法技術(shù)是世界上最主要的發(fā)電技術(shù),占全 世界總發(fā)電量的一半以上，就算是目前的美國，它卯％的電力也是由熱電生產(chǎn)的，火力發(fā) 電和核能發(fā)電都是采用水蒸氣來推動汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電的。火力發(fā)電是世界上最大的污染源和工業(yè)的第一耗水大戶；如美國目前熱力發(fā)電耗水量每年高迗2725億立方米，相當(dāng)于5條中國黃河年水量。(中國黃河每年的水流量只有550億立 方米)火力發(fā)電溫室氣體的排放量更是居世界首位。有充分的證據(jù)證明地球變暖、酸雨增 加、災(zāi)害性天氣增加和加強、大量的物種滅絕、大量的污染物污染空氣、陸地和水源等危害 到人類生存環(huán)境等極其嚴(yán)重的問題都與火力發(fā)電有直接的關(guān)系。目前火力發(fā)電工藝流程已經(jīng)有近百年的歷史，熱效率低、浪費和污染嚴(yán)重，就算是當(dāng)今 世界上最高水平的燃煤發(fā)電廠的熱效率也達(dá)不到送到鍋爐的煤完全燃燒所能發(fā)出的熱量的 1/3?，F(xiàn)舉哈爾濱汽輪機(jī)廠600MW火力發(fā)電機(jī)組的熱系統(tǒng)為例子該機(jī)組的鍋爐為亞臨界一次再熱筒鍋爐，最大連續(xù)出力1803. 6t/h,給水溫度273. 4"C, 主蒸氣壓力16. 67MPa，溫度為538'C，再熱蒸氣壓力為3. 323MPa，溫度538"C，汽輪機(jī) 排氣溫度36. 2'C,壓力0. 006MPa;熱耗率7829. 8KJ/(KW. H),汽耗率3. 005Kg/(KW. h)。由于該機(jī)組將其熱焓高達(dá)2330. 9KJ/Kg作功后的低溫、低壓水蒸氣排到凝汽器變成36.2 °C,其熱焓只有151. 5KJ/Kg的冷凝水，這不但需要重量達(dá)到其50 80倍的冷凝水，通過 凝汽器進(jìn)行冷凝，做成巨大的熱量損失和浪費了大量的水；還有可能由于凝汽器在運行中產(chǎn) 生的銅離子對鍋爐水做成污染和凝汽器出現(xiàn)故障時可會引發(fā)嚴(yán)重事故。 現(xiàn)計算該機(jī)組從汽輪機(jī)作功后蒸氣排放到凝汽器凝結(jié)成水所帶來的熱量損失。一，鍋爐在1小時中產(chǎn)生蒸氣的總熱量。1803. 06X1000X (3397. 3 — 1198. 8) +1516. 84X1000X (3538—3027. 3)-4738676398KJ二，作功后的低溫低壓水蒸氣在凝汽器中變成水所失去的熱量。1037. 54X1000X (2330. 9—151. 5) +85. 88X1000X (2448. 8 — 151. 5) =2526965200KJ三，上述失去的熱量與鍋爐1小時產(chǎn)生的總熱量的百分比。 2526965200 + 4738676398 X 100%>53%從600MW火電機(jī)組的熱系統(tǒng)圖中可以看出鍋爐每小時產(chǎn)出1803. 6噸，壓力為 16. 76MPa，溫度538X:的水蒸氣，但作功后到達(dá)凝汽器的水蒸氣只有1159. 42噸(1073. 54 +85. 88=1159. 42)，中途有644 . 6噸的高溫、高壓水蒸氣變成了凝結(jié)水和廢蒸氣排走。 原因是 一，高溫高壓水蒸氣在汽輪機(jī)通流部分流動過程中由于摩擦力等種種原因，產(chǎn)生凝 結(jié)水。二，每小時數(shù)量達(dá)到1803. 6噸，溫度只有36'C左右的水，被這些蒸氣加熱到273. 4 t;的高溫水進(jìn)入鍋爐，是產(chǎn)生大量凝結(jié)水的主要原因。三，利用蒸氣除氧和其他環(huán)節(jié)也使用 了大量的水蒸氣。我國核電機(jī)組作功后排放的低溫低壓水蒸氣在凝汽器冷卻成水所失去的熱量更是驚人。 現(xiàn)計算其熱損失一,核反應(yīng)堆在1小時中加熱水所產(chǎn)生水蒸氣的總熱焓。 5808 . 2X 1000X(2773 —972 . 6)=10457083280KJ二，作功后的水蒸氣在凝汽器變成水所失去的熱量。2975. 1X1000X(2350. 5—168. 8)=6490775770KJ 三，在凝汽器中變成水所失去的熱量與從核反應(yīng)堆中獲得的總熱量的百分比。6490775770+ 10457083280X 100%>62% 從以上兩間廠的數(shù)字可以看出當(dāng)前發(fā)電工藝流程浪費極其嚴(yán)重，單是作功后在凝汽器中凝結(jié)成水所失去的熱量就大大超出推動汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電所耗用的熱量；而且作功后排出 1Kg的水蒸氣，需要50 80Kg的冷卻水量。不但如此，該工藝流程還有高達(dá)1/3以上在鍋 爐中產(chǎn)生的高溫高壓水蒸氣，在汽輪機(jī)的通流部分流通和加熱鍋爐進(jìn)水及其他環(huán)節(jié)中，在沒 有到達(dá)凝汽器前，就變成了凝結(jié)水和廢蒸氣的形式中途排走。做成巨大的熱量損失和大量高 純度水的流失。為此，需要大量高純度的水進(jìn)行不斷補充。在補充水的過程中，大量非凝結(jié) 性氣體混進(jìn)來；并由于運行加熱過程中的不斷濃縮作用，做成熱系統(tǒng)內(nèi)的水質(zhì)不斷惡化，而 引起設(shè)備內(nèi)部的腐蝕。為了解決這個問題，舊工藝流程不但需要大量蒸氣對補充水加熱至沸騰，以清除水中的非 凝結(jié)性氣體；還需要大量的化學(xué)藥劑進(jìn)行水處理；而且鍋爐在運行過程中還要進(jìn)行排污。即 使這樣做，還不能從根本上解決設(shè)備內(nèi)部的腐蝕問題。鍋爐在運行中排污,不但做成大量高 溫高壓的水和水蒸氣流失做成巨大的浪費，還產(chǎn)生出巨大的燥音，而且大量的污水排放嚴(yán)重 污染了周圍的環(huán)境。為此，如何實現(xiàn)水蒸氣和水的全循環(huán)利用以大幅度降低成本，減排降耗、保護(hù)人類的生 存環(huán)境，已經(jīng)成為世界各國公認(rèn)急需解決的世界難題。但這個世界難題已經(jīng)被我發(fā)明的火力 發(fā)電水氣全循環(huán)熱系統(tǒng)的技術(shù)完滿解決了 。

發(fā)明內(nèi)容
多功能亞臨界蒸氣缸本發(fā)明是我經(jīng)過幾十年來研究而設(shè)計成的發(fā)電成本低于火力發(fā)電的大型太陽能發(fā)電廠中 的水汽全循環(huán)熱發(fā)電技術(shù)，結(jié)合火力發(fā)電廠的特點而設(shè)計發(fā)明的火力發(fā)電水氣全循環(huán)熱系統(tǒng) 的主要設(shè)備之一。該系統(tǒng)的發(fā)電熱效率是當(dāng)今世界上最高的。發(fā)明的主要理論依據(jù)是卡諾定 理(所有工作于同溫?zé)嵩春屯瑴乩湓粗g的熱機(jī)，以可逆機(jī)效率為最高)。本發(fā)明的熱系統(tǒng)將原發(fā)電工藝中的主要設(shè)備之一的凝汽器及其附屬系統(tǒng)全部廢棄；將原 本排放到凝汽器的作功后的低溫低壓水蒸氣和其他部位產(chǎn)生的廢蒸氣，通過熱泵設(shè)備全部回 收用來發(fā)電。(熱泵設(shè)備是以消耗一定量的機(jī)械功為代價，可以把熱能由較低溫度，提高到能夠 被利用的較高溫度。熱泵的經(jīng)濟(jì)性一般用供熱系數(shù)e t來衡量。s ,=Q,/W因(^-Q。+W, 故"永遠(yuǎn)大于l。若"=5，表示消耗1J的功，可以獲得了5J的熱量，顯然這比直接燃燒 燃料來獲取熱量更為有利)。我初步計算一下，采用我發(fā)明的火力發(fā)電水氣全循環(huán)熱系統(tǒng)技術(shù)，可以將600MW火力發(fā) 電廠,變成1200MW的火力發(fā)電廠，而耗煤量不變；不但做到污水對周圍環(huán)境O排放,而且每 度電的發(fā)電成本降低一半以上,而本次公開的多功能亞臨界蒸氣缸,是這個系統(tǒng)的主要設(shè)備之具體實施方式
多功能亞臨界蒸氣缸的特征在于它包括分別與多功能高壓蒸氣侖和多功能高壓蒸氣儲 存?zhèn)}、鍋爐再熱器相連接。汽輪機(jī)作功后的低溫低壓水蒸氣被抽氣器排放到多功能真空循環(huán) 水侖后，沒有變成水的水蒸氣，和其他部分送到多功能真空循環(huán)水侖的蒸氣，加上多功能真 空循環(huán)水侖本身產(chǎn)生的蒸氣，都被抽氣能力大于汽輪機(jī)抽氣器五倍的抽氣器強行送去多功能 蒸氣回收侖；蒸氣壓力比蒸氣回收侖內(nèi)高一點的廢蒸氣也送到蒸氣回收侖。這些水蒸氣經(jīng)層 層壓縮后送到多功能低壓蒸氣倉、多功能中壓蒸氣倉、多功能高壓蒸氣倉后到達(dá)本缸。再由本缸送到鍋爐再熱器再熱后,送到汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電以開始進(jìn)行新一輪的循環(huán)。 本缸產(chǎn)生的凝結(jié)水用來加熱向鍋爐輸送的循環(huán)水后，逆流流向循環(huán)水侖。 當(dāng)甩電荷和處于用電量低谷等有蒸氣多余時，大量的蒸氣由本缸向高壓蒸氣倉排放，用以儲存起來，供用電量處于高峰時使用?，F(xiàn)介紹一下多功能亞臨界蒸氣缸各部分的功能，附多功能亞臨界蒸氣缸的三視示意圖。附圖
標(biāo)記說明A, 倉體B, 倉體保溫層C，向鍋爐再熱器輸送亞臨界壓力蒸氣的管道保溫層 、 D，向鍋爐再熱器輸送亞臨界壓力蒸氣的管道 E，進(jìn)鍋爐水管的保溫層 F，進(jìn)鍋爐水管G，電極式水位計,主要功能是控制水位,當(dāng)水位到低水位線時,通過電腦發(fā)出指令,關(guān)閉本倉通向多功能中壓蒸氣倉的凝結(jié)水開關(guān)。 H，低水位線I，電極式水位計，主要功能是控制高水位,當(dāng)水位到高水位線時,通過電腦發(fā)出指令,打開通向多功能中壓蒸氣倉的凝結(jié)水開關(guān)。 J,高水位線K，通向多功能高壓蒸氣儲存?zhèn)}的水蒸氣管道保溫層L，通向多功能高壓蒸氣儲存?zhèn)}的水蒸氣管道口內(nèi)裝有電腦控制的高壓開關(guān)M，通向多功能高壓蒸氣儲存?zhèn)}的水蒸氣管道N，和多功能高壓蒸氣倉連接的管道保溫層O，內(nèi)裝有壓縮機(jī)的和多功能高壓蒸氣倉連接的管道口。P，內(nèi)裝有壓縮機(jī)的和多功能高壓蒸氣倉連接的管道Q，由電腦控制的通向多功能廟蒸氣倉的凝結(jié)水管道開關(guān)。
權(quán)利要求
1. 多功能亞臨界壓力蒸氣缸的特征在于它分別與多功能高壓蒸氣侖、多功能高壓蒸氣儲存?zhèn)}和鍋爐再熱器相連接。作功之后的低溫、低壓水蒸氣，經(jīng)多功能真空循環(huán)水倉上部，再經(jīng)層層壓縮后送到多功能蒸氣回收侖、多功能低壓蒸氣侖、多功能中壓蒸氣倉、多功能高壓蒸氣倉后到達(dá)本缸；由本缸送到鍋爐再熱器再熱后送到汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電以開始進(jìn)行新一輪的循環(huán)。
2， 當(dāng)甩負(fù)荷和用電量處于低谷等有大量多余的蒸氣時，本缸向高壓蒸氣儲存?zhèn)}排放 大量的高溫高壓水蒸氣儲存起來，留在用電量處于高峰蒸氣不足時使用。
3， 本缸內(nèi)產(chǎn)生的凝結(jié)水用來加熱通過本缸底部向鍋爐輸送的循環(huán)水后，逆流流向多功 能真空循環(huán)水倉。
4， 本缸設(shè)有電極式水位計，通過電腦發(fā)出指令，控制通向多功能高壓蒸氣倉的凝結(jié)水管道開關(guān)，來控制本缸凝結(jié)水位的高度。 5， 外層是保溫層，通過切斷熱傳播的三個途徑并按經(jīng)濟(jì)性評估后進(jìn)行設(shè)計。 6， 本缸是和鍋爐再熱器連接的壓力最高的一級，具體壓力按每間發(fā)電廠的實際情況 而定。如該發(fā)電廠是超臨界壓力發(fā)電廠，則該壓力缸是超臨界壓力的。如該發(fā)電 廠只是一般高壓鍋爐的發(fā)電廠，那么，該壓力缸，只能是高壓壓力缸。因此，不 管壓力如何，和本發(fā)明雷同的壓力缸，都屬于本專利所保護(hù)的范圍。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多功能亞臨界壓力蒸氣缸，其特征在于它分別與多功能高壓蒸氣倉、多功能高壓蒸氣儲存?zhèn)}和鍋爐再熱器相連接。本發(fā)明可將一間火力發(fā)電廠的燃料發(fā)出二間火力發(fā)電廠發(fā)電量的火力發(fā)電水汽全循環(huán)熱系統(tǒng)工藝流程的主要設(shè)備之一，因此，極具推廣價值。
文檔編號F01K19/00GK101270676SQ20081008874
公開日2008年9月24日 申請日期2008年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月4日
發(fā)明者冼泰來 申請人:冼泰來