用太陽(yáng)能光熱/工業(yè)余熱發(fā)電的汽輪發(fā)電機(jī)組的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種汽輪發(fā)電機(jī)組，主要用于太陽(yáng)能光熱發(fā)電、工業(yè)余熱發(fā)電，屬于工業(yè)透平技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于光熱發(fā)電技術(shù)在系統(tǒng)效率、建設(shè)規(guī)模、負(fù)荷穩(wěn)定性等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，成為清潔能源發(fā)展最快的行業(yè)。全球近五年光熱發(fā)電增長(zhǎng)率100%，據(jù)IEA預(yù)測(cè)，到2015年全球光熱發(fā)電累計(jì)裝機(jī)將達(dá)到24.50GW, 2050年全球太陽(yáng)能光熱發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)1089GW。目前，國(guó)外單機(jī)最大130麗已投入商業(yè)運(yùn)行，而國(guó)內(nèi)光熱發(fā)電項(xiàng)目處于快速起步階段。據(jù)《太陽(yáng)能發(fā)電發(fā)展中期規(guī)劃》，2015年目標(biāo)是開(kāi)建光熱發(fā)電項(xiàng)目100萬(wàn)千瓦。2020年的建設(shè)目標(biāo)是300萬(wàn)千瓦，太陽(yáng)能光熱發(fā)電具有巨大的市場(chǎng)前景。據(jù)產(chǎn)業(yè)信息提供的數(shù)據(jù)，875前期規(guī)劃中，10麗等級(jí)項(xiàng)目I個(gè)，5(MW等級(jí)項(xiàng)目11個(gè)，6(MW等級(jí)項(xiàng)目2個(gè)，10(MW等級(jí)項(xiàng)目2個(gè)。
[0003]另一方面，隨著節(jié)能減排政策的貫徹執(zhí)行，各種工業(yè)余熱發(fā)電項(xiàng)目也日益增多。
[0004]太陽(yáng)能光熱和工業(yè)余熱發(fā)電項(xiàng)目的特點(diǎn)是初始投資高、運(yùn)行費(fèi)用低，因此機(jī)組運(yùn)行的效率成為決定投資回報(bào)率最關(guān)鍵的因素。
[0005]常規(guī)的太陽(yáng)能光熱和工業(yè)余熱發(fā)電汽輪機(jī)電機(jī)組為單缸結(jié)構(gòu)，額定轉(zhuǎn)速3000rpm(頻率50Hz)或3600rpm (頻率60Hz)，存在如下不利機(jī)組效率的缺點(diǎn):
[0006]1、單缸機(jī)組受軸系跨距限制，通流部分軸向長(zhǎng)度有限，通流級(jí)數(shù)偏少，每級(jí)焓降偏高，級(jí)速比偏小，偏離了最佳級(jí)速比，機(jī)組效率未達(dá)到最優(yōu)。
[0007]2、太陽(yáng)能光熱和工業(yè)余熱發(fā)電機(jī)組的蒸汽參數(shù)一般壓力較高，溫度偏低，且因通流級(jí)數(shù)少，級(jí)間焓降高，溫、壓差大，導(dǎo)致排汽溫度偏低，濕度大，低壓段通流水蝕嚴(yán)重，效率低下。
[0008]3、太陽(yáng)能光熱和工業(yè)余熱發(fā)電機(jī)組功率較小(5MW~125MW)，高中壓段容積流量較小，葉型損失和部分進(jìn)汽損失較大，導(dǎo)致高中壓通流的效率低下。
[0009]4、單缸機(jī)組的凝汽器布置在氣缸側(cè)面，排汽路徑彎折，功率損失大，也會(huì)降低機(jī)組效率。
[0010]另外，單缸機(jī)組的氣缸體積大，熱容量大，開(kāi)、停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)，而太陽(yáng)能光熱和工業(yè)余熱發(fā)電機(jī)組通常要求具有快速啟、停功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本實(shí)用新型的目的，是提供一種用太陽(yáng)能光熱/工業(yè)余熱發(fā)電的高效率汽輪發(fā)電機(jī)組。
[0012]實(shí)現(xiàn)上述目的技術(shù)方案是:
[0013]一種用太陽(yáng)能光熱/工業(yè)余熱發(fā)電的汽輪發(fā)電機(jī)組，包括汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)，所述汽輪機(jī)包括高壓缸和低壓缸，其特征在于，所述高壓缸的額定轉(zhuǎn)速為4000rpm~7200 rpm,所述低壓缸的額定轉(zhuǎn)速為3000rpm或3600rpm ;采用中間再熱方式，高壓缸排汽經(jīng)再熱器再次加熱后進(jìn)入低壓缸繼續(xù)做功；所述發(fā)電機(jī)布置在高壓缸、低壓缸之間，其一端聯(lián)結(jié)低壓缸，另一端通過(guò)變速器聯(lián)結(jié)高壓缸。
[0014]所述再熱蒸汽的壓力為初壓的13-30%。
[0015]所述高壓缸的動(dòng)葉片與常規(guī)設(shè)計(jì)相比，葉片根徑降低15%~55%，葉片有效高度增加50%~140%。
[0016]所述高壓缸和低壓缸設(shè)有回?zé)岢闅饪?，回?zé)峒?jí)數(shù)3-10級(jí)。
[0017]本實(shí)用新型的另一種方案是:
[0018]一種用太陽(yáng)能光熱/工業(yè)余熱發(fā)電的汽輪發(fā)電機(jī)組，包括汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)，所述汽輪機(jī)包括高中壓缸及其轉(zhuǎn)子、低壓缸及其轉(zhuǎn)子，所述高中壓缸為高壓缸、中壓缸合缸結(jié)構(gòu)，采用中間再熱方式，高壓缸排汽經(jīng)再熱器再次加熱后進(jìn)入中壓缸繼續(xù)做功，其特征在于，所述高中壓轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為4000rpm~7200 rpm，所述低壓轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為3000rpm或3600rpm ;所述發(fā)電機(jī)布置在高中壓缸前端，通過(guò)第一變速器聯(lián)結(jié)高壓缸的前端，高壓缸的后端通過(guò)第二變速器聯(lián)結(jié)低壓缸。
[0019]所述再熱蒸汽的壓力為初壓的13-30%。
[0020]所述高壓缸的動(dòng)葉片與常規(guī)設(shè)計(jì)相比，葉片根徑降低15%~55%，葉片有效高度增加50%~140%。
[0021]所述高壓缸和低壓缸設(shè)有回?zé)岢闅饪?，回?zé)峒?jí)數(shù)3-10級(jí)。
[0022]本實(shí)用新型的有益效果:
[0023]通過(guò)上述改進(jìn)，大幅度提高了用太陽(yáng)能光熱/工業(yè)余熱發(fā)電的汽輪發(fā)電機(jī)組的效率。
[0024]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)圖
[0026]圖2是本實(shí)用新型的另一種結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]實(shí)施例一
[0028]參見(jiàn)圖1，本用太陽(yáng)能光熱/工業(yè)余熱發(fā)電的汽輪發(fā)電機(jī)組，包括順序布置的高壓缸1、第一聯(lián)軸器2、齒輪變速箱3、第二聯(lián)軸器4、發(fā)電機(jī)5、第三聯(lián)軸器6、低壓缸7、凝汽器8，以及蒸汽發(fā)生裝置10和潤(rùn)滑油箱9。
[0029]高壓缸I的額定轉(zhuǎn)速為4000rpm~7200 rpm,具體轉(zhuǎn)速由葉片通流效率和強(qiáng)度決定，在完成葉片選型后，計(jì)算得出。低壓缸7的額定轉(zhuǎn)速為3000rpm或3600rpm ;采用中間再熱方式，高壓缸排汽經(jīng)蒸汽發(fā)生裝置10的再熱器再次加熱后進(jìn)入低壓缸7繼續(xù)做功，再熱蒸汽的壓力為初壓的13-30%。
[0030]高壓缸I的動(dòng)葉片與常規(guī)設(shè)計(jì)相比，葉片根徑降低15%~55%，葉片有效高度增加50%~140%。
[0031]高壓缸I和低壓缸7均設(shè)有回?zé)岢闅饪?，回?zé)峒?jí)數(shù)3-10級(jí)。
[0032]凝汽器8布置在低壓缸7的尾端，實(shí)現(xiàn)軸向排汽。
[0033]潤(rùn)滑油箱9用于向機(jī)組的各個(gè)齒輪箱及軸承提供潤(rùn)滑油。
[0034]實(shí)施例二
[0035]參見(jiàn)圖2，本用太陽(yáng)能光熱/工業(yè)余熱發(fā)電的汽輪發(fā)電機(jī)組，包括順序布置的發(fā)電機(jī)5、第一聯(lián)軸器6、第一齒輪變速箱11、第二聯(lián)軸器12、高壓缸1、第三聯(lián)軸器2、第二齒輪變速箱3、第四聯(lián)軸器4、低壓缸7、凝汽器8，以及蒸汽發(fā)生裝置10和潤(rùn)滑油箱9。
[0036]其余與實(shí)施例一相同。
[0037]以上實(shí)施例優(yōu)先推薦實(shí)施例一，它比實(shí)施例二部件少，造價(jià)低，結(jié)構(gòu)更緊湊，占地面積小，傳動(dòng)環(huán)節(jié)少、效率高，功率損失小。
[0038]本機(jī)組與傳統(tǒng)的單缸、單軸機(jī)組相比，有如下改進(jìn):
[0039]-將傳統(tǒng)的單缸、單軸結(jié)構(gòu)改為雙缸、雙軸結(jié)構(gòu)，即汽缸分為高壓缸和低壓缸，高壓缸轉(zhuǎn)速4000rpm~7200rpm，具體轉(zhuǎn)速由葉片通流效率和強(qiáng)度決定，在完成葉片選型后，計(jì)算得出。低壓缸轉(zhuǎn)速3000rpm或3600rpm ;—方面，增大軸系跨度，增加汽輪機(jī)做功級(jí)數(shù)，提高高壓缸轉(zhuǎn)速，可使級(jí)速比設(shè)計(jì)在輪周效率最優(yōu)點(diǎn)，從而提高整個(gè)汽輪機(jī)效率；速比根據(jù)每級(jí)反動(dòng)度選擇，保證每級(jí)速比在效率最優(yōu)點(diǎn)；另一方面，可設(shè)置盡量多的回?zé)峒?jí)數(shù)，通常設(shè)置3~10級(jí)，提高蒸汽發(fā)生裝置的進(jìn)水溫度，減少冷端損失；再一方面，高壓缸、低壓缸各自的體積、熱容量均比原單缸小，利于機(jī)組快速啟、停；
[0040]-采用中間再熱循環(huán)，高壓缸排汽經(jīng)再熱器再次加熱后進(jìn)入低壓缸繼續(xù)做功，再熱壓力選擇為初壓的13°/『30%，落在循環(huán)效率的最優(yōu)點(diǎn)；以提高機(jī)組的平均吸熱溫度，同時(shí)降低排汽濕度，機(jī)組的循環(huán)效率將顯著提高；
[0041]-改進(jìn)高壓缸動(dòng)葉片設(shè)計(jì)，與常規(guī)設(shè)計(jì)相比，葉片的節(jié)圓直徑降低，葉片根徑降低15%~55%，葉片部分進(jìn)汽度消失；葉片有效長(zhǎng)度增加50%~140%，從而減少葉片的葉型損失，提高整個(gè)高壓缸的通流效率；
[0042]-將凝汽器布置在低壓缸尾端，實(shí)現(xiàn)軸向排汽，使排汽路徑縮短且直順，減少排汽損失。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用太陽(yáng)能光熱/工業(yè)余熱發(fā)電的汽輪發(fā)電機(jī)組，包括汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)，所述汽輪機(jī)包括高壓缸和低壓缸，其特征在于，所述高壓缸的額定轉(zhuǎn)速為4000rpm~7200 rpm,所述低壓缸的額定轉(zhuǎn)速為3000rpm或3600rpm ;采用中間再熱方式，高壓缸排汽經(jīng)再熱器再次加熱后進(jìn)入低壓缸繼續(xù)做功；所述發(fā)電機(jī)布置在高壓缸、低壓缸之間，其一端聯(lián)結(jié)低壓缸，另一端通過(guò)變速器聯(lián)結(jié)高壓缸。
2.如權(quán)利要求1所述的用太陽(yáng)能光熱/工業(yè)余熱發(fā)電的汽輪發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所述再熱蒸汽的壓力為初壓的13-30%。
3.如權(quán)利要求1所述的用太陽(yáng)能光熱/工業(yè)余熱發(fā)電的汽輪發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所述高壓缸的動(dòng)葉片與常規(guī)設(shè)計(jì)相比，葉片根徑降低15%~55%，葉片有效高度增加50%~140%。
4.如權(quán)利要求1所述的用太陽(yáng)能光熱/工業(yè)余熱發(fā)電的汽輪發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所述高壓缸和低壓缸設(shè)有回?zé)岢闅饪?，回?zé)峒?jí)數(shù)3-10級(jí)。
5.—種用太陽(yáng)能光熱/工業(yè)余熱發(fā)電的汽輪發(fā)電機(jī)組，包括汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)，所述汽輪機(jī)包括高壓缸和低壓缸，其特征在于，所述高壓缸的額定轉(zhuǎn)速為4000rpm~7200 rpm,所述低壓缸的額定轉(zhuǎn)速為3000rpm或3600rpm ;采用中間再熱方式，高壓缸排汽經(jīng)再熱器再次加熱后進(jìn)入低壓缸繼續(xù)做功；所述發(fā)電機(jī)布置在高壓缸前端，通過(guò)第一變速器聯(lián)結(jié)高壓缸的前端，高壓缸的后端通過(guò)第二變速器聯(lián)結(jié)低壓缸。
6.如權(quán)利要求5所述的用太陽(yáng)能光熱/工業(yè)余熱發(fā)電的汽輪發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所述再熱蒸汽的壓力為初壓的13-30%。
7.如權(quán)利要求5所述的用太陽(yáng)能光熱/工業(yè)余熱發(fā)電的汽輪發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所述高壓缸的動(dòng)葉片與常規(guī)設(shè)計(jì)相比，葉片根徑降低15%~55%，葉片有效高度增加50%~140%。
8.如權(quán)利要求5所述的用太陽(yáng)能光熱/工業(yè)余熱發(fā)電的汽輪發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所述高壓缸和低壓缸設(shè)有回?zé)岢闅饪?，回?zé)峒?jí)數(shù)3-10級(jí)。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種用太陽(yáng)能光熱/工業(yè)余熱發(fā)電的汽輪發(fā)電機(jī)組，主要是將傳統(tǒng)的單缸、單軸機(jī)組改為雙缸、雙軸、雙轉(zhuǎn)速機(jī)組，高壓缸轉(zhuǎn)速4000rpm~7200rpm，低壓缸轉(zhuǎn)速3000rpm或3600rpm；采用中間再熱循環(huán)，再熱壓力選擇為初壓的13%~30%，高壓缸動(dòng)葉片片根徑降低15%~55%，葉片有效高度增加50%~140%，回?zé)峒?jí)數(shù)3-10級(jí)，大幅度提高了機(jī)組效率。
【IPC分類(lèi)】F01D15-10, F01K3-18, F01D5-30, F01D5-14
【公開(kāi)號(hào)】CN204457895
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520109990
【發(fā)明人】馬少林, 張?jiān)? 張陸新, 尹剛, 吳方松, 樊小平, 李伯武, 張健, 廖上斌, 王星釗, 肖向浩, 洪安堯, 張立志, 劉佳男, 尹華劼, 王義飛, 張勇
【申請(qǐng)人】東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年2月15日