專利名稱：多功能高壓蒸汽倉(cāng)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。
背景技術(shù)：
目前利用水蒸氣進(jìn)行推動(dòng)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(guó)，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(dòng)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(guó)目前熱力發(fā)電耗水量每 年高達(dá)2725億立方米，相當(dāng)于5條中國(guó)黃河年水量。'(中國(guó)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(qiáng)、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)電工藝流程己經(jīng)有近百年的歷史，熱效率低、浪費(fèi)和污染嚴(yán)重，就算是當(dāng)今 世界上最髙水平的燃煤發(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 1/2。
現(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匸， 主蒸氣壓力16. 67MPa,溫度為538r，再熱蒸氣壓力為3. 323MPa，溫度538T:，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(fèi)了大量的水；還有可能由于凝汽器在運(yùn)行中產(chǎn) 生的銅離子對(duì)鍋爐水做成污染和凝汽器出現(xiàn)故障時(shí)可會(huì)引發(fā)嚴(yán)重事故。 現(xiàn)計(jì)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(shí)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(shí)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(shí)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(dòng)過程中由于摩擦力等種種原因，產(chǎn)生凝 結(jié)水。二，每小時(shí)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 'C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(guó)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i更是驚人。 現(xiàn)計(jì)算其熱損失一,核反應(yīng)堆在1小時(shí)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+10457083280 X 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(fèi)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(dòng)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(bǔ)充。在補(bǔ)充水的過程中，大量非凝結(jié) 性氣體混進(jìn)來；并由于運(yùn)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(gè)問題，舊工藝流程不但需要大量蒸氣對(duì)補(bǔ)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(yùn)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(yùn)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(fèi)，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(shí)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(guó)公認(rèn)急需解決的世界難題。但這個(gè)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
多功能高壓蒸氣倉(cāng)
本發(fā)明是我經(jīng)過幾十年來研究而設(shè)計(jì)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(diǎn)而設(shè)計(jì)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(jià),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 ,來衡量。e ,-Q!/W因Q1=Q。+W， 故h永遠(yuǎn)大于l。若￡1 = 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(jì)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(duì)周圍環(huán)境0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高壓蒸氣倉(cāng)，是這個(gè)系統(tǒng)的主要設(shè)備之
具體實(shí)施例方式
多功能高壓蒸氣倉(cāng)的特征在于它包括分別與多功能中壓蒸氣倉(cāng)和多功能高壓蒸氣儲(chǔ)存 倉(cāng)、多功能亞臨界蒸氣缸相連接。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)水倉(cāng)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)水倉(cāng)的蒸氣，加上多 功能真空循環(huán)水倉(cāng)內(nèi)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(qiáng)行送去多 功能蒸氣回收倉(cāng)；蒸氣壓力比蒸氣回收倉(cāng)內(nèi)高一點(diǎn)的廢蒸氣也送到蒸氣回收倉(cāng)。這些水蒸氣 經(jīng)層層壓縮后送到多功能低壓蒸氣倉(cāng)、多功能中壓蒸氣倉(cāng)后到達(dá)本倉(cāng)。再壓縮后送到多功能亞臨界蒸氣缸，再送到鍋爐再熱器再熱后,送到汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電后開始進(jìn)行新一輪的循環(huán)。
本倉(cāng)共有三條蒸氣管道與多功能高壓儲(chǔ)存?zhèn)}相連接。第一條管道在本倉(cāng)內(nèi)設(shè)有壓縮機(jī). 當(dāng)多功能高壓蒸氣儲(chǔ)存?zhèn)}的氣壓比本倉(cāng)高，又必須向儲(chǔ)存?zhèn)}輸送本倉(cāng)多余的蒸氣進(jìn)行儲(chǔ)存時(shí) 使用。
第二條管道在多功能高壓儲(chǔ)存?zhèn)}內(nèi)設(shè)有壓縮機(jī)，當(dāng)本倉(cāng)的氣壓比儲(chǔ)存?zhèn)}高，而儲(chǔ)存?zhèn)}又 必須向本倉(cāng)輸送蒸氣時(shí)使用。
第三條管道設(shè)有電腦控制的開關(guān)，當(dāng)本倉(cāng)的氣壓比儲(chǔ)存?zhèn)}高，又需要本倉(cāng)向儲(chǔ)存?zhèn)}輸送 多余的蒸氣；或儲(chǔ)存?zhèn)}的氣壓比本倉(cāng)高，而又必須向本倉(cāng)輸送蒸氣時(shí)使用。
在本侖內(nèi)產(chǎn)生的凝結(jié)水和多功能亞臨界蒸氣缸產(chǎn)生的凝結(jié)水一起，用來加熱向鍋爐輸送 的循環(huán)水后，逆流流向循環(huán)水侖。
現(xiàn)介紹一下多功能高壓蒸氣倉(cāng)各部分的功能，附多功能高壓蒸氣倉(cāng)的三視示意圖。 附圖
標(biāo)記說明 A，倉(cāng)體 B，倉(cāng)體保溫層 C,向鍋爐輸送循環(huán)水的水管 D，多功能亞臨界蒸氣缸的凝結(jié)水管開關(guān) E,循環(huán)水外管的保溫層'
F，電極式水位計(jì)，主要功能是控制水位，當(dāng)水位到低水位線時(shí),通過電腦發(fā)出指令，關(guān)閉本倉(cāng)
通向多功能中壓蒸氣倉(cāng)的凝結(jié)水開關(guān)。 G,低水位線
H，本倉(cāng)內(nèi)裝有壓縮機(jī)的通向多功能高壓蒸氣儲(chǔ)存?zhèn)}管道的本倉(cāng)出口。(在多功能高壓蒸氣 儲(chǔ)存?zhèn)}內(nèi)的壓力,比本倉(cāng)高而又必須向多功能高壓儲(chǔ)存?zhèn)}內(nèi)輸送多余的蒸氣儲(chǔ)存起來時(shí) 使用)。
I，多功能高壓蒸氣儲(chǔ)存?zhèn)}內(nèi)裝有壓縮機(jī)的管道通向本倉(cāng)的出口。當(dāng)本倉(cāng)的壓力比蒸氣儲(chǔ)存 倉(cāng)的壓力高，而多功能高壓蒸氣儲(chǔ)存?zhèn)}又必須向本倉(cāng)輸送高壓蒸氣時(shí)使用。
J，通向多功能高壓蒸氣儲(chǔ)存?zhèn)}管道口 。主要作用是當(dāng)本倉(cāng)的壓力比儲(chǔ)存?zhèn)}高,向儲(chǔ)存?zhèn)}輸送 蒸氣時(shí)，或多功能高壓儲(chǔ)存?zhèn)}的壓力比本倉(cāng)高，而又必須向本倉(cāng)輸送高壓蒸氣時(shí)使用。
K,電極式水位計(jì)，主要功能是控制高水位，當(dāng)水位到高水位線時(shí)，通過電腦發(fā)出指令，打開通 向多功能中壓蒸氣倉(cāng)的凝結(jié)水管開關(guān)。
L，高水位線
M，通向多功能中壓蒸氣倉(cāng)的凝結(jié)水管
N，通向多功能中壓蒸氣倉(cāng)的壓縮機(jī)管道保溫層
O，通向多功能中壓蒸氣倉(cāng)的壓縮機(jī)管道
P,內(nèi)裝有壓縮機(jī),用于進(jìn)一步提高蒸氣壓力，向多功能亞臨界蒸氣缸輸送高壓蒸氣。 Q，通向多功能亞臨界蒸氣缸的管道保溫層 R，通向多功能亞臨界蒸氣倉(cāng)的管道 S，通向鍋爐的循環(huán)水管的外管
T，本倉(cāng)內(nèi)裝有壓縮機(jī)的通向多功能高壓儲(chǔ)存?zhèn)}的管道保溫層 U ，多功能高壓蒸氣儲(chǔ)存?zhèn)}內(nèi)裝有壓縮機(jī)通向本倉(cāng)管道的保溫層 V，通向多功能高壓蒸氣儲(chǔ)存?zhèn)}的管道，內(nèi)裝有流量控制開關(guān)。
權(quán)利要求
1，多功能高壓蒸氣倉(cāng)的特征在于它分別與多功能中壓蒸氣倉(cāng)、多功能高壓蒸氣儲(chǔ)存?zhèn)}和多功能亞臨界蒸氣缸相連接。汽輪機(jī)作功之后的低溫、低壓水蒸氣，經(jīng)多功能真空循環(huán)水倉(cāng)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(cāng)到達(dá)本倉(cāng)；本倉(cāng)的蒸氣被壓縮機(jī)進(jìn)一步壓縮之后，送到多功能亞臨界蒸氣缸，再送到鍋爐的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， 多功能亞臨界蒸氣缸內(nèi)的凝結(jié)水和本倉(cāng)內(nèi)產(chǎn)生的凝結(jié)水一起,用來加熱通過本倉(cāng)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(cāng)。
3, 第一條管道上設(shè)有單向閥并與多功能高壓蒸氣儲(chǔ)存?zhèn)}相連接,管道在本倉(cāng)內(nèi)設(shè)有壓縮機(jī)，當(dāng)蒸氣儲(chǔ)存?zhèn)}內(nèi)的壓力比本倉(cāng)高，而又必須向儲(chǔ)存?zhèn)}儲(chǔ)存多余的蒸氣時(shí)使用。
4， 第二條管道上設(shè)有單向閥并與多功能高壓蒸氣儲(chǔ)存?zhèn)}相連接，管道在儲(chǔ)存?zhèn)}內(nèi)設(shè) 有壓縮機(jī)，當(dāng)本倉(cāng)的蒸氣壓力比儲(chǔ)存?zhèn)}高，而儲(chǔ)存?zhèn)}又必須向本倉(cāng)輸送蒸氣時(shí)使 用。
5， 第三條與多功能高壓儲(chǔ)存?zhèn)}相連接的管道中，設(shè)有電腦控制的開關(guān)。當(dāng)本倉(cāng)的蒸 氣壓力比儲(chǔ)存?zhèn)}高,而需要向儲(chǔ)存?zhèn)}輸送多余的蒸氣時(shí),或儲(chǔ)存?zhèn)}內(nèi)的壓力比本倉(cāng) 高,而又必須向本倉(cāng)輸送蒸氣時(shí)使用。
6, 本倉(cāng)設(shè)有電極式水位計(jì)，通過電腦發(fā)出指令，控制通向多功能中壓蒸氣倉(cāng)的凝結(jié) 水管道開關(guān)，來控制本倉(cāng)凝結(jié)水位的高度。
7， 外層是保溫層，通過切斷熱傳播的三個(gè)途徑并按經(jīng)濟(jì)性評(píng)估后進(jìn)行設(shè)計(jì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多功能高壓蒸氣倉(cāng)，其特征在于它分別與多功能中壓蒸氣倉(cāng)、多功能亞臨界蒸氣缸、多功能高壓蒸氣儲(chǔ)存?zhèn)}相連接。汽輪機(jī)作功之后產(chǎn)生的低溫低壓水蒸氣，和其他部位產(chǎn)生的水蒸氣一起，經(jīng)層層壓縮后進(jìn)入本倉(cāng)再到多功能亞臨界蒸氣缸，經(jīng)鍋爐再熱器再熱后送到汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。各部位產(chǎn)生的凝結(jié)水用于加熱通過本倉(cāng)下部向鍋爐輸送的循環(huán)水。并與循環(huán)水逆流的方向回流到多功能真空循環(huán)水倉(cāng)。本發(fā)明可將一間火力發(fā)電廠，變成二間火力發(fā)電廠的發(fā)電量，而總耗煤量不變，因此，極具推廣價(jià)值。
文檔編號(hào)F01K11/00GK101315035SQ20081008514
公開日2008年12月3日 申請(qǐng)日期2008年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月24日
發(fā)明者冼泰來 申請(qǐng)人:冼泰來