提高用太陽能光熱/工業(yè)余熱發(fā)電的汽輪發(fā)電機組效率的方法及結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽輪發(fā)電機組，主要用于太陽能光熱發(fā)電、工業(yè)余熱發(fā)電，屬于工業(yè)透平技術領域。
【背景技術】
[0002]由于光熱發(fā)電技術在系統(tǒng)效率、建設規(guī)模、負荷穩(wěn)定性等獨特的優(yōu)勢，成為清潔能源發(fā)展最快的行業(yè)。全球近五年光熱發(fā)電增長率100%，據IEA預測，到2015年全球光熱發(fā)電累計裝機將達到24.50GW，2050年全球太陽能光熱發(fā)電裝機容量將達1089GW。目前，國外單機最大130麗已投入商業(yè)運行，而國內光熱發(fā)電項目處于快速起步階段。據《太陽能發(fā)電發(fā)展中期規(guī)劃》，2015年目標是開建光熱發(fā)電項目100萬千瓦。2020年的建設目標是300萬千瓦，太陽能光熱發(fā)電具有巨大的市場前景。據產業(yè)信息提供的數據，875前期規(guī)劃中，10麗等級項目I個，50麗等級項目11個，60麗等級項目2個，100麗等級項目2個。
[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)電項目也日益增多。
[0004]太陽能光熱和工業(yè)余熱發(fā)電項目的特點是初始投資高、運行費用低，因此機組運行的效率成為決定投資回報率最關鍵的因素。
[0005]常規(guī)的太陽能光熱和工業(yè)余熱發(fā)電汽輪機電機組為單缸結構，額定轉速3000rpm(頻率50Hz)或3600rpm (頻率60Hz)，存在如下不利機組效率的缺點:
1、單缸機組受軸系跨距限制，通流部分軸向長度有限，通流級數偏少，每級焓降偏高，級速比偏小，偏離了最佳級速比，機組效率未達到最優(yōu)。
[0006]2、太陽能光熱和工業(yè)余熱發(fā)電機組的蒸汽參數一般壓力較高，溫度偏低，且因通流級數少，級間焓降高，溫、壓差大，導致排汽溫度偏低，濕度大，低壓段通流水蝕嚴重，效率低下。
[0007]3、太陽能光熱和工業(yè)余熱發(fā)電機組功率較小(5MW~125MW)，高中壓段容積流量較小，葉型損失和部分進汽損失較大，導致高中壓通流的效率低下。
[0008]4、單缸機組的凝汽器布置在汽缸側面，排汽路徑長且彎折，功率損失大，也會降低機組效率。
[0009]另外，單缸機組的汽缸體積大，熱容量大，開、停機時間長，而太陽能光熱和工業(yè)余熱發(fā)電機組通常要求具有快速啟、停功能。

【發(fā)明內容】

[0010]本發(fā)明的目的之一，是提供一種提高上述汽輪發(fā)電機組效率的方法。
[0011]本發(fā)明的目的之二，是提供一種根據上述方法改進的汽輪發(fā)電機組。
[0012]實現上述目的技術方案是:
提高用太陽能光熱/工業(yè)余熱發(fā)電的汽輪發(fā)電機組效率的方法，包括如下技術措施: -將傳統(tǒng)的單缸、單軸結構改為雙缸、雙軸結構，即汽缸分為高壓缸和低壓缸，高壓缸轉速4000rpm~7200rpm，低壓缸轉速3000rpm或3600rpm ;—方面，增大軸系跨度，增加汽輪機做功級數，提高高壓缸轉速，可使級速比設計在輪周效率最優(yōu)點，從而提高整個汽輪機效率；速比根據每級反動度選擇，保證每級速比在效率最優(yōu)點；另一方面，可設置盡量多的回熱級數，通常設置3~10級，提高蒸汽發(fā)生裝置的進水溫度，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，利于機組快速啟、停；
-采用中間再熱循環(huán)，高壓缸排汽經再熱器再次加熱后進入低壓缸繼續(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；以提高機組的平均吸熱溫度，同時降低排汽濕度，機組的循環(huán)效率將顯著提高；
-改進高壓缸動葉片設計，與常規(guī)設計相比，葉片的節(jié)圓直徑降低，葉片根徑降低15%~55%，葉片部分進汽度消失；葉片有效長度增加50%~140%，從而減少葉片的葉型損失，提高整個高壓缸的通流效率；
-將凝汽器布置在低壓缸尾端，實現軸向排汽，使排汽路徑縮短且直順，減少排汽損失。
[0013]根據上述方法，本機組的一種結構是:
一種用太陽能光熱/工業(yè)余熱發(fā)電的汽輪發(fā)電機組，包括汽輪機和發(fā)電機，所述汽輪機包括高壓缸和低壓缸，其特征在于，所述高壓缸的額定轉速為4000rpm~7200 rpm,所述低壓缸的額定轉速為3000rpm或3600rpm ;采用中間再熱方式,高壓缸排汽經再熱器再次加熱后進入低壓缸繼續(xù)做功；所述發(fā)電機布置在高壓缸、低壓缸之間，其一端聯(lián)結低壓缸，另一端通過變速器聯(lián)結高壓缸。
[0014]所述再熱蒸汽的壓力為初壓的13-30%。
[0015]所述高壓缸的動葉片與常規(guī)設計相比，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有回熱抽氣口，回熱級數3-10級。
[0017]本機組的另一種結構是:
一種用太陽能光熱/工業(yè)余熱發(fā)電的汽輪發(fā)電機組，包括汽輪機和發(fā)電機，所述汽輪機包括高壓缸和低壓缸，其特征在于，所述高壓缸的額定轉速為4000rpm~7200 rpm,所述低壓缸的額定轉速為3000rpm或3600rpm ;采用中間再熱方式,高壓缸排汽經再熱器再次加熱后進入低壓缸繼續(xù)做功；所述發(fā)電機布置在高中壓缸前端，通過第一變速器聯(lián)結高壓缸的前端，高壓缸的后端通過第二變速器聯(lián)結低壓缸。
[0018]所述再熱蒸汽的壓力為初壓的13-30%。
[0019]所述高壓缸的動葉片與常規(guī)設計相比，葉片根徑降低15%~55%，葉片有效高度增加50%~140%。
[0020]所述高壓缸和低壓缸設有回熱抽氣口，回熱級數3-10級。
[0021]本發(fā)明的有益效果:
通過上述改進，大幅度提高了用太陽能光熱/工業(yè)余熱發(fā)電的汽輪發(fā)電機組的效率。
[0022]下面結合附圖詳細說明本發(fā)明。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的一種結構圖圖2是本發(fā)明的另一種結構圖。
【具體實施方式】
[0024]實施例一
參見圖1，本用太陽能光熱/工業(yè)余熱發(fā)電的汽輪發(fā)電機組，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和潤滑油箱9。
[0025]高壓缸I的額定轉速為4000rpm~7200 rpm,具體轉速由葉片通流效率和強度決定，在完成葉片選型后，計算得出。低壓缸7的額定轉速為3000rpm或3600rpm;采用中間再熱方式，高壓缸排汽經蒸汽發(fā)生裝置10的再熱器再次加熱后進入低壓缸7繼續(xù)做功，再熱蒸汽的壓力為初壓的13-30%。
[0026]高壓缸I的動葉片與常規(guī)