一種減溫減壓汽輪機裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種減溫減壓汽輪機裝置，包括汽輪機本體、控制閥、旁通閥、排汽閥和調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，沿蒸汽流動方向，所述控制閥、汽輪機本體和排汽閥依次相連形成汽輪機旁路，所述旁通閥和汽輪機旁路并聯(lián)形成并聯(lián)管路，并聯(lián)管路的入口端設(shè)有調(diào)節(jié)閥，出口端設(shè)置有連接至調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的壓力傳感器，汽輪機本體和調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)之間設(shè)有轉(zhuǎn)速傳感器，所述調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)能夠通過壓力傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器的反饋值調(diào)節(jié)控制閥、旁通閥以及調(diào)節(jié)閥的開度。本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)蒸汽能量的梯級利用并同時滿足下游用戶對蒸汽壓力、溫度和流量的需求。
【專利說明】
一種減溫減壓汽輪機裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及節(jié)能減排和能量的梯級利用，具體涉及一種減溫減壓汽輪機裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]減溫減壓器是一種將高溫高壓蒸汽轉(zhuǎn)化為低溫低壓蒸汽的裝置，因其參數(shù)匹配方便、運行靈活、結(jié)構(gòu)緊湊、可無人值守等優(yōu)點，在能源、化工和電力等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，該裝置采用節(jié)流和噴水蒸發(fā)方法直接降低能量的品質(zhì)，造成大量的可用能損失(火用損)，實際上是對能源的巨大浪費。下面以一個例子來進行說明:某一化工企業(yè)，通過減溫減壓器將流量為60t/h、壓力和溫度分別為3.43MPa和435°C的高品位蒸汽轉(zhuǎn)化為2.35MPa的飽和蒸汽。若采用一臺背壓式汽輪機和減溫裝置來替代減溫減壓器，可以將其中約1.2MW的熱能轉(zhuǎn)化為高品位的電能，這相當于每年可節(jié)約2520噸標準煤，每年可減少6570噸二氧化碳排放。我國已成為世界上最大的能源消費國，在工業(yè)領(lǐng)域，減溫減壓器的使用量是非常驚人的，若使用背壓式汽輪機來代替這些減溫減壓器，實現(xiàn)能量的梯級利用，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，對建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會具有重大意義。
[0003]然而，常規(guī)的背壓式汽輪機的排汽壓力、溫度和流量具有固定的匹配關(guān)系，若要同時滿足蒸汽用戶對這三個參數(shù)的要求，需要與一套減溫減壓器或減溫器搭配使用。另外，汽輪機需要定期檢修，也會出現(xiàn)無法預(yù)期的故障，為滿足工業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)性，還需要配置一套備用的減溫減壓器。因此，整個系統(tǒng)將變得非常復(fù)雜，投資也很高。顯然，如何簡化系統(tǒng)和降低成本是目前急需解決的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種減溫減壓汽輪機裝置，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)蒸汽能量的梯級利用并同時滿足下游用戶對蒸汽壓力、溫度和流量的需求。
[0005]為達到上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種減溫減壓汽輪機裝置，包括汽輪機本體、控制閥、旁通閥、排汽閥和調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，沿蒸汽流動方向，所述控制閥、汽輪機本體和排汽閥依次相連形成汽輪機旁路，所述旁通閥和汽輪機旁路并聯(lián)形成并聯(lián)管路，并聯(lián)管路的入口端設(shè)有調(diào)節(jié)閥，出口端設(shè)置有連接至調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的壓力傳感器，汽輪機本體和調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)之間設(shè)有轉(zhuǎn)速傳感器，所述調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)能夠通過壓力傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器的反饋值調(diào)節(jié)控制閥、旁通閥以及調(diào)節(jié)閥的開度。
[0007]進一步地，并聯(lián)管路的出口端設(shè)有減溫裝置，壓力傳感器連接在減溫裝置的出口端和調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)之間，且減溫裝置的出口端和調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)之間還設(shè)有溫度傳感器，所述調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)能夠通過壓力傳感器、溫度傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器的反饋值調(diào)節(jié)控制閥、旁通閥以及調(diào)節(jié)閥的開度。
[0008]進一步地，減溫裝置中設(shè)有霧化器，霧化器連接至高壓水管路，減溫裝置上還連接有疏水管路。
[0009]進一步地，高壓水管路上設(shè)有給水閥，疏水管路上設(shè)有疏水閥。
[0010]進一步地，汽輪機本體為背壓式汽輪機。
[0011 ]進一步地，汽輪機本體的功率輸出軸連接至動力設(shè)備。
[0012]進一步地，汽輪機本體的功率輸出軸通過齒輪箱連接至動力設(shè)備。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益的技術(shù)效果:
[0014]本實用新型通過對汽輪機本體、調(diào)節(jié)閥、控制閥、旁通閥、排汽閥和調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的集成優(yōu)化，使其兼具背壓式汽輪機的能量梯級利用功能和汽輪機停機時替代減溫減壓器的功能，實現(xiàn)發(fā)電效率最大化和熱負荷調(diào)節(jié)的靈活性，以及汽輪機緊急停機時蒸汽從背壓式汽輪機的發(fā)電-供熱功能到減溫減壓功能的無縫轉(zhuǎn)換。由于所有功能都是同一套調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)進行調(diào)控，使得整個系統(tǒng)大大簡化，設(shè)備的集成度提高，操作、控制簡單。由于汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的精度高于目前常用的減溫減壓裝置，該裝置直接通過汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)對供熱壓力和溫度進行調(diào)節(jié)，減少了一套調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)和減壓調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)精度和可靠性也獲得提升、系統(tǒng)成本降低。另外本實用新型對加速現(xiàn)有減溫減壓器的節(jié)能改造，設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會具有重大意義。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的減溫減壓汽輪機裝置示意圖；
[0016]圖2是圖1中減溫裝置示意圖；
[0017]圖3是省略減溫裝置后的減溫減壓汽輪機裝置示意圖；
[0018]圖4是實施例1的減溫減壓汽輪機裝置示意圖；
[0019]圖5是實施例2的減溫減壓汽輪機裝置示意圖。
[0020]其中，1、汽輪機本體;2、調(diào)節(jié)閥；3、控制閥;4、旁通閥；5、減溫裝置;6、排汽閥；7、調(diào)節(jié)控制系統(tǒng);8、齒輪箱;9、動力設(shè)備;1、霧化器;11、給水閥；12、疏水閥；13、溫度傳感器。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細描述:
[0022]參見圖1至圖5，一種減溫減壓汽輪機裝置，包括汽輪機本體1、調(diào)節(jié)閥2、控制閥3、旁通閥4、減溫裝置5、排汽閥6和調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)7，沿蒸汽流動方向，控制閥3、汽輪機本體I和排汽閥6依次相連，旁通閥4與控制閥3、汽輪機本體I和排汽閥6三個部件是并聯(lián)關(guān)系，調(diào)節(jié)閥2位于并聯(lián)關(guān)系的上游，而減溫裝置5位于并聯(lián)關(guān)系的下游，調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)7負責對各個閥門以及與本裝置配套的其它控制對象進行調(diào)節(jié)和控制。
[0023]當蒸汽流量低于汽輪機本體I的最大設(shè)計流量時，控制閥3和排汽閥6全開，旁通閥4全關(guān)，排汽壓力通過調(diào)節(jié)閥2控制，此時該裝置具有減溫減壓和能量梯級利用的雙重功能，節(jié)能效果最佳。
[0024]當蒸汽流量超過汽輪機本體I的最大設(shè)計流量時，控制閥3和排汽閥6全開，旁通閥4部分開啟，排汽壓力通過調(diào)節(jié)閥2和旁通閥4共同控制，此時該裝置具有減溫減壓和部分能量梯級利用的功能，輸出的機械能最大。
[0025]當汽輪機本體I出現(xiàn)故障或正常檢修期間，控制閥3和排汽閥6全關(guān)，排汽壓力通過調(diào)節(jié)閥2和旁通閥4共同控制，此時該裝置僅具有減溫減壓的功能。
[0026]下面對本實用新型的實施過程作進一步詳細描述:
[0027]汽輪機本體I是指將蒸汽壓降和溫降能量轉(zhuǎn)化為機械能以實現(xiàn)能量梯級利用的主要裝置，其可選擇的參數(shù)范圍是:可利用的蒸汽溫降大于30°C;可利用的蒸汽壓降大于2bar或壓比大于0.9;可利用的蒸汽流量超過2t/h。所述壓降是指該裝置前蒸汽(高壓蒸汽)總壓與用戶需要的蒸汽(低壓蒸汽)總壓之差，所述溫降是指高壓蒸汽總溫與低壓蒸汽總溫之差，所述壓比是指低壓蒸汽總壓與高壓蒸汽總壓之比。
[0028]調(diào)節(jié)閥2和控制閥3是指與背壓式汽輪機配套的專用調(diào)節(jié)閥和主汽閥或具備類似功能的通用閥門或?qū)ｉT研制的閥門；旁通閥4和排汽閥6是指可實現(xiàn)蒸汽節(jié)流和隔斷功能的通用閥門或?qū)ｉT研制的閥門。
[0029]減溫裝置5是指通用的減溫裝置或?qū)ｉT研制的減溫裝置。圖2是一個典型減溫裝置的示意圖，其基本工作流程是:來自鍋爐給水或其它系統(tǒng)的高壓水經(jīng)過霧化器10霧化后直接噴入高溫蒸汽，通過水霧的蒸發(fā)吸熱來降低和調(diào)節(jié)蒸汽溫度。所述溫度調(diào)節(jié)是指在水霧噴入點下游安裝溫度傳感器13，根據(jù)測量溫度值與設(shè)定低壓蒸汽溫度值的差值來調(diào)節(jié)給水閥11的開度和給水流量，未蒸發(fā)的水通過疏水閥12定期排出。
[0030]調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)7是指背壓式汽輪機必需的安全保護系統(tǒng)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以及調(diào)節(jié)閥
2、控制閥3和旁通閥4聯(lián)動系統(tǒng)，以及霧化水流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。所述汽輪機安全保護系統(tǒng)的控制參數(shù)主要包括汽輪機的轉(zhuǎn)速、排汽壓力、軸系振動、軸向位移、軸瓦溫度以及與該裝置配套設(shè)備需要保護的參數(shù)，執(zhí)行方式是控制閥3快速關(guān)閉以及調(diào)節(jié)閥2和旁通閥4的聯(lián)動。所述汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參數(shù)主要是汽輪機的背壓，執(zhí)行方式是調(diào)節(jié)閥2開度變化。所述調(diào)節(jié)閥2、控制閥3和旁通閥4聯(lián)動系統(tǒng)主要有兩種工作模式:其一，控制閥3關(guān)閉，汽輪機停機;其二，控制閥3全開且用戶對蒸汽流量的需求超過汽輪機的流量，執(zhí)行方式都是調(diào)節(jié)閥2和旁通閥4聯(lián)動節(jié)流以滿足用戶對排汽壓力和流量的需求。所述霧化水流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參數(shù)是排汽溫度，執(zhí)行方式是給水閥的開度。
[0031]當蒸汽流量低于汽輪機本體I的最大設(shè)計流量時，控制閥3和排汽閥6全開，旁通閥4全關(guān)，排汽壓力通過調(diào)節(jié)閥2控制，此時該裝置具有減溫減壓和能量梯級利用的雙重功能，節(jié)能效果最佳；當蒸汽流量超過汽輪機本體I的最大設(shè)計流量時，控制閥3和排汽閥6全開，旁通閥4部分開啟，排汽壓力通過調(diào)節(jié)閥2和旁通閥4共同控制，此時該裝置具有減溫減壓和部分能量梯級利用的功能，輸出的機械能最大；當汽輪機本體I出現(xiàn)故障或正常檢修期間，控制閥3和排汽閥6全關(guān)，排汽壓力通過調(diào)節(jié)閥2和旁通閥4共同控制，此時該裝置僅具有減溫減壓的功能。
[0032]當下游用戶對蒸汽溫度沒有嚴格要求時，可以省略減溫裝置5，如圖3所示，這并不改變本實用新型的設(shè)計思路和裝置的基本功能。
[0033]本實用新型所述減溫減壓汽輪機裝置的能量梯級利用功能和減溫減壓器的功能都通過同一套調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)進行調(diào)控，與常規(guī)的背壓式汽輪機替代減溫減壓器方法相比，減少了一套減溫減壓器及其調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，因此整個系統(tǒng)大大簡化，設(shè)備的集成度提高，操作、控制簡單，調(diào)節(jié)精度和可靠性也獲得提升、系統(tǒng)成本降低，是減溫減壓器節(jié)能升級改造的最佳替代產(chǎn)品。
[0034]對于減溫減壓汽輪機裝置產(chǎn)生的機械能，本實用新型提出兩種輸出或利用方案，如下:
[0035]實施例1
[0036]參見圖4，減溫減壓汽輪機裝置通過齒輪箱8來拖動動力設(shè)備9，如發(fā)電機或其它耗功機械:水栗、風機等。
[0037]實施例2
[0038]參見圖5，減溫減壓汽輪機直接拖動動力設(shè)備9，如高速發(fā)電機或其它高速耗功機械:水栗、風機等。
【主權(quán)項】
1.一種減溫減壓汽輪機裝置，其特征在于，包括汽輪機本體(I)、控制閥(3)、旁通閥(4)、排汽閥(6)和調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)(7)，沿蒸汽流動方向，所述控制閥(3)、汽輪機本體(I)和排汽閥(6)依次相連形成汽輪機旁路，所述旁通閥(4)和汽輪機旁路并聯(lián)形成并聯(lián)管路，并聯(lián)管路的入口端設(shè)有調(diào)節(jié)閥(2)，出口端設(shè)置有連接至調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)(7)的壓力傳感器，汽輪機本體(I)和調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)(7)之間設(shè)有轉(zhuǎn)速傳感器，所述調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)(7)能夠通過壓力傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器的反饋值調(diào)節(jié)控制閥(3)、旁通閥(4)以及調(diào)節(jié)閥(2)的開度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減溫減壓汽輪機裝置，其特征在于，并聯(lián)管路的出口端設(shè)有減溫裝置(5)，壓力傳感器連接在減溫裝置(5)的出口端和調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)(7)之間，且減溫裝置(5)的出口端和調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)(7)之間還設(shè)有溫度傳感器(13)，所述調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)(7)能夠通過壓力傳感器、溫度傳感器(13)和轉(zhuǎn)速傳感器的反饋值調(diào)節(jié)控制閥(3)、旁通閥(4)以及調(diào)節(jié)閥(2)的開度。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種減溫減壓汽輪機裝置，其特征在于，減溫裝置(5)中設(shè)有霧化器(10)，霧化器(10)連接至高壓水管路，減溫裝置(5)上還連接有疏水管路。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種減溫減壓汽輪機裝置，其特征在于，高壓水管路上設(shè)有給水閥(11)，疏水管路上設(shè)有疏水閥(12)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減溫減壓汽輪機裝置，其特征在于，汽輪機本體(I)為背壓式汽輪機。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減溫減壓汽輪機裝置，其特征在于，汽輪機本體(I)的功率輸出軸連接至動力設(shè)備(9)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減溫減壓汽輪機裝置，其特征在于，汽輪機本體(I)的功率輸出軸通過齒輪箱(8)連接至動力設(shè)備(9)。
【文檔編號】F01D17/10GK205477772SQ201620256299
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】王順森, 張俊杰, 顏曉江, 程上方, 劉觀偉
【申請人】西安交通大學