[發(fā)明專(zhuān)利]蒸汽輪機(jī)與堯式四型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)合循環(huán)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810033143.7
• 申請(qǐng)日: 2008-01-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101493022A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊錫堯
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 楊錫堃
• 主分類(lèi)號(hào): F01K23/02
• 分類(lèi)號(hào): F01K23/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及蒸汽輪機(jī)與堯式四型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)合循環(huán)。

背景技術(shù)

多少年來(lái)，傳統(tǒng)熱電技術(shù)一直只能停留在理論值的1/3的效率的階段。直到上世紀(jì)末，終于突破亞臨界制造技術(shù)的束縛，才使熱機(jī)效率越過(guò)了40％的大關(guān)。如今，雖已研制成功超超臨界發(fā)電機(jī)組，但最高效率也不可能超過(guò)50％，仍然還有剩余50％以上的熱能未被利用。盡管現(xiàn)有技術(shù)的鍋爐利用效率已經(jīng)極高，也盡管采用了第二次對(duì)加熱蒸汽后的燃?xì)膺M(jìn)行了熱交換的再利用，但仍有相當(dāng)一部分的熱量從煙道出口被白白浪費(fèi)掉。能量損失更大的部分，是在第三段低壓透平后排放的蒸汽，即便是100℃的蒸汽凝結(jié)為100℃的熱水，所釋放的能量也大得驚人，何況第三段低壓蒸汽透平后所排放的溫度在100℃以上。如果現(xiàn)在對(duì)提升效率的研究仍然停留在技術(shù)層面再進(jìn)行改進(jìn)，其提升空間也是極其有限的，因?yàn)槌R界的機(jī)組已經(jīng)接近技術(shù)的極限，無(wú)論多么努力，發(fā)電效率已不可能大幅度再提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要提供蒸汽輪機(jī)與堯式四型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)合循環(huán)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是：用蒸汽輪機(jī)和堯式四型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)組成一個(gè)蒸汽輪機(jī)與堯式四型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)合循環(huán)。堯式四型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)由兩級(jí)渦輪、兩個(gè)渦輪軸、兩級(jí)增壓泵輪、導(dǎo)輪和膨脹室殼體組成。在膨脹室殼體上設(shè)置一個(gè)與膨脹室殼體低熱阻連接的換熱器，換熱器含有一個(gè)與蒸汽輪機(jī)乏汽管路相連接的輸入端口和一個(gè)與鍋爐給水裝置相連接的輸出端口。進(jìn)一步，在膨脹室殼體內(nèi)設(shè)置一個(gè)內(nèi)置筒形夾套式換熱器，內(nèi)置筒形夾套式換熱器含有一個(gè)與鍋爐煙道相連接的輸入端口和一個(gè)與大氣連通的輸出端口。

作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)優(yōu)化：采用一個(gè)與膨脹室殼體一體制造的殼體換熱器：采用兩級(jí)渦輪旋轉(zhuǎn)方向相反的設(shè)計(jì)：在第二級(jí)泵輪的上方設(shè)置鐘型整流罩和/或在第一級(jí)渦輪的下方設(shè)置鐘型整流罩：在殼體換熱器上設(shè)置絕熱層。

本發(fā)明的有益效果包括：將從煙道口排放的煙氣和從汽輪機(jī)口排放的乏汽能量再次加以利用，能大大提高現(xiàn)有熱電廠(chǎng)的發(fā)電效率。專(zhuān)門(mén)針對(duì)利用這些剩余低品位能量的發(fā)動(dòng)機(jī)，即大功率堯式低品位能量渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)由此而誕生。本發(fā)明應(yīng)用科學(xué)手段來(lái)彌補(bǔ)傳統(tǒng)技術(shù)無(wú)法大幅度提高熱機(jī)效率的缺陷，用科學(xué)的智慧來(lái)彌補(bǔ)西方技術(shù)的不足。現(xiàn)代發(fā)電廠(chǎng)所使用的蒸汽輪機(jī)一般功率都很大，因此只需安排一臺(tái)大功率機(jī)組就可與堯式低品位能量渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)聯(lián)合循環(huán)。當(dāng)然采用多臺(tái)組合方式也可以、甚至性能更好，可采用均布式方法來(lái)完成。在膨脹室殼體上設(shè)置一個(gè)筒形夾套式換熱器，此筒形夾套式換熱器采用一個(gè)與蒸汽輪機(jī)乏汽管路相連接的輸入端口和一個(gè)與鍋爐給水裝置相連接的輸出端口：將從膨脹室殼體下端的出水口流出的冷凝水，經(jīng)過(guò)機(jī)外加壓后，重新送回到燃燒鍋爐循環(huán)使用。大功率低品位渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，此時(shí)毅然成為一臺(tái)100％不再使用冷卻液的散熱裝置，真實(shí)替代了傳統(tǒng)熱電技術(shù)的冷凝塔而自身獲得的散熱能量，即可轉(zhuǎn)化為渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出動(dòng)力。

進(jìn)一步，對(duì)從煙道上排放出去的燃煤廢氣加以利用。具體方法包括兩種：方法一：將煙道管道排放的廢氣，與堯式四型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)膨脹室下端的進(jìn)氣管路相連接。由于膨脹室殼體內(nèi)存有一定的低壓，所以燃煤廢氣不會(huì)自動(dòng)進(jìn)入，反而會(huì)形成倒灌而進(jìn)入煙道。因此，必須在管道的連接處，增設(shè)一臺(tái)風(fēng)扇，強(qiáng)行將廢氣送入膨脹室殼體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)廢氣的第二次做功。風(fēng)扇提供的壓力，應(yīng)與堯式四型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)增壓泵輪產(chǎn)生的壓力相同，以保證空氣進(jìn)入和廢氣灌入能同時(shí)進(jìn)行，并獲得一個(gè)穩(wěn)定的配比。由于強(qiáng)制風(fēng)扇耗用的功率很大，將廢氣直接灌入到膨脹室殼體內(nèi)的方式，價(jià)值不一定很大。因此也可采用方法二：采用內(nèi)置式換熱器為低品位發(fā)動(dòng)機(jī)提供熱能。煙氣通過(guò)內(nèi)置筒形夾套式換熱器加熱膨脹室殼體內(nèi)的氣體。這兩種方式哪種更好，須由實(shí)驗(yàn)決定。在煙氣和乏汽能量的雙重作用下，堯式四型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)將會(huì)產(chǎn)生難以想象的巨大輸出動(dòng)力。

蒸汽輪機(jī)與堯式低品位渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)聯(lián)合循環(huán)，共有五種不同結(jié)構(gòu)和組合方式，堯式四型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)采用兩級(jí)增壓泵輪和兩級(jí)動(dòng)力渦輪的工作制式，此種工作方式可使膨脹室內(nèi)的氣體獲得比只用一級(jí)增壓泵輪更高的壓力，從而能使渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)輸出更大的功率。采用兩級(jí)動(dòng)力渦輪，可提高熱轉(zhuǎn)換效率。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是蒸汽輪機(jī)與堯式四型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)合循環(huán)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)剖示圖。