專利名稱：模塊化蒸汽余壓余熱發(fā)電及平衡供汽供熱系統(tǒng)的制作方法
模塊化蒸汽余壓余熱發(fā)電及平衡供汽供熱系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于工業(yè)及民用余熱余壓發(fā)電及供汽供熱領(lǐng)域，特別涉及一種模塊化蒸汽余壓余熱發(fā)電及平衡供汽供熱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在工業(yè)及民用領(lǐng)域存在大量蒸汽熱用戶，甚至許多工礦企業(yè)例如化工廠、制藥廠等存在各類不同壓力及溫度等級需求、蒸汽耗量的工藝過程，而作為蒸汽來源的蒸汽鍋爐房或熱電聯(lián)產(chǎn)汽輪機抽汽等的壓力及溫度參數(shù)往往選型參數(shù)較高，以滿足最高壓力熱用戶的參數(shù)要求，由此造成了較高壓力及溫度品位的蒸汽需經(jīng)一次乃至多次減溫減壓方能送入相應(yīng)的蒸汽使用末端，而這一減溫減壓過程導(dǎo)致了嚴重不可逆損失，這一高位能量被白白浪費的現(xiàn)象普遍存在，如能將其轉(zhuǎn)化為有用能源則將產(chǎn)生巨大的節(jié)能環(huán)保效益。
在鋼鐵冶煉領(lǐng)域的高爐煤氣爐頂余壓發(fā)電是利用流體高位余壓發(fā)電的典型余能回收利用技術(shù)。在鋼鐵廠、水泥廠、化工廠、焦化廠等大量工礦企業(yè)采用的余熱發(fā)電技術(shù)也已獲得廣泛應(yīng)用。目前上述余壓發(fā)電或余熱發(fā)電已經(jīng)成熟地應(yīng)用于工程實際。另外，專利號為CN201010162555. 8分布式余熱余壓發(fā)電系統(tǒng)和分布式余熱余壓發(fā)電方法公開了采用單螺桿膨脹機由余熱余壓流體進行直接純凝式發(fā)電或通過加熱工作介質(zhì)進行間接純凝式發(fā)電的分布式余熱余壓發(fā)電方法。
但是，上述利用余壓、余熱等余能資源進行發(fā)電的技術(shù)措施中，均不適合前述廣泛存在的蒸汽供應(yīng)與熱用戶需求之間存在或大或小的壓差能量損失問題，例如 CN201010162555. 8的方法無法解決蒸汽熱用戶對不同蒸汽參數(shù)的需求及其匹配問題。
另外，熱用戶普遍存在用汽和用電的雙重需求，而且其需求還隨時間而發(fā)生或劇烈或平緩的變化，這也是熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)用戶所必須面對和平衡解決的問題。
因此，有必要探尋全新的利用蒸汽余熱余壓等余能資源進行發(fā)電與供汽供熱的優(yōu)化設(shè)計方案及其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以提高整個熱力系統(tǒng)的能源資源利用效率及其經(jīng)濟效果。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，設(shè)計出一種模塊化蒸汽余壓余熱發(fā)電及平衡供汽供熱系統(tǒng)，本發(fā)明采用背壓式汽輪機，或采用背壓式汽輪機與蒸汽噴射泵復(fù)合方式代替減溫減壓閥，利用高壓蒸汽中的余壓及余熱進行發(fā)電并供應(yīng)各類熱用戶所需蒸汽，并實現(xiàn)供電調(diào)節(jié)和供汽供熱的均衡調(diào)節(jié)。
本發(fā)明提出的一種模塊化蒸汽余壓余熱發(fā)電及平衡供汽供熱系統(tǒng)，特征在于，該系統(tǒng)包括背壓式汽輪機、發(fā)電機、及閥門與連接管路；高壓蒸汽進汽管通過發(fā)電控制閥與背壓式汽輪機的主蒸汽入口相連，高壓蒸汽進汽管還通過減溫減壓閥與第三低壓供汽管；背壓式汽輪機的排氣出口通過第一供汽控制閥與第一低壓供汽管相連(當(dāng)背壓式汽輪機還設(shè)置有抽汽口時，該抽汽口與第二低壓蒸汽供汽管相連)；背壓式汽輪機的軸與發(fā)電機的軸相連，發(fā)電機的輸出端通過并網(wǎng)裝置與電網(wǎng)相連。
上述系統(tǒng)還可包括蒸汽噴射泵，所述高壓蒸汽進汽管還通過驅(qū)動控制閥與蒸汽噴射泵的驅(qū)動蒸汽噴嘴的入口相連，還通過減溫減壓閥與和級間調(diào)壓閥與蒸汽噴射泵的混合蒸汽出口和第二低壓蒸汽供汽管相連；背壓式汽輪機的排氣出口還通過引射控制閥與蒸汽噴射泵的引射口相連和通過第一供汽控制閥與第一低壓供汽管相連。
上述系統(tǒng)還包括可將所述的背壓式汽輪機的中壓抽汽口與蒸汽噴射泵的驅(qū)動蒸汽噴嘴的入口相連的管路。
上述的蒸汽噴射泵可采用由依次相連的噴嘴、引射口、混合段、喉部和擴壓段組成的單級結(jié)構(gòu)或多效復(fù)疊式結(jié)構(gòu)，該噴嘴采用可調(diào)式噴嘴結(jié)構(gòu)。
上述的第一低壓蒸汽供汽管、第二低壓蒸汽供汽管和第三低壓供汽管的管內(nèi)蒸汽流速可分別為0，但不同時為0。
本發(fā)明針對傳統(tǒng)蒸汽供應(yīng)方式中普遍存在的供汽壓力高于用汽設(shè)備所需壓力，而被迫采用減溫減壓閥導(dǎo)致嚴重不可逆損失，采用背壓式汽輪機，或背壓式汽輪機與蒸汽噴射泵復(fù)合方式代替減溫減壓閥，利用高壓蒸汽中的余壓及余熱進行發(fā)電，并由汽輪機抽汽或高壓蒸汽輸入蒸汽噴射泵作為驅(qū)動蒸汽，引射汽輪機排氣并加壓到熱用戶所需壓力后送出，其中輸入汽輪機的高壓蒸汽流量由所需發(fā)電量實時控制，下游蒸汽熱用戶所需蒸汽量則由汽輪機，或汽輪機與蒸汽噴射泵和蒸汽旁通管聯(lián)合調(diào)節(jié)，由此實現(xiàn)供電、供汽供熱同時滿足用戶需求的熱電聯(lián)合運行模式。該系統(tǒng)方案可普遍推廣于各類蒸汽用戶。
本發(fā)明解決了目前實際工程中普遍存在的高壓蒸汽減溫減壓送往不同壓力需求的蒸汽熱用戶導(dǎo)致不可逆損失過大的難題，提出了完整的技術(shù)方案及工程實施系統(tǒng)，提高了整個熱力系統(tǒng)的能源綜合利用效益，該系統(tǒng)方案可普遍推廣于各類蒸汽用戶。


圖1是本發(fā)明的實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中各部件編號與名稱如下
背壓式汽輪機1、驅(qū)動蒸汽噴嘴2、蒸汽噴射泵3、混合段4、喉部5、擴壓段6、引射口 7、發(fā)電機8、并網(wǎng)裝置9、高壓蒸汽進汽管A、第一低壓供汽管B、第二、低壓供汽管C、第三低壓供汽管D、電網(wǎng)E、發(fā)電控制閥VI、驅(qū)動控制閥V2、減溫減壓閥V3、引射控制閥V4、第一供汽控制閥V5、級間調(diào)壓閥V6。
具體實施方式
本發(fā)明的模塊化蒸汽余壓余熱發(fā)電及平衡供汽供熱系統(tǒng)，結(jié)合附圖及實施例詳細說明如下
本發(fā)明提出的模塊化蒸汽余壓余熱發(fā)電及平衡供汽供熱系統(tǒng)實施例1結(jié)構(gòu)如圖1 所示特征在于，該系統(tǒng)包括背壓式汽輪機、發(fā)電機、及閥門與連接管路；高壓蒸汽進汽管A 通過發(fā)電控制閥Vl與背壓式汽輪機1的主蒸汽入口相連，高壓蒸汽進汽管A還通過減溫減壓閥V3與第三低壓供汽管D ；背壓式汽輪機1的排氣出口通過第一供汽控制閥V5與第一低壓供汽管B相連(當(dāng)背壓式汽輪機還設(shè)置有抽汽口時，該抽汽口與第二低壓蒸汽供汽管 C相連)；背壓式汽輪機1的軸與發(fā)電機8的軸相連，發(fā)電機8的輸出端通過并網(wǎng)裝置9與電網(wǎng)E相連。
上述第一低壓蒸汽供汽管B、第二低壓蒸汽供汽管C和第三低壓供汽管D的管內(nèi)蒸汽流速可分別為0，但不同時為0。
本發(fā)明提出的模塊化蒸汽余壓余熱發(fā)電及平衡供汽供熱系統(tǒng)實施例2結(jié)構(gòu)如圖2 所示該系統(tǒng)在實施例1的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上還包括蒸汽噴射泵，所述高壓蒸汽進汽管A還通過驅(qū)動控制閥V2與蒸汽噴射泵3的驅(qū)動蒸汽噴嘴2的入口相連，還通過減溫減壓閥V3與和級間調(diào)壓閥V6與蒸汽噴射泵3的混合蒸汽出口和第二低壓蒸汽供汽管C相連；背壓式汽輪機 1的排氣出口還通過引射控制閥V4與蒸汽噴射泵3的引射口 7相連和通過第一供汽控制閥 V5與第一低壓供汽管B相連。
實施例2還可包括將所述的背壓式汽輪機1的中壓抽汽口與蒸汽噴射泵3的驅(qū)動蒸汽噴嘴2的入口相連的管路。
本實施例的蒸汽噴射泵3可采用單級結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)主要由噴嘴2、引射口 7、混合段 4、喉部5和擴壓段6所組成，噴嘴2與引射口 7相連后與混合段4、喉部5和擴壓段6相連， 其噴嘴2采用可調(diào)式噴嘴結(jié)構(gòu)。也可采用多級串并聯(lián)且驅(qū)動流體分級做功的多級復(fù)疊式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括依次復(fù)疊式連接的首級噴射器、末級噴射器、末級流量分配器；該首級噴射器和末級噴射器均由依次連接的設(shè)有噴嘴的入口段、混合段、喉部及擴壓段所組成(與單級結(jié)構(gòu)相類似)，末級流量分配器開有末級混合引出口和混合流體出口，首級噴射器的首級引射口與末級噴射器的末級擴壓段的末級混合引出口通過引射連通管相連。
本實施例2采用上述單級結(jié)構(gòu)或多級復(fù)疊式引射方式的蒸汽噴射泵可以大幅提高引射效率，將總體引射效率提高2 5倍以上。
本實施例的背壓式汽輪機、發(fā)電機、并網(wǎng)裝置及閥門均可選用常規(guī)產(chǎn)品。
需要說明的是，本發(fā)明提出了如何解決供汽壓力高于熱用戶壓力需要而導(dǎo)致浪費高位能源的問題的方法，而按照此一總體解決方案可有不同的具體實施措施和不同結(jié)構(gòu)的具體實施系統(tǒng)，上述具體實施方式
僅僅是其中的一種而已，其它類似的簡單變形的實施方式，均落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種模塊化蒸汽余壓余熱發(fā)電及平衡供汽供熱系統(tǒng)，特征在于，該系統(tǒng)包括背壓式汽輪機、發(fā)電機、及閥門與連接管路；高壓蒸汽進汽管通過發(fā)電控制閥與背壓式汽輪機的主蒸汽入口相連，高壓蒸汽進汽管還通過減溫減壓閥與第三低壓供汽管；背壓式汽輪機的排氣出口通過第一供汽控制閥與第一低壓供汽管相連；背壓式汽輪機的軸與發(fā)電機的軸相連，發(fā)電機的輸出端通過并網(wǎng)裝置與電網(wǎng)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的模塊化蒸汽余壓余熱發(fā)電及平衡供汽供熱系統(tǒng)，特征在于，該系統(tǒng)還包括蒸汽噴射泵，所述高壓蒸汽進汽管還通過驅(qū)動控制閥與蒸汽噴射泵的驅(qū)動蒸汽噴嘴的入口相連，還通過減溫減壓閥與和級間調(diào)壓閥與蒸汽噴射泵的混合蒸汽出口和第二低壓蒸汽供汽管相連；背壓式汽輪機的排氣出口還通過引射控制閥與蒸汽噴射泵的引射口相連和通過第一供汽控制閥與第一低壓供汽管相連。
3.如權(quán)利要求2所述的模塊化蒸汽余壓余熱發(fā)電及平衡供汽供熱系統(tǒng)，其特征在于， 還包括將所述的背壓式汽輪機的中壓抽汽口與蒸汽噴射泵的驅(qū)動蒸汽噴嘴的入口相連的管路。
4.如權(quán)利要求1所述的模塊化蒸汽余壓余熱發(fā)電及平衡供汽供熱系統(tǒng)，其特征在于， 所述的蒸汽噴射泵采用由依次相連的噴嘴、引射口、混合段、喉部和擴壓段組成的單級結(jié)構(gòu)或多效復(fù)疊式結(jié)構(gòu)，該噴嘴采用可調(diào)式噴嘴結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求2所述的模塊化蒸汽余壓余熱發(fā)電及平衡供汽供熱系統(tǒng)，其特征在于， 所述的第一低壓蒸汽供汽管、第二低壓蒸汽供汽管和第三低壓供汽管的管內(nèi)蒸汽流速可分別為0，但不同時為0。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種模塊化蒸汽余壓余熱發(fā)電及平衡供汽供熱系統(tǒng)，屬于工業(yè)及民用余熱余壓發(fā)電及供汽供熱領(lǐng)域，該系統(tǒng)包括背壓式汽輪機、發(fā)電機、及閥門與連接管路；高壓蒸汽進汽管通過發(fā)電控制閥與背壓式汽輪機的主蒸汽入口相連，高壓蒸汽進汽管還通過減溫減壓閥與第三低壓供汽管；背壓式汽輪機的排氣出口通過第一供汽控制閥與第一低壓供汽管相連；背壓式汽輪機的軸與發(fā)電機的軸相連，發(fā)電機的輸出端通過并網(wǎng)裝置與電網(wǎng)相連。本發(fā)明解決了目前實際工程中普遍存在的高壓蒸汽減溫減壓送往不同壓力需求的蒸汽熱用戶導(dǎo)致不可逆損失過大的難題，提高了整個熱力系統(tǒng)的能源綜合利用效益，該系統(tǒng)方案可普遍推廣于各類蒸汽用戶。
文檔編號F01K27/00GK102518483SQ20111045426
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者張軍, 張茂勇 申請人:北京中科華譽能源技術(shù)發(fā)展有限責(zé)任公司