[发明专利]一种蒸汽发电系统及设备

说明书

技术领域

本发明涉及蒸汽发电领域，具体地，涉及火力发电、核能发电等过程中，利用蒸汽的系 统和设备。

背景技术

目前，我们利用的电能，主要来自于火力发电、核能发电。而火力发电、核能发电，都 是水在密闭空间内吸收煤炭等化学能燃烧后或核能裂变后释放的热量汽化，产生高温高压的 蒸汽(即高能蒸汽)，再由高能蒸汽驱动汽轮机转化为机械能，由机械能驱动发电机组发电。 目前这个能源转化过程，至少存在以下不足：

1、效率低：在火力发电过程中，即使采用超临界技术，蒸汽压力可以达到几十兆帕，温度 能达到600摄氏度左右，发电效率较高也只能达到50％左右；核能发电，由于受到安全系 数的影响，蒸汽压力不能很高，发电效率只能达到34％左右(我国大亚湾核电站实测值就 只有34％)。能源的发电效率非常低，热水排放造成的热污染、碳排放造成的空气污染特 别严重，能量浪费很大。主要原因是高能蒸汽转化为机械能的设备——汽轮机的转化效 率太低，至今所能达到的最高效率也只有60％左右；

2、成本高：火力发电为了提高效率，往往采用提高蒸汽的温度和压力的方法，从而使设备 材料要求耐高温，高强度，对设备要求提高。从而使设备投资成本高；目前我国超临界 设备机组的主要材料基本都靠进口，价格昂贵；

3、安全系数低：设备运行在超临界工况，高温高压，一旦出现事故将非常的危险；运行过 程中为了保证安全，人力和设备的投入也大大提高；

4、维修维护费用高：汽轮机工作时运行在高温、高压、高速的工况下。为了减少泄漏等其 它损失，提高效率，机械部件的加工精度和安装精度要求非常高，从而提高了日常的维 修维护费用。

5、不经济、不环保：高能蒸汽转化效率低下，即造成能源浪费，也增加了碳排放和热污染， 破坏生态环境。

然而，水力发电中用的水轮机，水的势能转化为机械能的效率非常高，至今最高可以达 到95％以上的转化率。如果火力发电或核能发电时，采用水轮机取代汽轮机，将大大提高了 能源的利用效率。

发明内容

本发明的目的是：克服背景技术的不足，提供一种蒸汽发电系统及设备，通过高能蒸汽 转化单元(一)(6)、蒸汽能量转化单元(二)(9)、蒸汽能量转化单元(三)(10)交替循环 工作，将高能蒸汽转化为水的势能，再用水轮机转化为机械能带动发电机组发电，使高能蒸 汽的利用效率大大提高，从而无需运行在超临界工况，即可达到很高的效率，从而使设备成 本降低，运行维护成本降低；从而节约了能源，减少碳排放和热污染；从而保护了生态环境。

本发明的具体技术方案如下：所述的一种蒸汽发电系统及设备包括蒸汽发生器(5)、高 能蒸汽转化单元(一)(6)、高能蒸汽转化单元(二)(9)、高能蒸汽转化单元(三)(10)、 水轮机(13)、发电机组(14)、蒸汽冷凝器(11)、补水泵(17)、补水及系统排水阀(12)、 蒸汽发生器补水阀(24)等。如图1所示。

所述蒸汽发生器(5)，是产生高温高压蒸汽的设备。是封闭容器内的水通过吸收煤炭等 化学能燃烧放出的热量或核能裂变放出的热量，汽化而产生高温高压的蒸汽。设置有蒸汽发 生器补水口(18)、蒸汽发生器出口(19)，蒸汽发生器出口(19)处还设置有压力表(15)。

所述高能蒸汽转化单元(一)(6)，包括储水罐(3)，在罐内装满水；在罐外装有液位计 (16)；在罐内水面上有隔热浮塞(4)，隔热浮塞(4)是导热率非常低且轻质的材料制作(如 绝热塑料、发泡材料、矿物棉压制等等)，它随水面的升降而升降，使罐内汽相和液相完全热 隔离；设有蒸汽加压阀(7)和蒸汽泄压阀(8)与储水罐(3)气相空间连通；设有进水阀(1) 和排水阀(2)与储水罐(3)液相空间连通。

所述的蒸汽冷凝器(11)，是一种高温高压的蒸汽的冷凝成水的装置。设有蒸汽入口(22)、 冷凝水出口(23)、循环冷却水出口(20)、循环冷却水入口(21)。冷却水通过循环冷却水入 口(21)进入，在蒸汽冷凝器(11)内与从蒸汽入口(22)进入的高温蒸汽进行热交换后， 从循环冷却水出口(20)排出。高温蒸汽与冷却水热交换后降温降压而冷凝成水。

所述的补水泵(17)是将蒸汽冷凝器(11)内的冷凝水泵到蒸汽发生器(5)内的装置。 入口与蒸汽冷凝器(11)的冷凝水出口(23)相连接，出口与蒸汽发生器补水口(18)相连 接。