[发明专利]一种使用新型煤化气超临界混合工质的汽轮机

说明书

本发明公开了一种使用新型煤化气超临界混合工质的汽轮机，包括高压缸、减速器、中压缸、低压缸和电机；高压缸转速大于中压缸的转速；高压缸与减速器连接，减速器与中压缸连接，中压缸与低压缸设置在同一根传动轴上，传动轴的输出端与电机连接。该汽轮机高压缸采用高转速设计，有效解决了水和二氧化碳混合工质无法在常规汽轮机中做功的问题，然后通过减速机与中压缸和低压缸连接，有效降低了需要开发的部件数量，节省研发时间，实现了能力的最大化利用，有效提高能源的利用效率，对国家节能环保和能源安全有重要意义。

【技术领域】

本发明涉及发电设备领域，特别涉及一种使用新型煤化气超临界混合工质的汽轮机。

【背景技术】

我国以煤炭为主的能源结构在短期内不会改变，传统的燃煤发电技术利用煤炭在锅炉中燃烧直接放热，将煤炭的化学能转化为热能来加热给水，产生水蒸汽推动汽轮机做功发电。常规的煤气化技术利用煤炭在气化炉中进行部分氧化、气化反应制取合成气。在以上两类过程中，煤炭能量品质损耗大，同时产生了大量的SOx、NOx和固体颗粒物等污染产物，加重了空气污染程度，减排成本高。迫切需要一种全新的煤炭高效清洁发电技术，以解决我国存在的能源短缺、环境污染问题。

新型煤气化技术利用超临界水高扩散性、高溶解性的优点，为煤的气化提供了均相反应环境，煤炭中的碳可以在超临界水中高效还原水中的氢，并实现完全气化，产生超临界水、二氧化碳和氢气混合工质。煤炭中所含的硫和氮及重金属元素以沉渣型式集中排出，并且可以作为资源加以有效利用，从源头上杜绝了各种污染物的产生与排放。煤炭高效气化反应产生的水、二氧化碳和氢气混合工质除了燃烧外，也可以通过氢气分离获得超临界水和二氧化碳混合工质，经过换热、微粒分离等过程后，进行热功转化发电。

由于水和二氧化碳混合工质的超临界特性，混合工质中二氧化碳的组分占到8-10％，而超临界二氧化碳密度远高于水蒸气，能量密度高，单位焓降大，做功能力也远大于水蒸气，根据水和二氧化碳混合工质汽轮机的设计功率及效率的要求，汽轮机转速为5000-10000转/分，远远大于汽轮机常规转速3000转/分，因此现有的汽轮机不能满足新型煤化气超临界混合工质的做功要求。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供了一种使用新型煤化气超临界混合工质的汽轮机，能够适应超临界混合工质的做功要求，提高了汽轮机做功效率，增大了工质单位输出功。

本发明采用以下技术方案：

一种使用新型煤化气超临界混合工质的汽轮机，汽轮机用于与超临界水汽化炉连接，包括高压缸、减速器、中压缸、低压缸和电机；高压缸转速大于中压缸的转速；高压缸与减速器连接，减速器与中压缸连接，中压缸与低压缸设置在同一根传动轴上，传动轴的输出端与电机连接；

高压缸的入口与超临界水汽化炉的超临界蒸汽出口连接，高压缸的出口与超临界水汽化炉的主蒸汽入口连接，超临界水汽化炉的主蒸汽出口与中压缸的入口连接，中压缸的出口与低压缸的入口连接。

进一步，所述低压缸包括第一低压缸和第二低压缸；第一低压缸和第二低压缸对称设置在传动轴上；第一低压缸和第二低压缸均与中压缸的出口连接。

进一步，所述高压缸的入口参数为20MPa，温度大于300℃，转速为5000-1000转/分。

进一步，所述中压缸和低压缸的转速均为3000转/分。

进一步，超临界混合工质在高压缸做功后，进入超临界水汽化炉并加热到主蒸汽温度，再依次进入中压缸和低压缸中做功。

进一步，所述低压缸的出口与抽吸系统连接。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：