[发明专利]低背压再生循环式汽轮机设备

说明书

本发明涉及一种可充分利用热能的蒸汽动力设备，尤其是一种低背压再生循环式汽轮机设备。

现今世界各国的核电站和绝大多数火力发电厂的发电都采用汽轮机，凝汽式用得最多，也有用其它方式的，但无论用何种方式，其发电效率均不高，一般只有20%-40%。究其原因主要是汽轮机的热效率太低，热能没有得到充分利用，竟有50%以上的热量在凝汽器中被冷却水带走，散失在周围环境中。现有的凝汽冷却系统即散失大量热，浪费大量水，又消耗能源，污染周围环境，还需诸如冷水塔之类的许多建筑和机械设备，很不经济。

凝汽冷却系统的主要功能是从凝汽器中带走乏汽液化时所放出的热，保证液化持续进行，使汽轮机的排汽端建立并维持一定的真空度，使进入汽机工作的蒸汽能膨胀到尽可能低的压力，从而增加可以利用的焓降，提高汽轮机的热效率。但由于冷却水从中带走大量的热量，且带走热量的水的热能属于低品位热能，利用价值不大，所以汽机的热效率并不可能提高得很高。如果采用另外的方法，即能使汽轮机的排汽端建立并维持一定的真空度，又不放走乏汽余热且使乏汽升压后再利用的话，那么汽轮机的热效率就必然很高。

本发明的目的就是为了克服上述现有技术缺点而提供的一种低背压再生循环式汽轮机设备，它能不放走或少放走乏汽余热，充分利用热能，保持低背压，取销冷水塔之类的建筑。

本发明的目的是这样实现的：在现有的凝汽动力装置最简单的基本循环-朗肯循环中的汽轮机出口端加装乏汽抽吸压缩装置，使乏汽降压后再升压，乏汽降压后背压更低，焓降增加，升压后的乏汽为不饱和蒸汽，汽水分离后，水回热源再加热，再生汽进入汽轮机继续工作，其乏汽再升压，再汽水分离，……分离出的水再回到热源加热，重新进入汽轮机循环。由于乏汽压缩后温度升高，成为较高品位的热能，所以升压后的乏汽也可经凝汽器液化，这时所放出的热又可作为热源使用，可直接采用水或低沸点工质（如氟利昂1，1）将热量从凝汽器中带出后直接供热或再经换热器传给其它工质再行利用。

本发明的具体结构由下文和附图给出：

图1是低背压再生凝汽式多汽轮机发电装置示意图。图2是低背压再生循环式汽轮机发电装置示意图，图3是乏汽抽吸压缩机的剖面示意图。图4是多个乏汽抽吸压缩机同步工作示意图。

图1主要由锅炉1，汽轮机2，乏汽抽吸压缩装置3，汽水分离器16及凝汽器4组成。锅炉1，汽轮机2均采用现有技术不变，乏汽抽吸压缩装置3可采用一个过汽室5和若干个乏汽抽吸压缩机6构成。过汽室5是连通汽轮机2的出汽口和乏汽抽吸压缩机6的入汽口的乏汽过渡装置，防止汽机2压力波动。乏汽抽吸压缩机6由汽缸8，入汽口9，进汽阀10，活塞11，出汽阀12，出汽口13，连杆14和曲轴15组成。入汽口9和出汽口13位于抽吸压缩机6同一端，活塞11位于汽缸8内，与缸壁垂直且密切接触，可上下滑动且不漏汽，进汽阀10位于入汽口9下方，此阀可用气动方式自动开闭，具有单向进汽作用，出汽阀12位于出汽口13内端，具有单向出汽功能，当连杆14带动活塞11向曲轴15的方向运动时，出汽阀12关闭，进汽阀10开放，汽进入汽缸8内，当活塞11向上运动时，进汽阀10关闭，压力逐渐增大，当压力超过出汽阀12的固有张力（此阀根据所需压力装有阻力装置）时，此阀开放，经压缩的乏汽排出。随着活塞11的往复运动，乏汽不断被抽出，压缩，送入下一级汽轮机2′或凝汽器4（当然，该抽吸压缩机6也可用普通抽汽机和压缩机代替，但不够节能）。当抽汽量大于汽轮机2的排放量时，过汽室5内及汽轮机排汽端就会形成相应的低背压区域，可利用的焓降增加。在运行中，当活塞11的运动使气缸8内容积增大时，由于活塞11的一面与外界相通，其气压一般为一个大气压左右，而缸内为负压（如0.1at），所以曲轴就要在有压力差的条件下工作，当曲轴15从A点向B点转时，曲轴15要做正功，动能变成了活塞的势能，当曲轴15从B点向A点转时，大气压力迫使活塞11上行，曲轴做负功，势能又变成了动能，同时将吸入缸内的乏汽压缩。也就是说，抽气时所做功的一部分又用于压缩乏汽，充分利用了能量。