一种低压水蒸气循环利用发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种发电系统，具体地说是一种回收低压水蒸气并进行循环利用的发电系统。
【背景技术】
[0002]汽轮机的出现推动了电力工业的发展，到20世纪初，电站汽轮机单机功率已达10兆瓦。随着电力应用的日益广泛，美国一些大城市的电站尖峰负荷在20年代已接近1000兆瓦，如果单机功率只有10兆瓦，则需要装机近百台，因此20年代时单机功率就已增大到60兆瓦，30年代初又出现了 165兆瓦和208兆瓦的汽轮机。此后的经济衰退和第二次世界大战期间爆发，使汽轮机单机功率的增大处于停顿状态。50年代，随着战后经济发展，电力需求突飞猛进，单机功率又开始不断增大，陆续出现了 325?600兆瓦的大型汽轮机；60年代制成了 1000兆瓦汽轮机；70年代，制成了 1300兆瓦汽轮机。现在许多国家常用的单机功率为300?600兆瓦。
[0003]汽轮机是能将蒸汽热能转化为机械功的外燃回转式机械，来自锅炉的蒸汽进入汽轮机后，依次经过一系列环形配置的喷嘴和动叶，将蒸汽的热能转化为汽轮机转子旋转的机械能。蒸汽在汽轮机中，以不同方式进行能量转换，便构成了不同工作原理的汽轮机。汽轮机的排汽压力越低，蒸汽循环的热效率就越高。不过排汽压力主要取决凝汽器的真空度，真空度又取决于冷却水的温度和抽真空的设备，如果采用过低的排汽压力，就需要增大冷却水流量、增大凝汽器冷却水和冷却介质的换热面、降低被使用的冷却水的温度和抽真空的设备，较长的末级叶片，但同时真空太低又会导致汽轮机汽缸(低压缸)的蒸汽流速加快，使汽轮机汽缸(低压缸)差胀加剧，危及汽轮机安全运转。为了使得排出的热能能够被使用，而又不至于过多的降低热效率，一般汽轮机是排出70°C温度的水蒸气，因为该水蒸气所处的压力为低压，即小于一个大气压，因此，很难被直接排出，而若是通过直接用热泵将水蒸气加温至100°C以上则需要大量的能量，可行性不高。现有的技术采用水蒸气进入冷凝管道进行冷凝，将水蒸气温度降下来，从而变成水排出，这种方法不但没有使用到排出的热量，而且，还额外增加了冷凝所需的设备和条件，极大的浪费了资源。
[0004]蒸汽透平的发电效率一般在30%?40%之间，透平出口蒸汽的热焓占透平入口蒸汽热焓的50%以上。目前的一般电厂具有蒸汽轮机发电系统，由锅炉或其它热源产生的高压过热水蒸气先送入高压膨胀透平，之后高压蒸汽透平出口的中压水蒸气被送至再热器升温，在中压蒸汽透平中，中压再热水蒸气再次膨胀做功，有些系统还包括低压水蒸气透平。水蒸气透平一起联动驱动发电机发电。最终离开蒸汽透平的低压水蒸气除了热电联供系统夕卜，通常是将该低压水蒸气送到相应的冷却装置中进行冷凝，低压水蒸气潜热被冷却水蒸发带走，没有对这一部分的热能进行一个较好的利用。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是低压氨蒸气循环利用发电系统，利用氨(或其它易挥发物质)作为中间介质，并利用联动装置地低压水蒸气进行增压转换成高压水蒸气，使其能够再次在中压透平中做工发电。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案:
一种低压水蒸气循环利用发电系统，包括发电机、高压透平、中压透平锅炉，发电机、高压透平和中压透平之间通过联动轴联动连接，锅炉通过管路与高压透平连接，还包括对低压水蒸气进行增压的联动装置，该联动装置的水蒸气出口通过管路与中压透平连接，中压透平的出口通过管路与联动装置的水蒸气进口连接，中压透平的出口还通过管路与锅炉连接。
[0007]所述联动装置包括水蒸气压缩气缸和氨蒸气膨胀气缸，该氨蒸气膨胀气缸内的活塞与水蒸气压缩气缸内的活塞通过连杆相连接，水蒸气压缩气缸内的活塞将该水蒸气压缩气缸的内部空间分成上水蒸气腔室和下水蒸气腔室，该上水蒸气腔室装接有上水蒸气进口管路和上水蒸气出口管路，下水蒸气腔室装接有下水蒸气进口管路和下水蒸气出口管路，该上水蒸气进口管路与下水蒸气进口管路相连接后再通过管路与中压透平的出口连接，上水蒸气出口管路与下水蒸气出口管路相连接后再通过管路与中压透平的进口连接。
[0008]所述氨蒸气膨胀气缸内的活塞将该氨蒸气膨胀气缸的内部空间分成上氨蒸气腔室和下氨蒸气腔室，该上氨蒸气腔室装接有上氨蒸气进口管路和上氨蒸气出口管路，下氨蒸气腔室装接有下氨蒸气进口管路和下氨蒸气出口管路，上氨蒸气出口管路与下氨蒸气出口管路相连接后再通过管路与冷却器连接，该冷却器通过管路与氨循环泵连接，上氨蒸气进口管路与下氨蒸气进口管路相连接后再通过管路经过氨蒸发器后与氨循环泵连接，中压透平与锅炉间的连接管路还经过氨蒸发器。
[0009]所述上水蒸气进口管路、上水蒸气出口管路、下水蒸气进口管路和下水蒸气出口管路上均设有单向止回阀。
[0010]所述上氨蒸气进口管路、上氨蒸气出口管路、下氨蒸气进口管路和下氨蒸气出口管路上均设有开关控制阀。
[0011]所述冷却器为水冷却器或风冷却器。
[0012]所述高压透平和中压透平之间设有再热器，且该再热器一端与高压透平的出口连接、另一端与中压透平的进口连接。
[0013]本发明利用氨(或其它易挥发物质)作为中间介质，把低压水蒸气的潜热热焓转化为可以压缩低压水蒸气的动力，将低压水蒸气增压成高压过热水蒸气，该高压水蒸气输入至中压透平用于再次做功发电，从而提高电厂的热能利用率。
【附图说明】
[0014]附图1为本发明管路连接原理示意图；
附图2为本发明联动装置的结构示意图；
附图3为本发明设置有多级联动装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述。
[0016]如附图1和2所示，本发明揭示了一种低压水蒸气循环利用发电系统，包括发电机2、高压透平3、中压透平5和锅炉1，发电机2、高压透平3和中压透平5之间通过联动轴联动连接，锅炉I通过管路与高压透平3连接，还包括对低压水蒸气进行增压的联动装置，该联动装置的水蒸气出口通过管路与中压透平5连接，中压透平5的出口通过管路与联动装置的水蒸气进口连接，中压透平5的出口还通过管路与锅炉I连接。高压透平3和中压透平5均可以做功带动发电机I发电。所述高压透平3和中压透平5之间设有再热器4，且该再热器4 一端与高压透平3的出口连接、另一端与中压透平5的进口连接，从高压透平出来的水蒸气经过再热器升温后再进入到中压透平中做功发电。
[0017]所述联动装置包括水蒸气压缩气缸6和氨蒸气膨胀气缸8，该氨蒸气膨胀气缸8内的活塞与水蒸气压缩气缸6内的活塞通过连杆7相连接，实现氨蒸气膨胀气缸8内活塞与水蒸气压缩气缸6内活塞的同步运动,水蒸气压缩气缸6内的活塞将该水蒸气压缩气缸6的内部空间分成上水蒸气腔室65和下水蒸气腔室66，该上水蒸气腔室65装接有上水蒸气进口管路61和上水蒸气出口管路62，下水蒸气腔室66装接有下水蒸气进口管路63和下水蒸气出口管路64，该上水蒸气进口管路61与下水蒸气进口管路63相连接后再通过管路与中压透平5的出口连接，上水蒸气出口管路62与下水蒸气出口管路64相连接后再通过管路与中压透平5的进口连接。氨蒸气膨胀气缸8内的活塞将该氨蒸气膨胀气缸8的内部空间分成上氨蒸气腔室85和下氨蒸气腔室86，该上氨蒸气腔室85装接有上氨蒸气进口管路81和上氨蒸气出口管路82，下氨蒸气腔室86装接有下氨蒸气进口管路83和下氨蒸气出口管路84，上氨蒸气出口管路82与下氨蒸气出口管路84相连接后再通过管路与冷却器9连接，该冷却器9通过管路与氨循环泵10连接，上氨蒸气进口管路81与下氨蒸气进口管路83相连接后再通过管路经过氨蒸发器11后与氨循环泵连接，中压透平5与锅炉I间的连接管路还经过氨蒸发器11，即氨蒸气膨胀机8、冷却器9、氨循环泵10、氨蒸发器11之间形成一相对封闭的循环回路。冷却器优选为水冷却器或风冷却器，或者还可以是其他形式的冷却器，只要能够满足将氨蒸气进行冷却即可。本实施例中选取水冷却器，通过一循环进出冷却水管，提供源源不断的冷却水，对由氨蒸气膨胀机排出的低压氨蒸气进行冷却冷凝使其成为液氨。水蒸气压缩气缸的活塞为被动运动，氨蒸气膨胀气缸的活塞为主动运动，即水蒸气压缩气缸的活塞由氨蒸气膨胀气缸的活塞带动移动，实现对水蒸气压缩气缸内的水蒸气的压缩。
[0018]此外，上水蒸气进口管路61、上水蒸气出口管路62、下水蒸气进口管路63和下水蒸气出口管路64上均设有单向止回阀12。进口管路上的单向止回阀使得水蒸气只能从外部流进上水蒸气腔室或者下水蒸气腔室，而上水蒸气腔室或下水蒸气腔室内的水蒸气无法回流到进口管路中；出口管路上的单向止回阀只允许水蒸气从上水蒸气腔室或者下水蒸气腔室中流出，而出口管路内的水蒸气无法流向上水蒸气腔室或者下水蒸气腔室内。上氨蒸气进口管路81、上氨蒸气出口管路82、下氨蒸气进口管路83和下氨蒸气出口管路84上均设有开关控制阀13，该开关控制阀13可选择自动开关控制阀，由编程好的程序进行控制，根据自身需求实现自动开启和关闭。
[0019]此外，氨蒸气膨胀气缸的各个进口管路和出口管路上的开关控制阀的开启和关闭具有关联性。具体为:上氨蒸气进口管路81上的开关控制阀13打开时，下氨蒸气进口管路83上和上氨蒸气出口管路82上的开关控制阀13均关闭，下氨蒸气出口管路84上的开关控制阀开启，此种情况下，外界的高压氨蒸气只能从上氨蒸气进口管路81进入到上氨蒸气腔室85内，上氨蒸气腔室85不断的充满高压氨蒸气，氨蒸气膨胀气缸8内的活塞受到上氨蒸气腔室85内的高压氨气的压力而被向下推动并直至最低部，原本处于下氨蒸气腔室86内的氨气则经下氨蒸气出口管路84排出。然后切换，则下氨蒸气进口管路83和上氨蒸气出口管路82上的开关控制阀13均开启，而上氨蒸气进口管路81和下氨蒸气出口管路84上的开关控制阀13均关闭，氨蒸气膨胀气缸8内的活塞由下往上运动。而当氨蒸气膨胀气缸8内的活塞由上往下运动时，则带动水蒸气压缩气缸内的活塞由上往下运动；当氨蒸气膨胀气缸内的活塞由下往下运动时，水蒸气压缩气缸内的活塞也由下往上运动，实现同步运动。