專利名稱：多功能高壓蒸汽倉的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護、節(jié)能降耗、減排、設(shè)備保護、安全生產(chǎn)等技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說 是涉及水及蒸氣排放、回收、發(fā)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前利用水蒸氣進行推動汽輪發(fā)電機發(fā)電的方法技術(shù)是世界上最主要的發(fā)電技術(shù),占全 世界總發(fā)電量的一半以上，就算是目前的美國，它卯％的電力也是由熱電生產(chǎn)的，火力發(fā) 電和核能發(fā)電都是采用水蒸氣來推動汽輪發(fā)電機進行發(fā)電的。
火力發(fā)電是世界上最大的污染源和工業(yè)的第一耗水大戶；如美國目前熱力發(fā)電耗水量每 年高達2725億立方米，相當(dāng)于5條中國黃河年水量。'(中國黃河每年的水流量只有550億立 方米)火力發(fā)電溫室氣體的排放量更是居世界首位。有充分的證據(jù)證明地球變暖、酸雨增 加、災(zāi)害性天氣增加和加強、大量的物種滅絕、大量的污染物污染空氣、陸地和水源等危害 到人類生存環(huán)境等極其嚴(yán)重的問題都與火力發(fā)電有直接的關(guān)系。
目前火力發(fā)電工藝流程己經(jīng)有近百年的歷史，熱效率低、浪費和污染嚴(yán)重，就算是當(dāng)今 世界上最髙水平的燃煤發(fā)電廠的熱效率也達不到送到鍋爐的煤完全燃燒所能發(fā)出的熱量的 1/2。
現(xiàn)舉哈爾濱汽輪機廠600MW火力發(fā)電機組的熱系統(tǒng)為例子
該機組的鍋爐為亞臨界一次再熱筒鍋爐，最大連續(xù)出力1803. 6t/h,給水溫度273. 4匸， 主蒸氣壓力16. 67MPa,溫度為538r，再熱蒸氣壓力為3. 323MPa，溫度538T:，汽輪機 排氣溫度36. 2'C,壓力0. 006MPa;熱耗率7829. 8KJ/(KW. H),汽耗率3. 005Kg/(KW. h)。
由于該機組將其熱焓高達2330.9KJ/Kg作功后的低溫、低壓水蒸氣排到凝汽器變成36.2 'C，其熱焓只有151. 5KJ/Kg的冷凝水，這不但需要重量達到其50 80倍的冷凝水，通過 凝汽器進行冷凝，做成巨大的熱量損失和浪費了大量的水；還有可能由于凝汽器在運行中產(chǎn) 生的銅離子對鍋爐水做成污染和凝汽器出現(xiàn)故障時可會引發(fā)嚴(yán)重事故。 現(xiàn)計算該機組從汽輪機作功后蒸氣排放到凝汽器凝結(jié)成水所帶來的熱量損失。
一，鍋爐在1小時中產(chǎn)生蒸氣的總熱量。
1803. 06X1000X (3397. 3 — 1198. 8) +1516. 84X1000X (3538—3027. 3) -4738676398KJ
二，作功后的低溫低壓水蒸氣在凝汽器中變成水所失去的熱量。
1037. 54X1000X (2330. 9—151. 5) +85. 88X1000X (2448. 8 — 151. 5) =2526965200KJ
三，上述失去的熱量與鍋爐1小時產(chǎn)生的總熱量的百分比。 2526965200+4738676398 X 100%>53%
從600MW火電機組的熱系統(tǒng)圖中可以看出鍋爐每小時產(chǎn)出1803. 6噸，壓力為 16. 76MPa，溫度538X:的水蒸氣，但作功后到達凝汽器的水蒸氣只有1159. 42噸(1073. 54 +85. 88=1159. 42)，中途有644. 6噸的高溫、高壓水蒸氣變成了凝結(jié)水和廢蒸氣排走。 原因是 一，高溫高壓水蒸氣在汽輪機通流部分流動過程中由于摩擦力等種種原因，產(chǎn)生凝 結(jié)水。二，每小時數(shù)量達到1803. 6噸，溫度只有36'C左右的水，被這些蒸氣加熱到273. 4 'C的高溫水進入鍋爐，是產(chǎn)生大量凝結(jié)水的主要原因。三，利用蒸氣除氧和其他環(huán)節(jié)也使用 了大量的水蒸氣。
我國核電機組作功后排放的低溫低壓水蒸氣在凝汽器冷卻成水所失去的熱i更是驚人。 現(xiàn)計算其熱損失一,核反應(yīng)堆在1小時中加熱水所產(chǎn)生水蒸氣的總熱焓。 5808. 2X 1000X(2773—972. 6)=10457083280KJ
二，作功后的水蒸氣在凝汽器變成水所失去的熱量。
2975. 1X1000X(2350. 5 — 168. 8)=6490775770KJ 三，在凝汽器中變成水所失去的熱量與從核反應(yīng)堆中獲得的總熱量的百分比。
6490775770+10457083280 X 100%>62%
從以上兩間廠的數(shù)字可以看出當(dāng)前發(fā)電工藝流程浪費極其嚴(yán)重，單是作功后在凝汽器
中凝結(jié)成水所失去的熱量就大大超出推動汽輪發(fā)電機發(fā)電所耗用的熱量；而且作功后排出 1Kg的水蒸氣，需要50 80Kg的冷卻水量。不但如此，該工藝流程還有高達1/3以上在鍋 爐中產(chǎn)生的高溫高壓水蒸氣，在汽輪機的通流部分流通和加熱鍋爐進水及其他環(huán)節(jié)中，在沒 有到達凝汽器前,就變成了凝結(jié)水和廢蒸氣的形式中途排走。做成巨大的熱量損失和大量高 純度水的流失。為此，需要大量高純度的水進行不斷補充。在補充水的過程中，大量非凝結(jié) 性氣體混進來；并由于運行加熱過程中的不斷濃縮作用，做成熱系統(tǒng)內(nèi)的水質(zhì)不斷惡化，而 引起設(shè)備內(nèi)部的腐蝕。
為了解決這個問題，舊工藝流程不但需要大量蒸氣對補充水加熱至沸騰，以清除水中的非 凝結(jié)性氣體；還需要大量的化學(xué)藥劑進行水處理；而且鍋爐在運行過程中還要進行排污。即 使這樣做，還不能從根本上解決設(shè)備內(nèi)部的腐蝕問題。鍋爐在運行中排污，不但做成大量高 溫高壓的水和水蒸氣流失做成巨大的浪費，還產(chǎn)生出巨大的燥音，而且大量的污水排放嚴(yán)重 污染了周圍的環(huán)境。
為此，如何實現(xiàn)水蒸氣和水的全循環(huán)利用以大幅度降低成本，減排降耗、保護人類的生 存環(huán)境，已經(jīng)成為世界各國公認(rèn)急需解決的世界難題。但這個世界難題已經(jīng)被我發(fā)明的火力 發(fā)電水氣全循環(huán)熱系統(tǒng)的技術(shù)完滿解決了 。

發(fā)明內(nèi)容
多功能高壓蒸氣倉
本發(fā)明是我經(jīng)過幾十年來研究而設(shè)計成的發(fā)電成本低于火力發(fā)電的大型太陽能發(fā)電廠中 的水汽全循環(huán)熱發(fā)電技術(shù),結(jié)合火力發(fā)電廠的特點而設(shè)計發(fā)明的火力發(fā)電水氣全循環(huán)熱系統(tǒng) 的主要設(shè)備之一。該系統(tǒng)的發(fā)電熱效率是當(dāng)今世界上最高的。發(fā)明的主要理論依據(jù)是卡諾定 理(所有工作于同溫?zé)嵩春屯瑴乩湓粗g的熱機,以可逆機效率為最高)。
本發(fā)明的熱系統(tǒng)將原發(fā)電工藝中的主要設(shè)備之一的凝汽器及其附屬系統(tǒng)全部廢棄；將原 本排放到凝汽器的作功后的低溫低壓水蒸氣和其他部位產(chǎn)生的廢蒸氣，通過熱泵設(shè)備全部回 收用來發(fā)電。(熱泵設(shè)備是以消耗一定量的機械功為代價,可以把熱能由較低溫度,提高到能夠 被利用的較高溫度。熱泵的經(jīng)濟性一般用供熱系數(shù)e ,來衡量。e ,-Q!/W因Q1=Q。+W， 故h永遠大于l。若￡1 = 5，表示消耗1J的功，可以獲得了5J的熱量，顯然這比直接燃燒 燃料來獲取熱量更為有利)。
我初步計算一下，采用我發(fā)明的火力發(fā)電水氣全循環(huán)熱系統(tǒng)技術(shù),可以將600MW火力發(fā) 電廠，變成1200MW的火力發(fā)電廠，而耗煤量不變；不但做到污水對周圍環(huán)境0排放,而且每 度電的發(fā)電成本降低一半以上，而本次公開的多功能高壓蒸氣倉，是這個系統(tǒng)的主要設(shè)備之
具體實施例方式
多功能高壓蒸氣倉的特征在于它包括分別與多功能中壓蒸氣倉和多功能高壓蒸氣儲存 倉、多功能亞臨界蒸氣缸相連接。汽輪機作功后的低溫低壓水蒸氣被抽氣器排放到多功能真 空循環(huán)水倉后，沒有變成水的水蒸氣，和其他部分送到多功能真空循環(huán)水倉的蒸氣，加上多 功能真空循環(huán)水倉內(nèi)產(chǎn)生的蒸氣,都被抽氣能力大于汽輪機抽氣器五倍的抽氣器強行送去多 功能蒸氣回收倉；蒸氣壓力比蒸氣回收倉內(nèi)高一點的廢蒸氣也送到蒸氣回收倉。這些水蒸氣 經(jīng)層層壓縮后送到多功能低壓蒸氣倉、多功能中壓蒸氣倉后到達本倉。再壓縮后送到多功能亞臨界蒸氣缸，再送到鍋爐再熱器再熱后,送到汽輪發(fā)電機發(fā)電后開始進行新一輪的循環(huán)。
本倉共有三條蒸氣管道與多功能高壓儲存?zhèn)}相連接。第一條管道在本倉內(nèi)設(shè)有壓縮機. 當(dāng)多功能高壓蒸氣儲存?zhèn)}的氣壓比本倉高，又必須向儲存?zhèn)}輸送本倉多余的蒸氣進行儲存時 使用。
第二條管道在多功能高壓儲存?zhèn)}內(nèi)設(shè)有壓縮機，當(dāng)本倉的氣壓比儲存?zhèn)}高，而儲存?zhèn)}又 必須向本倉輸送蒸氣時使用。
第三條管道設(shè)有電腦控制的開關(guān)，當(dāng)本倉的氣壓比儲存?zhèn)}高，又需要本倉向儲存?zhèn)}輸送 多余的蒸氣；或儲存?zhèn)}的氣壓比本倉高，而又必須向本倉輸送蒸氣時使用。
在本侖內(nèi)產(chǎn)生的凝結(jié)水和多功能亞臨界蒸氣缸產(chǎn)生的凝結(jié)水一起，用來加熱向鍋爐輸送 的循環(huán)水后，逆流流向循環(huán)水侖。
現(xiàn)介紹一下多功能高壓蒸氣倉各部分的功能，附多功能高壓蒸氣倉的三視示意圖。 附圖
標(biāo)記說明 A，倉體 B，倉體保溫層 C,向鍋爐輸送循環(huán)水的水管 D，多功能亞臨界蒸氣缸的凝結(jié)水管開關(guān) E,循環(huán)水外管的保溫層'
F，電極式水位計，主要功能是控制水位，當(dāng)水位到低水位線時,通過電腦發(fā)出指令，關(guān)閉本倉
通向多功能中壓蒸氣倉的凝結(jié)水開關(guān)。 G,低水位線
H，本倉內(nèi)裝有壓縮機的通向多功能高壓蒸氣儲存?zhèn)}管道的本倉出口。(在多功能高壓蒸氣 儲存?zhèn)}內(nèi)的壓力,比本倉高而又必須向多功能高壓儲存?zhèn)}內(nèi)輸送多余的蒸氣儲存起來時 使用)。
I，多功能高壓蒸氣儲存?zhèn)}內(nèi)裝有壓縮機的管道通向本倉的出口。當(dāng)本倉的壓力比蒸氣儲存 倉的壓力高，而多功能高壓蒸氣儲存?zhèn)}又必須向本倉輸送高壓蒸氣時使用。
J，通向多功能高壓蒸氣儲存?zhèn)}管道口 。主要作用是當(dāng)本倉的壓力比儲存?zhèn)}高,向儲存?zhèn)}輸送 蒸氣時，或多功能高壓儲存?zhèn)}的壓力比本倉高，而又必須向本倉輸送高壓蒸氣時使用。
K,電極式水位計，主要功能是控制高水位，當(dāng)水位到高水位線時，通過電腦發(fā)出指令，打開通 向多功能中壓蒸氣倉的凝結(jié)水管開關(guān)。
L，高水位線
M，通向多功能中壓蒸氣倉的凝結(jié)水管
N，通向多功能中壓蒸氣倉的壓縮機管道保溫層
O，通向多功能中壓蒸氣倉的壓縮機管道
P,內(nèi)裝有壓縮機,用于進一步提高蒸氣壓力，向多功能亞臨界蒸氣缸輸送高壓蒸氣。 Q，通向多功能亞臨界蒸氣缸的管道保溫層 R，通向多功能亞臨界蒸氣倉的管道 S，通向鍋爐的循環(huán)水管的外管
T，本倉內(nèi)裝有壓縮機的通向多功能高壓儲存?zhèn)}的管道保溫層 U ，多功能高壓蒸氣儲存?zhèn)}內(nèi)裝有壓縮機通向本倉管道的保溫層 V，通向多功能高壓蒸氣儲存?zhèn)}的管道，內(nèi)裝有流量控制開關(guān)。
權(quán)利要求
1，多功能高壓蒸氣倉的特征在于它分別與多功能中壓蒸氣倉、多功能高壓蒸氣儲存?zhèn)}和多功能亞臨界蒸氣缸相連接。汽輪機作功之后的低溫、低壓水蒸氣，經(jīng)多功能真空循環(huán)水倉上部，再經(jīng)層層壓縮后送到多功能蒸氣回收侖、多功能低壓蒸氣侖、多功能中壓蒸氣倉到達本倉；本倉的蒸氣被壓縮機進一步壓縮之后，送到多功能亞臨界蒸氣缸，再送到鍋爐的再熱器再熱后送到汽輪發(fā)電機發(fā)電以開始進行新一輪的循環(huán)。
2， 多功能亞臨界蒸氣缸內(nèi)的凝結(jié)水和本倉內(nèi)產(chǎn)生的凝結(jié)水一起,用來加熱通過本倉底部向鍋爐輸送的循環(huán)水后,逆流流向多功能真空循環(huán)水倉。
3, 第一條管道上設(shè)有單向閥并與多功能高壓蒸氣儲存?zhèn)}相連接,管道在本倉內(nèi)設(shè)有壓縮機，當(dāng)蒸氣儲存?zhèn)}內(nèi)的壓力比本倉高，而又必須向儲存?zhèn)}儲存多余的蒸氣時使用。
4， 第二條管道上設(shè)有單向閥并與多功能高壓蒸氣儲存?zhèn)}相連接，管道在儲存?zhèn)}內(nèi)設(shè) 有壓縮機，當(dāng)本倉的蒸氣壓力比儲存?zhèn)}高，而儲存?zhèn)}又必須向本倉輸送蒸氣時使 用。
5， 第三條與多功能高壓儲存?zhèn)}相連接的管道中，設(shè)有電腦控制的開關(guān)。當(dāng)本倉的蒸 氣壓力比儲存?zhèn)}高,而需要向儲存?zhèn)}輸送多余的蒸氣時,或儲存?zhèn)}內(nèi)的壓力比本倉 高,而又必須向本倉輸送蒸氣時使用。
6, 本倉設(shè)有電極式水位計，通過電腦發(fā)出指令，控制通向多功能中壓蒸氣倉的凝結(jié) 水管道開關(guān)，來控制本倉凝結(jié)水位的高度。
7， 外層是保溫層，通過切斷熱傳播的三個途徑并按經(jīng)濟性評估后進行設(shè)計。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多功能高壓蒸氣倉，其特征在于它分別與多功能中壓蒸氣倉、多功能亞臨界蒸氣缸、多功能高壓蒸氣儲存?zhèn)}相連接。汽輪機作功之后產(chǎn)生的低溫低壓水蒸氣，和其他部位產(chǎn)生的水蒸氣一起，經(jīng)層層壓縮后進入本倉再到多功能亞臨界蒸氣缸，經(jīng)鍋爐再熱器再熱后送到汽輪發(fā)電機進行發(fā)電。各部位產(chǎn)生的凝結(jié)水用于加熱通過本倉下部向鍋爐輸送的循環(huán)水。并與循環(huán)水逆流的方向回流到多功能真空循環(huán)水倉。本發(fā)明可將一間火力發(fā)電廠，變成二間火力發(fā)電廠的發(fā)電量，而總耗煤量不變，因此，極具推廣價值。
文檔編號F01K11/00GK101315035SQ20081008514
公開日2008年12月3日 申請日期2008年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月24日
發(fā)明者冼泰來 申請人:冼泰來