汽輪機凝汽液氮深冷卻工藝的製作方法

2023-10-10 05:21:24 5

專利名稱：：汽輪機凝汽液氮深冷卻工藝的製作方法
技術領域：
：本發明涉及火力發電
技術領域：
，特別是一種用於300MW以上容量凝汽式燃煤單元機組的汽輪機凝汽液氮深冷卻工藝。
背景技術：
：火力發電廠是利用燃煤、石油、天燃氣等燃料的化學能產生出電能的工廠，在鍋爐中，燃料的化學能轉變為蒸氣的熱能並驅動汽輪機的轉子旋轉，通過發電機轉為電能，目前、電站鍋爐水冷卻壁中的水經過煤粉燃燒加熱成蒸汽後進入汽包，汽包中的蒸汽繼續吸熱，成為過熱蒸汽，過熱蒸汽有很高的壓力和溫度，經管道進入汽輪機，推動汽輪機的轉子轉動，形成機械能，當汽輪機轉子轉動時便帶動發電機轉子旋轉，發電機定子內的導線切割磁力線產生感應電流，發電機將汽輪機的機械能轉換為電能，電能經變壓器升壓後送至用戶，釋放出熱能的蒸汽從汽輪機下部的排汽口排出，稱為乏氣，乏氣在凝汽器內被冷卻系統冷卻後凝結成水，經凝結水泵送入低壓加熱器並回到除氧器內，完成一個循環，在循環的過程中有汽水損失，因此，要適量地向循環水系統內補充一定量的水，以保證循環的正常運行，它存在的問題是凝汽式燃煤單元機組熱效率不高，採用現有的、傳統的(江河水、地下水、海水、空氣)冷卻技術，其發電的熱效率分別為；300—600MW亞臨界機組熱效率為38%—41%。300—600MW超臨界機組熱效率為41%—43%。600—1000MW超超臨界機組熱效率為44%—45%。凝汽式發電廠的總效率為；!lnd^Hgl*W1*訂j訂dnndc=3600Nd/BdQDWrinde—發電廠的總效率ngl—鍋爐效率IIgd—管道效率3I!。i—汽輪機的相對內效率Tit一汽輪機的絕對內效率IIj—汽輪機的機械效率Ild—發電機的效率!Ude—發電廠的效率由上述計算公式和熱平衡圖可以看出凝汽式發電機組對燃料熱能的有效利用程度很低，主要原因是乏汽冷凝過程中進入凝氣器的乏汽量過大，冷源溫度高，來不及冷凝大量的乏汽，造成大部分蒸氣損失，凝氣式燃煤單元機組60%左右的熱量通過凝氣器散失了，造成汽輪機效率偏低，汽輪機熱耗偏高，機組的發電煤耗居高不下，因此，要提高汽輪機效率，降低發電煤耗，必須尋找新的冷卻介質，開發出新的冷卻系統，最大程度的減少通過凝氣器的熱量損失。
發明內容本發明的目的是提供一種新型冷卻介質，提高冷卻能力和減少通過凝氣器的熱量損失的汽輪機凝汽液氮深冷卻工藝。本發明是這樣實現的，其特徵是(1)、原料空氣進入氮廠，由氮廠生產氮氣送往集氣站，經增壓站升壓後由制冷機母管進入制冷機組冷卻；(2)、經制冷機組生產出一192。C的液氮進入液氮罐，液氮罐的液氮由並行的母管進入液氮總聯箱，再經一級入口聯箱進入二級入口聯箱，在液氮凝氣器內設置有S型冷凝管，S型冷凝管內的液氮做功後變成氣液混合物；(3)、經二級出口聯箱進入一級出口聯箱，進入氣液分離裝置進行液氮與氣體分離，分離後的液氮進入液氮收集箱後由增壓站升壓；(4)、由增壓站升壓的液氮一路進入制冷機入口母管，另一路進入液氮罐；(5)、分離出的廢氣進入廢氣收集箱，然後排入大氣；(6)、分離出的&、N02、NO氣體分別進入N2、NO2、NO氣體分離裝置，分離出的NO、N02裝入鋼瓶，分離出的氮氣經增壓站後送入制冷機入口的氮廠母管。本發明的技術優點是；(1)、冷卻溫度低、冷卻能力強，現有的冷卻系統最低冷卻溫度為4"C以上，冷卻效率低，而本發明的冷卻溫度為一192'C，降低了冷源損失，提高了冷凝效率。(2)、目前使用的冷凝器是由14676根直線鈦管構成，消耗了大量的合金管材，而本發明的冷凝器只需用72根S型冷凝管組成。(3)、採用液氮深冷卻技術可以提高乏氣的冷凝效率，使汽輪機的熱效率由目前的40%提高到80%，汽輪機熱耗可降低到4589.07KJ/kw.h，發電煤耗新建電廠可降低140g/kw.h，己建成電廠可降低80—100g/kw.h，機組的熱效率達到O.7292。表1為低壓缸內汽壓阻液氮與現有冷卻介質數據的比較;tableseeoriginaldocumentpage5注低壓缸內汽壓阻；表徵蒸汽在汽缸內的綜合作功能力，內汽壓阻越大汽機作功能力越強以下結合附圖對發明做進一步的說明；圖1是凝汽式燃煤電廠生產過程示意圖，圖2是凝汽式發電機組的熱平衡圖，圖3是汽輪機凝汽液氮深冷卻工藝流程圖，圖4是氮氣液化工藝流程圖，圖5是冷凝器的結構示意圖。具體實施例方式如圖1一5所示設計條件；溫度33°C相對溼度80%大氣壓101Kpa(A)原料空氣雜質常規二氧化碳(C02)《400ppm乙炔(C2H2)《1ppm氫(H2)《1ppm一氧化碳(CO)《1ppm公用工程條件循環冷卻水進水溫度《32°C出水溫度《40.5°C進水壓力0.25Mpa(G)出水壓力0.15Mpa(G)PH值7—8懸浮物2mg/L總硬度145mg/L(CaC03)(1)、原料空氣進入氮廠(氮廠出力10000M3/h)，由氮廠生產出99.99%氮氣送往集氣站，經增壓站升壓後由制冷機母管進入制冷機入口氮廠母管，再進入制冷機冷卻，制冷機最大功率為2000KW，2臺運行、2臺備用、一臺事故備用，經制冷機組生產出一192-C的液氮被儲存在6個液氮罐內，3臺液氮罐為一組，一組運行，一組備用，每個液氮罐容量為25噸，(2)、液氮經液氮罐出口進入3條並行的母管再進入液氮總聯箱，再經4個一級入口聯箱進入8個二級入口聯箱，每個二級入口聯箱由9根聯絡管路對應進入凝氣器中的9根S型冷凝管，S型冷凝管中的液氮對進入凝氣器中的乏汽進行充分的冷凝完成熱交換變後成汽液混合物；(3)、氣液混合物經9根聯絡管路進入二級出口聯箱、一級出口聯箱，再進入氣液分離裝置進行液氮與氣體分離，分離後的液氮進入液氮收集箱由增壓站升壓；(4)、由增壓站升壓的液氮一路進入制冷機入口母管，另一路進入液氮罐；(5)、分離出的廢氣進入廢氣收集箱，然後排入大氣；(6)、分離出的N2、N02、N0氣體分別進入N2、NO2、NO氣體分離裝置，分離出的NO、NO裝入鋼瓶，分離出的氮氣經增壓站後送入制冷機入口的氮廠母管。權利要求1、一種汽輪機凝汽液氮深冷卻工藝，本發明是這樣實現的，其特徵是(1)、原料空氣進入氮廠，由氮廠生產氮氣送往集氣站，經增壓站升壓後由制冷機母管進入制冷機組冷卻；(2)、經制冷機組生產出—192℃的液氮進入液氮罐，液氮罐的液氮由並行的母管進入液氮總聯箱，再經一級入口聯箱進入二級入口聯箱，在液氮凝氣器內設置有S型冷凝管，S型冷凝管內的液氮做功後變成氣液混合物；(3)、經二級出口聯箱進入一級出口聯箱，進入氣液分離裝置進行液氮與氣體分離，分離後的液氮進入液氮收集箱後由增壓站升壓；(4)、由增壓站升壓的液氮一路進入制冷機入口母管，另一路進入液氮罐；(5)、分離出的廢氣進入廢氣收集箱，然後排入大氣；(6)、分離出的N2、NO2、NO氣體分別進入N2、NO2、NO氣體分離裝置，分離出的NO、NO2裝入鋼瓶，分離出的氮氣經增壓站後送入制冷機入口的氮廠母管。2、根椐權利要求1所述的汽輪機凝汽液氮深冷卻工藝，其特徵是凝汽器的冷凝介質為液氮。全文摘要一種汽輪機凝汽液氮深冷卻工藝，其特徵是原料空氣進入氮廠，由氮廠生產氮氣送往集氣站，經增壓站升壓後由制冷機母管進入制冷機組冷卻；經制冷機組生產出-192℃的液氮進入液氮罐；分離後的液氮進入液氮收集箱後由增壓站升壓；分離出的廢氣進入廢氣收集箱，然後排入大氣；分離出的氮氣經增壓站後送入制冷機入口的氮廠母管，本發明的技術優點是；本發明的冷卻溫度為-192℃，降低了冷源損失，提高了冷凝效率，採用液氮深冷卻技術可以提高乏氣的冷凝效率，使汽輪機的熱效率由目前的40％提高到80％，汽輪機熱耗可降低到4589.07KJ/kw.h，發電煤耗新建電廠可降低140g/kw.h，已建成電廠可降低80-100g/kw.h，機組的熱效率達到0.7292。文檔編號F25J1/02GK101504243SQ20081022905公開日2009年8月12日申請日期2008年11月26日優先權日2008年11月26日發明者於潤來,劉福軍,越王,王曉濱,王選政申請人:劉福軍;於潤來;王曉濱;王越;王選政