多功能高壓蒸氣儲存倉的製作方法

2024-02-02 11:57:15

專利名稱：多功能高壓蒸氣儲存倉的製作方法
技術領域：
本發明涉及環境保護、節能降耗、減排、設備保護、安全生產等技術領域，更具體地說 是涉及水及蒸氣排放、回收、發電設備技術領域。
技術背景目前利用水蒸氣進行推動汽輪發電機發電的方法技術是世界上最主要的發電技術，佔全 世界總發電量的一半以上，就算是目前的美國，它90%的電力也是由熱電生產的，火力發 電和核能發電都是採用水蒸氣來推動汽輪發電機進行發電的。火力發電是世界上最大的汙染源和工業的第一耗水大戶如美國目前熱力發電耗水量每 年高達2725億立方米，相當於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)火力發電溫室氣體的排放量更是居世界首位。有充分的證據證明地球變暖、酸雨增 加、災害性天氣增加和加強、大量的物種滅絕、大量的汙染物汙染空氣、陸地和水源等危害 到人類生存環境等極其嚴重的問題都與火力發電有直接的關係。目前火力發電工藝流程已經有近百年的歷史，熱效率低、浪費和汙染嚴重，就算是當今 世界上最高水平的燃煤發電廠的熱效率也達不到送到鍋爐的煤完全燃燒所能發出的熱量的 1/3。現舉哈爾濱汽輪機廠600MW火力發電機組的熱系統為例子(此火電機組的熱系統圖附後)。該機組的鍋爐為亞臨界一次再熱筒鍋爐，最大連續出力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538'C，汽輪機 排氣溫度36. 2r ，壓力0. 006MPa;熱耗率7829: 8KJ/(KW. H),汽耗率3. 005Kg/(KW. h)。由於該機組將其熱焓高達2330. 9KJ/Kg作功後的低溫、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；還有可能由於凝汽器在運行中產 生的銅離子對鍋爐水做成汙染和凝汽器出現故障時可會引發嚴重事故。 現計算該機組從汽輪機作功後蒸氣排放到凝汽器凝結成水所帶來的熱量損失。一，鍋爐在1小時中產生蒸氣的總熱量。1803 . 06X1000X (3397. 3—11鄰.8) +1516. 84X1000X (3538—3027. 3)-4738676398KJ二，作功後的低溫低壓水蒸氣在凝汽器中變成水所失去的熱量。1037. 54XI000X (2330. 9—151. 5) +85. 88X1000X (2448. 8 — 151. 5) =2526965200KJ三，上述失去的熱量與鍋爐1小時產生的總熱量的百分比。 2526965200 + 4738676398 X 10o/o>53%從600MW火電機組的熱系統圖中可以看出鍋爐每小時產出1803 . 6噸，壓力為 16. 76MPa，溫度538'C的水蒸氣，但作功後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於摩擦力等種種原因，產生凝 結水。二，每小時數量達到1803. 6噸，溫度只有36TC左右的水，被這些蒸氣加熱到273. 4 'C的高溫水進入鍋爐，是產生大量凝結水的主要原因。三，利用蒸氣除氧和其他環節也使用 了大量的水蒸氣。我國核電機組作功後排放的低溫低壓水蒸氣在凝汽器冷卻成水所失去的熱量更是驚人。(後附CPWR—IOOO核電機組熱平衡圖)。現計算其熱損失。 一,核反應堆在1小時中加熱水所產生水蒸氣的總熱焓。5亂2X1000X(2773 — 972 . 6)=10457083280KJ 二，作功後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堆中獲得的總熱量的百分比。64W775770+10457083280 X 100%>62% 從以上兩間廠的數字可以看出當前發電工藝流程浪費極其嚴重，單是作功後在凝汽器中凝結成水所失去的熱量就大大超出推動汽輪發電機發電所耗用的熱量；而且作功後排出 lKg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節中，在沒 有到達凝汽器前，就變成了凝結水和廢蒸氣的形式中途抹走。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 性氣體混進來；並由於運行加熱過程中的不斷濃縮作用，做成熱系統內的水質不斷惡化，而 引起設備內部的腐蝕。為了解決這個問題，舊工藝流程需要大量的蒸氣不斷對補充水進行加熱到沸騰，以排除水 中的非凝結性氣體；還需要大量的化學藥劑進行水處理，而且鍋爐在運行過程中還要進行排 汙。即使這樣做，還不能從根本上解決設備內部的腐蝕問題。鍋爐在運行中排汙，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，還產生出巨大的燥音，而且大量的汙水排 放嚴重汙染了周圍的環境。為此，如何實現水蒸氣和水的全循環利用以大幅度降低成本，減排降耗、保護人類的生 存環境，已經成為世界各國公認急需解決的世界難題。但這個世界難題已經被我發明的火力 發電水氣全循環熱系統的技術完滿解決了 。

發明內容
多功能高壓蒸氣儲存侖本發明是我經過幾十年來研究而設計成的發電成本低於火力發電的大型太陽能發電廠中 的水汽全循環熱發電技術,結合火力發電廠的特點而設計發明的火力發電水氣全循環熱系統 的主要設備之一。該系統的發電熱效率是當今世界上最高的。發明的主要理論依據是卡諾定 理(所有工作於同溫熱源和同溫冷源之間的熱機,以可逆機效率為最高)。本發明的熱系統將原發電工藝中的主要設備之一的凝汽器及其附屬系統全部廢棄；將原 本排放到凝汽器的作功後的低溫低壓水蒸氣和其他部位產生的廢蒸氣，通過熱泵設備全部回 收用來發電。(熱泵設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。熱泵的經濟性一般用供熱係數s ,來衡量。s ,=Q,/W因Q,-0+W, 故e !永遠大於1。若E 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，採用我發明的火力發電水氣全循環熱系統技術，可以將600MW火力發 電廠，變成1200MW的火力發電廠，而耗煤量不變；不但做到汙水對周圍環境O抹放，而且每 度電的發電成本降低一半以上，而本次公開的多功能高壓蒸氣儲存侖,是這個系統的主要設備 之一。
具體實施方式
如圖所示，多功能高壓蒸氣儲存侖的特徵在於它包括分別與多功能亞臨界蒸氣缸、多 功能高壓蒸氣侖、多功能中壓蒸氣侖和多功能真空循環水倉相連接。汽輪機作功後的低溫低壓水蒸氣被抽氣器排放到多功能真空循環水侖後，沒有變成水的 水蒸氣，和其他部分送到多功能真空循環水侖的蒸氣，加上多功能循環水侖內產生的蒸氣， 都被抽氣能力大於汽輪機抽氣器五倍的抽氣器強行送去多功能蒸氣回收侖;蒸氣壓力比多功能蒸氣回收侖內高一點的廢蒸氣也送到蒸氣回收侖。這些水蒸氣被進一步壓縮後送到多功能 低壓蒸氣侖。這些水蒸氣和蒸氣壓力比多功能低壓蒸氣侖高一些的廢蒸氣一起，被壓縮機送 到多功能中壓蒸氣侖一多功能高壓蒸氣侖一多功能亞臨界蒸氣缸到鍋爐再熱器再熱後送到 汽輪發電機發電後開始進行新一輪的循環。本倉的功能在於當設備開始運行時，由本倉的向外管道抽真空以排除設備內的非凝結性 氣體；當鍋爐進行熱衝洗到開始進行發電時，本倉利用大量的水蒸氣進行衝洗。其產生的廢 凝結水通過多功能循環水倉的抹汙管道送到汙水處理池進行處理。當多功能高壓蒸氣倉有多 餘的蒸氣時,則送到本倉儲存起來；當用電髙峰期髙壓蒸氣倉蒸氣不足時，由本倉蒸氣按需向 其補充蒸氣；當汽輪發電機發生甩負荷時，大量的高溫高壓水蒸氣，由多功能亞臨界蒸氣缸送 到本倉儲存。在多功能高壓儲存蒸氣侖內產生的水，被送到多功能中壓蒸氣倉,一起用來加熱由多功能 循環水侖內向鍋爐輸送的循環水後,逆流流向多功能真空循環水侖。如上所述，僅為本發明的較佳實例而己，不能以此來限定本發明的權利範圍，它不但適 合火力發電廠，也能適合核能發電廠，甚至於普通使用鍋爐產生水蒸氣作功的熱力設備，因 此，依本發明申請專利範圍所作的等同變化，仍屬於本發明所涵蓋的範圍。 附多功能高壓蒸氣儲存侖的三視示意圖。附圖
標記說明 1， A儲存缸 2， B儲存缸 3， C儲存缸 4, D儲存缸 5， 保溫層 6， A儲存缸體7，通向多功能亞臨界蒸氣缸的管道保溫層 8，通向多功能亞臨界蒸氣缸的管道9, 通向多功能亞臨界蒸氣缸管道的電腦控制開關10, 由B缸通向C缸的蒸氣管道11， 由B缸通向C缸的蒸氣管道的電腦控制開關 12， 由C缸通向D缸的蒸氣管道，內有電腦控制開關13，電極式水位計(本水位計是控制低水位,當水位低於低水位線時,就會發出指令，關閉通向多功能中壓蒸氣侖的凝結水出水口開關)。 14， D缸內凝結水的低水位線。 15， 由A缸通向D缸的連接管道開關 16， 通向多功能中壓蒸氣倉的凝結水管道 17，A缸低水位控制線18，電極式水位計(本水位計是控制低水位，當水位低於低水位線時，就會發出指令，關閉通向D缸連接管道出水口開關)。 19,由A缸通向B缸的蒸氣管道，內有電腦控制的開關 20， 高水位線21，電極式水位計(本水位計是控制高水位，當水位到達本線時，電腦就會發出指令，打開通向多功能中壓蒸氣倉的凝結水管道開關 22，由電腦控制的D缸排汙管道開關，此開關主要是用於蒸氣衝洗時產生的廢氣和汙水排放到多功能真空循環水倉，再由該倉將汙水排放到汙水處理池 23， D缸排汙管道24， 通向多功能真空循環水倉排汙管道25， 抽真空管道保溫層26, 抽真空管道開關27, 抽真空管道口28， B缸通向C缸蒸氣管道口29， 通向多功能高壓蒸氣倉的蒸氣管道保溫層30, 通向多功能高壓蒸氣倉的蒸氣管道，該管道在多功能高壓蒸氣倉內有壓縮機31， 通向多功能高壓蒸氣倉的蒸氣管道的保溫層32, 通向多功能高壓蒸氣倉的蒸氣管道，該管道在本倉內有壓縮機33 ， 通向多功熊高壓蒸氣倉的蒸氣管道的保溫層34， 通向多功"高壓蒸氣倉的蒸氣管道，該管道內有電腦控制的開關35， 通向多功能中壓蒸氣倉的凝結水管道保溫層36, 由A缸通向B缸的蒸氣管道由電腦控制的開關37， 由C抿通向多功能真空循環水倉凝結水管道的開關。
權利要求
1. 多功能高壓蒸氣儲存倉的特徵在於它分別與多功能亞臨界蒸氣缸、多功能高壓蒸氣倉、多功能中壓蒸氣倉和多功能真空循環水倉相連接；多功能高壓蒸氣倉將多餘的蒸氣送到本倉儲存起來。當因用電高峰的需要，多功能高壓蒸氣倉內蒸氣不足時，大量的蒸氣由多功能蒸氣儲存倉按需送到多功能高壓蒸氣倉。為了達到以上的目的，多功能高壓蒸氣倉和本倉共有三條管道相連接。
2，第一條管道在多功能高壓蒸氣倉內設有壓縮機,當本倉內的氣壓比多功能高壓蒸氣倉內 的氣壓高，而又必須向本倉輸送蒸氣儲存的時候,就開動壓縮機通過第一條管道向本倉輸送蒸氣。
3, 第二條管道在本倉內設有壓縮機。當多功能高壓蒸氣倉內的氣壓比本倉高,而又需要向 多功能高壓蒸氣倉輸送蒸氣時，就開動壓縮機向多功能高壓蒸氣倉輸送蒸氣。
4, 第三條管道設有流量控制開關,當多功能高壓蒸氣倉的氣壓比本倉高,而要向本倉儲存 多餘的蒸氣，或本倉的蒸氣壓力比多功能高壓蒸氣高，而要由本倉向多功能高壓蒸氣倉輸送蒸 氣時，則打開流量控制開關，按需輸送蒸氣。
5，本倉設有管道與亞臨界蒸氣缸相連接，當汽輪發電機甩負荷或用電量處於低谷時,大量 的蒸氣,由亞臨界蒸氣缸通過管道輸送到本倉儲存起來。為此，通向亞臨界蒸氣倉的管道上裝 有單向電磁閥，當汽輪發電機發生甩負荷時，電腦發出指令，將開關打開。這時大量在亞臨界蒸 氣缸內的高溫、高壓蒸氣，通過管道到達本倉儲存起來。
6，本倉由多個高壓蒸氣儲存缸聯合組成，而缸的數量、長度、直徑、位置等，由本發電廠的 實際需要、投資成本、廠房面積、設備的設置和方位等各個方面的實際情況綜合研究後確定。 而缸體的厚度，鋼材的型號等有關的設計，要根據該廠實際的使用情況要求才能確定。
7，本倉內的各個蒸氣缸,由管道和開關等一系列元件組合而成,既可以單個或二個一起運 行，又可以多個或全部聯合按實際需要進行運行。
8，本倉內設有管道通向多功能真空循環水倉，當本倉和其他設備進行蒸氣清洗時，產生大 量的廢凝結水，由此管道流向水倉，並經水倉的排汙管道排放到汙水處理池。
9,本倉內設有一條管道向外,內設有開關和抽氣設備，在開始運行時，則通過本管道進行抽 真空，以排除設備內部存在的非凝結性氣體。
10，本倉內設有電極式水位計,通過電腦發出指令,控制通向多功能中壓蒸氣倉的開關，以控 制本倉內的凝結水的高度。
11，本倉的外層是保溫層，通過切斷熱傳播的三個途徑，並按經濟性綜合評估後進行設計。
12，位於上層的氣缸與下層氣缸之間設有管道，並裝有由電腦控制的開關，以排除上層氣 缸產生的凝結水，和按實際需要進行蒸氣儲存工作。
全文摘要
本發明公開了一種多功能高壓蒸氣儲存倉，其特徵在於它分別與多功能亞臨界蒸氣缸、多功能高壓蒸氣倉、多功能中壓蒸氣倉和多功能真空循環水倉相連接，它起蒸氣儲存、蒸氣衝洗、抽真空以排除非凝結性氣體等作用。由於電廠經常要應對用電量的變化，此倉就起了重要作用。如甩負荷和用電量處於低谷時，亞臨界蒸氣缸的蒸氣通過管道，排放到本倉儲存供用電高峰期蒸氣不足時使用。本倉是火力發電水、汽全循環熱系統中的一個主要設備之一，該系統可將一間發電廠的發電量變成二間火力發電廠的發電量而總耗煤量不變，因此，極具推廣價值。
文檔編號F01K27/00GK101270678SQ20071019435
公開日2008年9月24日 申請日期2007年12月18日 優先權日2007年12月18日
發明者冼泰來 申請人:冼泰來