[发明专利]采用液态空气作为冷却介质提高汽轮机效率的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及火力发电技术领域，特别是一种用于300MW以上容量凝汽式燃煤单元机组的采用液态空气作为冷却介质提高汽轮机效率的工艺。

背景技术

火力发电厂是利用燃煤、石油、天燃气等燃料的化学能产生出电能的工厂，在锅炉中，燃料的化学能转变为蒸气的热能并驱动汽轮机的转子旋转，通过发电机转为电能，目前、电站锅炉水冷壁中的水经过煤粉燃烧加热成蒸汽后进入汽包，汽包中的蒸汽继续吸热，成为过热蒸汽，过热蒸汽有很高的压力和温度，经管道进入汽轮机，推动汽轮机的转子转动，形成机械能，当汽轮机转子转动时便带动发电机转子旋转，发电机定子内的导线切割磁力线产生感应电流，发电机将汽轮机的机械能转换为电能，电能经变压器升压后送至用户，释放出热能的蒸汽从汽轮机下部的排汽口排出，称为乏气，乏气在凝汽器内被冷却系统冷却后凝结成水，经凝结水泵送入低压加热器并回到除氧器内，完成一个循环，在循环的过程中有汽水损失，因此，要适量地向循环水系统内补充一定量的水，以保证循环的正常运行，它存在的问题是凝汽式燃煤单元机组热效率不高，采用现有的、传统的(江河水、地下水、海水、空气)冷却技术，其发电的热效率分别为；

300-600MW亚临界机组热效率为：38％-41％。

300-600MW超临界机组热效率为：41％-43％。

600-1000MW超超临界机组热效率为：44％-45％。

凝汽式发电厂的总效率为；

η_ndc＝η_gl*η_gd*η_oi*η_t*η_jη_d

η_ndc＝3600N_d/B_dQ_Dw

η_ndc-发电厂的总效率

η_gl-锅炉效率

η_gd-管道效率

η_oi-汽轮机的相对内效率

η_t-汽轮机的绝对内效率

η_j-汽轮机的机械效率

η_d-发电机的效率

η_ndc-发电厂的效率

由上述计算公式和热平衡图可以看出凝汽式发电机组对燃料热能的有效利用程度很低，主要原因是乏汽冷凝过程中进入凝气器的乏汽量过大，冷源温度高，来不及冷凝大量的乏汽，造成大部分蒸气损失，凝气式燃煤单元机组60％左右的热量通过凝汽器散失了，造成汽轮机效率偏低，汽轮机热耗偏高，机组的发电煤耗居高不下，因此，要提高汽轮机效率，降低发电煤耗，必须寻找新的冷却介质，开发出新的冷却系统，最大程度的减少通过凝汽器的热量损失，2008102290569公开了一种汽轮机凝汽液氮深冷却工艺，它是以液氮为冷介质，首先将空气进入氮厂，由氮厂生产氮气送往集气站，经增压站升压后由制冷机母管进入制冷机组冷却，经制冷机组生产出-192℃的液氮进入液氮罐，液氮罐的液氮由并行的母管进入液氮总联箱，S型冷凝管内的液氮做功后变成气液混合物，气液混合物经分离后的N₂、NO₂、NO气体分别进入N₂、NO₂、NO气体分离装置，这种以液氮为汽轮机凝汽器冷却介质的方法虽然可以大幅度的提高汽轮机效率，其缺点是液氮的生产成本比较高，尤其是想满足大型电厂的需要，氮厂占地面积很大，运行成本很高，所节省的能源被氮厂消耗较多，有点得不偿失的缺撼，另外所需的设备投资也比较大。

发明内容所需

本发明的目的是提供一种以液态空气为冷却介质，提高冷却能力和减少通过凝气器的热量损失的采用液态空气作为冷却介质提高汽轮机效率的工艺。

本发明是这样实现的，其特征是；

(1)、原料空气经空气过滤装置进入空气压缩机，经空气压缩机增压后进入气液转换装置；

(2)、气液转换装置将压缩空气转换成-160℃至-180℃的液态空气并进入储液罐；

(3)、储液罐内的液态空气由并行母管进入总联箱，再经一级入口联箱进入二级入口联箱，二级入口联箱的冷却介质经联络管进入凝汽器，凝汽器内设置有S型冷凝管，S型冷凝管内的冷却介质做功后变成气体；

(4)、气体经二级出口联箱进入一级出口联箱后再进入气体集气箱返回到气液转换装置，完成一次盾环或经烟筒排入大气。