[发明专利]壳套汽轮机泵及余热平台准全效回热的低温发电通流技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种壳套汽轮机泵及余热平台准全效回热的低温发电通流技术，尤其是在“锅炉——过热器系——汽轮机——供热冷凝或冷却塔冷——给水泵——锅炉给水回热”的朗肯循环发电系统中实行余热准全效给水回热的气体工质循环低温发电或蒸汽工质循环中温以上发电的技术改造，把汽轮机及给水泵都置于各自全封闭的“小环境等压防漏”的承压壳内，由气体工质热循环的余热锅炉初汽管道穿壳进入轮、泵，管道又穿壳外去而在壳内传动性通流或发电的通流阶段闭合通流防泄漏，以及设有余热回用平台而使锅炉给水循环阶段上的回热节能指数提高到与排汽余热指数大致热平衡状态的发电技术。

背景技术

目前，公知的低温发电技术，一般都还是属于现行火力发电行业的常规技术范畴(严格意义上讲并没有明显地创新之处)，非但是无法实现超高效率地纯低温发电，反而依然沿袭常规经典理论发电技术，如今不管成本如何增加，终因初参数的温度和压力过低均无法摆脱电厂效率相对更低的基本规律，其发电效率都在余热总量的5～15％逸内，特别是在当前天然气能源设备日渐增多的形势之下缺少适应在95℃左右初参数超效发电的汽轮机和相应的纯低温发电技术，只有实现了95℃左右初参数超效发电才能在现行锅窑炉燃烧天然气的120～230℃排烟温下的少量显热和大量潜热(每燃1kg天然气产生2.1～2.2kg水蒸汽的燃烧产物，潜热损失量约占天然气总发热的14％)损失的余热资源中进行廉价高效地回收并利用到发电工程里去。就整个火力发电行业来讲，普遍都是以大量付出冷源损失为代价，能耗高，效率低，即使是超超临界参数的机组其冷源损失部也要占到一次能源的50％左右，长期以来围绕着回热给水技术的革新也还是办法多，进步少。以背压汽轮机为例分析，它是在不带有凝汽器的条件下，将作完功的全部乏汽用来对发电系统之外冷却性供热，其排汽压力(背压)总是高于大气压力，其排汽量随热负荷改变时维持排汽压力基本不变，从而保持稳定地发电与供热运行；而其余的凝汽式、抽汽式、回热式、再热式等汽轮机也无非是将乏汽排入凝汽器中凝结成水，即使多级抽汽也只是用以满足电厂内锅炉给水一小部分回热之需，这无法回热利用的却是绝大部分又只能由凝汽器和冷却塔冷却掉。长期以来，无论人们怎样努力，却始终无法把冷却塔冷却掉的汽轮机乏汽余热象“供热模式”一样给充分“效益化”地利用起来，不得已便把发电的科研方向从高压、超高压、亚临界、临界、超临界、超超临界一步步提高难度，真正是目的只有一个，那就是从适当提高锅炉给水温度或中间抽汽再过热入手以获得尽可能的回热率和再热率(既便是超超临界的燃气轮机联合循环发电机组的冷源热损失还在50％左右)。再以现代凝汽式汽轮机类典型的“多级抽汽回热式汽轮机”为例，一般汽轮机本体带有若干级回热加热器的给水回热系统和凝汽器，回热3～8级，当初汽连续输入，除大部分发电作功并在作功后被排入凝汽器外，其余一小部分从某几个中间级后抽出来，这些作过部分功的抽出之汽，被分别引入压力与之相等的各级回热加热器，在其中加热给水或主凝结水，以达到最终提高锅炉给水温度的目的(兹与旧式纯冷凝式汽轮机相比，具有冷源损失显著减小，热耗率低，相对内效率较高等优点，但汽耗率增大，管路系统较复杂，设备投资费用较大)，往往是在3～8级回热加热给水使循环效率η_t提高了6～15％以及“再过热”循环增益4～5％之后的系统冷源损失仍然还在45％以上……究其根本原因大致有三个疑难问题：首先是换热技术无法解决超小温差趋向的设计与设备造价的经济性反比无限大的“瓶颈”问题；再者，就是设计上的因循守旧，似乎锅炉给水的回热只要超过了饱和温度出现了“汽泡”现象就是犯了传统设计中的大忌，其实，这完全可以从整个发电锅炉材质设计出发，统统取用现行过热器技术规程和加强锅炉给水中“汽泡”性的“‘上升流’过热常态化”设计与锅筒内水冷热冲击的全规避化设计入手加以解除；另外，整个火电技术领域均局限在“单点热平衡状态”水准之内，即使是直流锅炉充其量无非是“若干点热平衡状态”连续完成的略微进步，却远远不能实现受热面与炉膛热力的“无限个点微热差准静态层递平衡状态”。这种弊端反映在低、中温发电领域就更加突出了，首先是该领域发电的汽轮机内效率非常低，又多因为蒸汽热品位低和单位通流量过大造成电厂拖动二次能源耗等，加之冷源损失相对比例加大，结果必然是比照高温高压参数发电单位装机成本几倍乃至十几倍地增加和发电回报效率大幅下降……面对“现阶段全国能源的平均利用率仅有33％局面”的硕大余热资源造成了巨大的浪费，还在某种层面上讲也就助推了地球温室效应下的地球升温。

发明内容