[发明专利]发电站

说明书

本发明涉及发电站，特别是涉及汽轮机发电站。

许多资料证明了汽轮机发电站的好处。与发电机结合的汽轮机（一般用以为国家的电力网供电）能够提供显著超过燃气轮机、柴油机或汽油发动机的输出，例如，每台汽轮机1200兆瓦以上;它可使用各种燃料;一般发电站汽轮机预定运行200，000小时以上，这相当于现行燃气轮机寿命的许多倍。汽轮机在大功率生产方面未遇到剧烈的竞争，同时，还广泛应用于中、小功率生产厂中。

尽管世世代代的蒸汽工程技术人员们拥有有关的技术并作了不少的努力，现代蒸汽动动力装置效率仍然不高，耗汽量大，因而迫切需要改进;目前，几乎没有市售的汽轮机能将50%可利用的燃料能转化为有用功。为将单位发电量的成本保持在最低水平，蒸汽工程技术人员和发电厂设计人员们都坚持不懈地力图尽量降低蒸汽消耗率，同时，尽量提高蒸汽动力装置的热效率。

有一种公知的提高效率的方法是令蒸汽动力装置在高压蒸汽循环下工作，但是，即使周知的将蒸汽过热到冶金极限值的习惯作法也不会单独使汽轮机的废汽干燥度维持在0.9以上，而在想使末排涡轮叶片的腐蚀维持在容许范围内时总希望能达到这一点。因此，许多现有的蒸汽动力装置采用了重复加热的方法，即，将高压（过热）蒸汽送入高压透平中，使其膨胀到中等压力，于是，蒸汽在接近恒压的情况下再加热到更高的温度，通常是原来的温度，此后，蒸汽在低压透平中进一步膨胀;由于每公斤蒸汽所作的功提高了，因而，蒸汽用量减少了，同时，使该装置的效率提高了10%之多。采用重复加热的系统一般采用可能达到的最高透平进口压力。

即使在大气压的情况下，蒸汽也包含相当大的能量。因此，许多发电站预定将蒸汽从透平出口排到一个真空中（例如，由使用冷却剂的冷凝器构成的真空），其目的是取出其大部分剩余的热量，这时，蒸汽就再以水的形式出现。但蒸汽循环中促成效率差的一个主要根源仍然是那些在废汽中浪费掉了的热量，因此设计上应考虑的重要问题是尽量降低这项损失，其方法是：采用尽量低的排汽压力，包括采用尽量低的冷却剂温度。

废汽一经冷凝下来，就需要大量的泵耗电量使水达到锅炉压力，而这个耗电量通常是要作为“废电力”从汽轮机所产生的电力中减去的。

本发明的一个目的是提高汽轮机发电站的效率。因此，根据本发明的一个特征，我们提供这样一种发电站，它包括：具有水进口管道和蒸汽出口管道的锅炉，具有蒸汽进口和蒸汽出口的汽轮机和具有蒸汽进口液体出口的冷凝器，汽轮机的蒸汽出口的标高比冷凝器蒸汽进口的低，这种发电站的特征在于：汽轮机的蒸汽出口由一真空竖井与冷凝器的进口连接起来，竖井的垂直高度超过200米。

实用上真空竖井的垂直高度在2公里至30公里的范围内，其两端的标高差一般为5公里。该真空竖井最好在毗邻汽轮机蒸汽出口处具有2.75米的最小直径，此直径朝冷凝器方向不断增大，使蒸汽能够以水蒸汽中声速的0.75倍（以大约275米/秒的速度为宜）往上传送到冷凝器中。在将冷凝水抽出以维持水面基本恒定的情况下，冷凝器支座的高度最好至少为10米，以便有助于蒸汽不断地往上送。

在使冷凝器的液体出口高于汽轮机蒸汽进口的情况下，所产生的流体静压位差能在三个方面起节约能量的作用。第一，小部分的流体静压位差补偿了排水管中的摩擦损失。第二，较大部分的流体静压位差免除了另外设置水泵来泵送供到锅炉水进口处的水并使其升压的需要。第三，若存在更大的流体静压位差（这在为了充分利用本发明而建议加大标高差的情况下是可能发生的），则压力对现行可使用的材料来说可能会变得过大，这时，如果在排水管中装入水轮机就可利用这些过剩的压力来额外发电。这样，随着标高差的增加，驱动另外的水泵和/或地热注入泵所需要的附加电力就不断地减少，同时/或者也可以加设一个水轮机来额外发电。

作为本发明的特有特征，在汽轮机出口上侧增设泵耗电量的需要并不抵消（在汽轮机出口下侧）（废）泵耗电量的减少或消除，因为，废汽在冷凝液从冷凝器抽出过程的不断的促进下，借助于真空竖井以蒸汽状态被传送着。由于冷凝器处于较大的标高，因而现有冷却剂的温度通常较低，这样就可以提高所形成的真空度和/或提高标高差。