專利名稱：：采用液態(tài)空氣作為冷卻介質(zhì)提高汽輪機(jī)效率的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及火力發(fā)電
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是一種用于300麗以上容量凝汽式燃煤單元機(jī)組的采用液態(tài)空氣作為冷卻介質(zhì)提高汽輪機(jī)效率的工藝。
背景技術(shù)：
：火力發(fā)電廠是利用燃煤、石油、天燃?xì)獾热剂系幕瘜W(xué)能產(chǎn)生出電能的工廠，在鍋爐中，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檎魵獾臒崮懿Ⅱ?qū)動(dòng)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)為電能，目前、電站鍋爐水冷壁中的水經(jīng)過煤粉燃燒加熱成蒸汽后進(jìn)入汽包，汽包中的蒸汽繼續(xù)吸熱，成為過熱蒸汽，過熱蒸汽有很高的壓力和溫度，經(jīng)管道進(jìn)入汽輪機(jī)，推動(dòng)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，形成機(jī)械能，當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)便帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)定子內(nèi)的導(dǎo)線切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電流，發(fā)電機(jī)將汽輪機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，電能經(jīng)變壓器升壓后送至用戶，釋放出熱能的蒸汽從汽輪機(jī)下部的排汽口排出，稱為乏氣，乏氣在凝汽器內(nèi)被冷卻系統(tǒng)冷卻后凝結(jié)成水，經(jīng)凝結(jié)水泵送入低壓加熱器并回到除氧器內(nèi)，完成一個(gè)循環(huán)，在循環(huán)的過程中有汽水損失，因此，要適量地向循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)充一定量的水，以保證循環(huán)的正常運(yùn)行，它存在的問題是凝汽式燃煤單元機(jī)組熱效率不高，采用現(xiàn)有的、傳統(tǒng)的(江河水、地下水、海水、空氣)冷卻技術(shù)，其發(fā)電的熱效率分別為；300-600麗亞臨界機(jī)組熱效率為38%-41%。300-600MW超臨界機(jī)組熱效率為41%-43%。600-1000麗超超臨界機(jī)組熱效率為44%-45%。凝汽式發(fā)電廠的總效率為；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>nndc=3600Nd/BdQDwn流-發(fā)電廠的總效率ngf鍋爐效率[(Km]ngd-管道效率n。i-汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率[ooi3]nt-汽輪機(jī)的絕對(duì)內(nèi)效率[oo14]nj-汽輪機(jī)的機(jī)械效率[oo15]nd-發(fā)電機(jī)的效率n^-發(fā)電廠的效率由上述計(jì)算公式和熱平衡圖可以看出凝汽式發(fā)電機(jī)組對(duì)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(jìn)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(jī)組60%左右的熱量通過凝汽器散失了，造成汽輪機(jī)效率偏低，汽輪機(jī)熱耗偏高，機(jī)組的發(fā)電煤耗居高不下，因此，要提高汽輪機(jī)效率，降低發(fā)電煤耗，必須尋找新的冷卻介質(zhì)，開發(fā)出新的冷卻系統(tǒng)，最大程度的減少通過凝汽器的熱量損失，2008102290569公開了一種汽輪機(jī)凝汽液氮深冷卻工藝，它是以液氮為冷介質(zhì)，首先將空氣進(jìn)入氮廠，由氮廠生產(chǎn)氮?dú)馑屯瘹庹荆?jīng)增壓站升壓后由制冷機(jī)母管進(jìn)入制冷機(jī)組冷卻，經(jīng)制冷機(jī)組生產(chǎn)出-192°〇的液氮進(jìn)入液氮罐，液氮罐的液氮由并行的母管進(jìn)入液氮總聯(lián)箱，S型冷凝管內(nèi)的液氮做功后變成氣液混合物，氣液混合物經(jīng)分離后的N2、N02、N0氣體分別進(jìn)入N2、N02、N0氣體分離裝置，這種以液氮為汽輪機(jī)凝汽器冷卻介質(zhì)的方法雖然可以大幅度的提高汽輪機(jī)效率，其缺點(diǎn)是液氮的生產(chǎn)成本比較高，尤其是想滿足大型電廠的需要，氮廠占地面積很大，運(yùn)行成本很高，所節(jié)省的能源被氮廠消耗較多，有點(diǎn)得不償失的缺撼，另外所需的設(shè)備投資也比較大。
發(fā)明內(nèi)容所需本發(fā)明的目的是提供一種以液態(tài)空氣為冷卻介質(zhì)，提高冷卻能力和減少通過凝氣器的熱量損失的采用液態(tài)空氣作為冷卻介質(zhì)提高汽輪機(jī)效率的工藝。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，其特征是；(1)、原料空氣經(jīng)空氣過濾裝置進(jìn)入空氣壓縮機(jī)，經(jīng)空氣壓縮機(jī)增壓后進(jìn)入氣液轉(zhuǎn)換裝置；(2)、氣液轉(zhuǎn)換裝置將壓縮空氣轉(zhuǎn)換成-ie(TC至-180°C的液態(tài)空氣并進(jìn)入儲(chǔ)液罐；(3)、儲(chǔ)液罐內(nèi)的液態(tài)空氣由并行母管進(jìn)入總聯(lián)箱，再經(jīng)一級(jí)入口聯(lián)箱進(jìn)入二級(jí)入口聯(lián)箱，二級(jí)入口聯(lián)箱的冷卻介質(zhì)經(jīng)聯(lián)絡(luò)管進(jìn)入凝汽器，凝汽器內(nèi)設(shè)置有S型冷凝管，S型冷凝管內(nèi)的冷卻介質(zhì)做功后變成氣體；(4)、氣體經(jīng)二級(jí)出口聯(lián)箱進(jìn)入一級(jí)出口聯(lián)箱后再進(jìn)入氣體集氣箱返回到氣液轉(zhuǎn)換裝置，完成一次盾環(huán)或經(jīng)煙筒排入大氣。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是；(1)、冷卻溫度低、冷卻能力強(qiáng)，現(xiàn)有的冷卻系統(tǒng)最低冷卻溫度為4t:以上，冷卻效率低，而本發(fā)明的冷卻介質(zhì)液態(tài)空氣的冷卻溫度為-16(TC至-18(TC，降低了冷源損失，提高了冷凝效率，該工藝提供新的液態(tài)空氣冷卻方法，既可提高汽輪機(jī)工作效率，又可以減少制冷過程中的能源消耗，本發(fā)明的冷卻介質(zhì)液態(tài)空氣液氮與液氮相比具有生產(chǎn)成本比較低，所用的專用設(shè)備也比較簡單，投資少的優(yōu)點(diǎn)。(2)、目前使用的凝汽器是由14676根直線鈦管構(gòu)成，消耗了大量的合金管材，而本發(fā)明的冷凝器只需用72根S型冷凝管組成。(3)、采用液態(tài)空氣冷卻技術(shù)可以提高乏氣的冷凝效率，使汽輪機(jī)的熱效率由目前的40%提高到80%，汽輪機(jī)熱耗可降低到4589.07KJ/kw.h，發(fā)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(jī)組的熱效率達(dá)到0.7292。表1為低壓缸內(nèi)汽壓阻液態(tài)空氣與現(xiàn)有冷卻介質(zhì)數(shù)據(jù)的比較；<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>注低壓缸內(nèi)汽壓阻；表征蒸汽在汽缸內(nèi)的綜合作功能力，內(nèi)汽壓阻越大汽機(jī)作功能力越強(qiáng)以下結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明做進(jìn)一步的說明；圖1是凝汽式燃煤電廠生產(chǎn)過程示意圖，圖2是凝汽式發(fā)電機(jī)組的熱平衡圖，圖3是汽輪機(jī)凝汽液態(tài)空氣冷卻工藝流程圖，圖4是液態(tài)空氣液化工藝流程圖，圖5是凝汽器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6是氣液轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式如圖l-6所示(1)、原料空氣經(jīng)空氣過濾裝置進(jìn)入空氣壓縮機(jī)(空氣壓縮機(jī)為離心式3MCL708，出力60000mVh，出口壓力2MPA，出口溫度1°C)，經(jīng)空氣壓縮機(jī)增壓后的空氣進(jìn)入氣液轉(zhuǎn)換裝置，氣液轉(zhuǎn)換裝置由預(yù)冷段和壓縮段組成，預(yù)冷段由6.2米長的直管構(gòu)成，直管的內(nèi)壁設(shè)置有5條以上的來復(fù)線，來復(fù)線迫使空氣旋轉(zhuǎn)并加速壓縮，空氣在預(yù)冷段內(nèi)加速旋轉(zhuǎn)5至7圈進(jìn)行一級(jí)降溫-e(rc后進(jìn)入壓縮段，壓縮段由來4級(jí)錐形管組成，空氣在壓縮段內(nèi)加速旋轉(zhuǎn)升壓急速壓縮降溫進(jìn)行氣液轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)氣體由無序向有序轉(zhuǎn)換，在每級(jí)錐形管的內(nèi)壁上設(shè)置有圓形孔，孔距等于預(yù)冷段的來復(fù)線陽距，呈均勻分布；(2)、氣液轉(zhuǎn)換裝置將壓縮空氣轉(zhuǎn)換成-ie(TC至-IS(TC的液態(tài)空氣并進(jìn)入3個(gè)儲(chǔ)液罐，每個(gè)儲(chǔ)液罐的容量為38噸，兩罐運(yùn)行，一罐備用；(3)、液態(tài)空氣經(jīng)儲(chǔ)液罐出口進(jìn)入3條并行的母管，再進(jìn)入總聯(lián)箱，再經(jīng)4個(gè)一級(jí)入口聯(lián)箱進(jìn)入8個(gè)二級(jí)入口聯(lián)箱，每個(gè)二級(jí)入口聯(lián)箱由9根聯(lián)絡(luò)管對(duì)應(yīng)進(jìn)入凝汽器中的9根S型冷凝管，S型冷凝管中的的冷卻介質(zhì)經(jīng)聯(lián)絡(luò)管進(jìn)入凝汽器，凝汽器內(nèi)設(shè)置有S型冷凝管，S型冷凝管內(nèi)液態(tài)空氣對(duì)進(jìn)入凝汽器中乏汽進(jìn)行充分冷凝，完成熱交換后變成氣體；(4)、氣體經(jīng)9根聯(lián)絡(luò)管進(jìn)入二級(jí)出口聯(lián)箱，一級(jí)出口聯(lián)箱，再進(jìn)入氣體集氣箱返回到氣液轉(zhuǎn)換裝置，完成一次盾環(huán)或經(jīng)煙筒排入大氣，啟動(dòng)過程中液態(tài)空氣從總聯(lián)箱進(jìn)入旁路，經(jīng)過換熱裝置后回到氣液轉(zhuǎn)換裝置，進(jìn)行自盾環(huán)，權(quán)利要求一種采用液態(tài)空氣作為冷卻介質(zhì)提高汽輪機(jī)效率的工藝，其特征是；(1)、原料空氣經(jīng)空氣過濾裝置進(jìn)入空氣壓縮機(jī)，經(jīng)空氣壓縮機(jī)增壓后進(jìn)入氣液轉(zhuǎn)換裝置；(2)、氣液轉(zhuǎn)換裝置將壓縮空氣轉(zhuǎn)換成-160℃至-180℃的液態(tài)空氣并進(jìn)入儲(chǔ)液罐；(3)、儲(chǔ)液罐內(nèi)的液態(tài)空氣由并行母管進(jìn)入總聯(lián)箱，再經(jīng)一級(jí)入口聯(lián)箱進(jìn)入二級(jí)入口聯(lián)箱，二級(jí)入口聯(lián)箱的冷卻介質(zhì)經(jīng)聯(lián)絡(luò)管進(jìn)入凝汽器，凝汽器內(nèi)設(shè)置有S型冷凝管，S型冷凝管內(nèi)的冷卻介質(zhì)做功后變成氣體；(4)、氣體經(jīng)二級(jí)出口聯(lián)箱進(jìn)入一級(jí)出口聯(lián)箱后再進(jìn)入氣體集氣箱返回到氣液轉(zhuǎn)換裝置，完成一次盾環(huán)或經(jīng)煙筒排入大氣。2.根椐權(quán)利要求1所述的采用液態(tài)空氣作為冷卻介質(zhì)提高汽輪機(jī)效率的工藝，其特征是凝汽器的冷卻介質(zhì)為液態(tài)空氣。3.根椐權(quán)利要求1所述的采用液態(tài)空氣作為冷卻介質(zhì)提高汽輪機(jī)效率的工藝，其特征是氣液轉(zhuǎn)換裝置由預(yù)冷段和壓縮段組成，在預(yù)冷段的內(nèi)壁設(shè)置有5條以上的來復(fù)線，壓縮段由來4級(jí)錐形管組成。全文摘要一種采用液態(tài)空氣作為冷卻介質(zhì)提高汽輪機(jī)效率的工藝，其特征是；(1)原料空氣經(jīng)空氣過濾裝置進(jìn)入空氣壓縮機(jī)，經(jīng)空氣壓縮機(jī)增壓后進(jìn)入氣液轉(zhuǎn)換裝置；(2)氣液轉(zhuǎn)換裝置將壓縮空氣轉(zhuǎn)換成-160℃至-180℃的液態(tài)空氣并進(jìn)入儲(chǔ)液罐；(3)儲(chǔ)液罐內(nèi)的液態(tài)空氣由并行母管進(jìn)入總聯(lián)箱；(4)氣體經(jīng)二級(jí)出口聯(lián)箱進(jìn)入一級(jí)出口聯(lián)箱后再進(jìn)入氣體集氣箱返回到氣液轉(zhuǎn)換裝置，完成一次循環(huán)或經(jīng)煙筒排入大氣。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是；冷卻溫度低、冷卻能力強(qiáng)，而本發(fā)明的冷卻介質(zhì)液態(tài)空氣的冷卻溫度為-160℃至-180℃，降低了冷源損失，提高了冷凝效率，該工藝提供新的液態(tài)空氣冷卻方法既可提高冷卻效率，又可以減少制冷過程中的能源消耗，本發(fā)明的冷卻介質(zhì)液態(tài)空氣液氮與液氮相比具有生產(chǎn)成本比較低，所用的專用設(shè)備投資也比較簡單的優(yōu)點(diǎn)。文檔編號(hào)F25J1/02GK101709659SQ20091018735公開日2010年5月19日申請(qǐng)日期2009年9月14日優(yōu)先權(quán)日2009年9月14日發(fā)明者于潤來,劉國躍,劉福軍,王曉濱,王越,王選政,王麟,靳麗秀申請(qǐng)人:劉福軍;于潤來;王越;劉國躍;王曉濱;靳麗秀;王麟;王選政