專利名稱：蒸汽抽射真空射流加壓裝置及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的“蒸汽抽射真空射流加壓裝置及其應(yīng)用”涉及一種能夠大幅度提高膨脹熱機工率的裝置及其工作特性。
本發(fā)明的“蒸汽抽射真空射流加壓裝置及其應(yīng)用”目的是在朗肯蒸汽動力循環(huán)中通過采用一種蒸汽抽射型成真空使作工蒸汽實現(xiàn)最大膨脹作功，同時在連續(xù)過程對已膨脹作工的乏蒸汽射流加壓，獲得有用的再生背壓蒸汽；在內(nèi)燃機奧托循環(huán)和笛塞爾循環(huán)的絕熱膨脹中附加一個利用排熱型成的朗肯蒸汽動力循環(huán)，實現(xiàn)真空膨脹和射流加壓排煙，實現(xiàn)最大膨脹作功；在布雷頓燃汽循環(huán)中附加一個利用排熱型成的朗肯蒸汽動力循環(huán)，實現(xiàn)真空膨脹和射流加壓排煙，實現(xiàn)最大膨脹作功，也可用于真空抽射和氣體加壓。
本發(fā)明的“蒸汽抽射真空射流加壓裝置及其應(yīng)用”是這樣實現(xiàn)工作的采用拉瓦爾噴管作“噴射噴管”，“噴射噴管”的工作介質(zhì)是噴射蒸汽產(chǎn)生裝置提供的過熱蒸汽或飽和蒸汽，用另一拉瓦爾噴管作“壓縮噴管”，“壓縮噴管”的工作介質(zhì)來自噴射噴管排出蒸汽，被引入“壓縮噴管”受到壓縮的氣體是由膨脹作工工質(zhì)發(fā)生裝置(朗肯蒸汽動力循環(huán)；內(nèi)燃機奧托循環(huán)和笛塞爾循環(huán)；布雷頓燃汽循環(huán)裝置)作完膨脹工后的熱機排氣，“噴射噴管”與“壓縮噴管”同軸布置，“噴射噴管”作為“壓縮噴管”的工作噴管(提供抽射壓頭的部件)構(gòu)成噴射壓縮噴管組合裝置，噴射壓縮噴管組合裝置可采取一級噴射抽真空一級壓縮排氣，也可采用一級噴射抽真空多級壓縮排氣(串連壓縮)，噴射壓縮噴管組合裝置可多組并聯(lián)，噴射壓縮噴管組合裝置可并聯(lián)組成噴管群陣，噴射壓縮噴管組合裝置；噴射蒸汽產(chǎn)生裝置；膨脹作工工質(zhì)發(fā)生裝置共同構(gòu)成“蒸汽抽射真空射流加壓裝置”整體。噴射壓縮噴管組合裝置采用一級噴射抽真空多級壓縮排氣(串連壓縮)結(jié)構(gòu)是一級壓縮噴管引入管進口通過一真空容器接通熱力膨脹裝置，一級壓縮噴管擴壓管出口接入下一級壓縮噴管吸入管進口型成多級壓縮，末級壓縮噴管出口接通穩(wěn)壓容器，與各級壓縮噴管配合的各自獨立的“噴射噴管”的工作介質(zhì)壓力和溫度各不相同時，需要設(shè)各自獨立的噴射蒸汽產(chǎn)生裝置，噴射壓縮噴管組合裝置并聯(lián)布置的結(jié)構(gòu)是多個“噴射噴管”引入管分別通過進汽支管接通過熱蒸汽源，多個“壓縮噴管”擴壓管分別通過出汽支管接通穩(wěn)壓容器，多個“壓縮噴管”的膨脹作工氣體引入管分別通過引汽支管接通排汽真空容器，噴射壓縮噴管組合裝置多組并聯(lián)布置在固定裝置上組成噴管群陣的結(jié)構(gòu)是噴射蒸汽分配容器；“噴射噴管”固定管板；真空膨脹容器；“壓縮噴管”固定管板；壓縮蒸汽收集器依序同軸線連接為一整體，“噴射噴管”“壓縮噴管”分別固定在各自固定管板上，每一組“噴射噴管“和“壓縮噴管”布置位置是同心的，真空膨脹容器接通熱力膨脹裝置排汽口，噴射蒸汽分配容器接通噴射蒸汽產(chǎn)生裝置。噴射壓縮噴管組合裝置并聯(lián)布置的優(yōu)點之一是減少噴管軸向長度尺寸降低阻力損失。噴射噴管用于朗肯蒸汽動力循環(huán)汽輪機真空膨脹時，必須采用200-600℃的過熱蒸汽，原因是真空膨脹蒸汽熱焓值低，壓縮過程需大量補充熱量，熱量不足會導(dǎo)致加壓失敗。噴射水蒸汽必須通過超音速拉瓦爾噴管噴出，馬赫數(shù)M大于“2“時離開噴口的噴射蒸汽在擴壓管出口達到最大流速，壓降比P/P0約0.04-0.01，再在壓縮噴管引入管中繼續(xù)膨漲減壓到0.005-0.0098Mpa，超音速拉瓦爾噴管保證噴射蒸汽工作特性不會受背壓變化的影響。噴射蒸汽產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)是飽和蒸汽發(fā)生器接通過熱器進口，過熱器出口通過三通匯入管分別接通一個調(diào)壓蒸汽旁路和一個調(diào)溫調(diào)壓蒸汽旁路后與噴射噴管接通。飽和蒸汽發(fā)生器可以是膨脹蒸汽發(fā)生器，也可以是噴射蒸汽發(fā)生器，噴射蒸汽過熱溫度有特別要求時，需設(shè)獨立的噴射蒸汽過熱器，設(shè)置過熱蒸汽減壓旁路與過熱蒸汽減溫減壓旁路并連的回路，可以設(shè)置膨脹蒸汽發(fā)生器與噴射蒸汽發(fā)生器互通的飽和或過熱蒸汽回路。采用獨立蒸汽發(fā)生器的原因是“噴射噴管”蒸汽需要的壓頭與作工蒸汽壓力可能不相同，噴射工作蒸汽過熱溫度也有特別要求，有時需設(shè)獨立的噴射蒸汽過熱器，設(shè)置一個過熱蒸汽減壓旁路與一個過熱蒸汽減溫減壓旁路并連的回路是為了保證“噴射噴管”的工作能夠適應(yīng)變化。
本發(fā)明的“蒸汽抽射真空射流加壓裝置”用于朗肯蒸汽動力循環(huán)熱電聯(lián)供機組的結(jié)構(gòu)是由膨脹蒸汽發(fā)生器；膨脹蒸汽過熱器；膨脹蒸汽減溫減壓器；汽輪機作為膨脹熱機；真空容器形成的主蒸汽回路構(gòu)成“膨脹作工工質(zhì)發(fā)生裝置”，噴射蒸汽產(chǎn)生裝置的構(gòu)成是噴射蒸汽發(fā)生器；膨脹蒸汽發(fā)生器蒸汽旁路分別接通三通匯入管，其后接通噴射蒸汽過熱器，噴射蒸汽過熱器出口通過三通一個出口接通跳壓噴射蒸汽旁路，另一個出口接通調(diào)溫調(diào)壓噴射蒸汽旁路，兩個蒸汽旁路出口通過三通與來自膨脹蒸汽過熱器出口(作為備用噴射蒸汽源)的過熱蒸汽支管匯集后，接通第一級“噴射噴管”的吸汽管，噴射壓縮噴管組合裝置采用二級壓縮結(jié)構(gòu)，第一級壓縮噴管吸汽管進口通過真空容器接通膨脹熱機，第一級壓縮噴管擴壓管出口接入第二級壓縮噴管吸入管進口，末級壓縮噴管擴壓管接通穩(wěn)壓容器，噴射噴管噴射壓力1.27-10.0Mpa，蒸汽溫度200-600℃。噴射噴管組采用超音速拉瓦爾噴管。
本發(fā)明的“蒸汽抽射真空射流加壓裝置”用于內(nèi)燃機奧托循環(huán)和笛塞爾循環(huán)附加一個利用前級排熱型成的朗肯蒸汽動力循環(huán)的結(jié)構(gòu)是作為膨脹熱機的內(nèi)燃機；排氣閥；排煙道組成被壓縮的膨脹作工工質(zhì)發(fā)生裝置，壓縮噴管作為內(nèi)燃機的排煙管，壓縮噴管吸入管接通活塞排氣閥，壓縮噴管擴壓管出口接通由噴射蒸汽過熱器；噴射蒸汽蒸發(fā)器組成的噴射蒸汽產(chǎn)生裝置，噴射蒸汽產(chǎn)生裝置出汽管與噴射噴管吸入管接通，噴射噴管擴壓管同軸線插入壓縮噴管擴壓管中心，蒸汽通過噴射噴管產(chǎn)生真空抽吸內(nèi)燃機氣缸的排煙，使活塞能夠在真空條件下實現(xiàn)最大膨脹作工，能夠保證進入氣缸的燃料和助燃空氣濃度最大，內(nèi)燃機500℃左右的排煙作生產(chǎn)過熱蒸汽的熱源，上述裝置可以提高內(nèi)燃機奧托循環(huán)和笛塞爾循環(huán)輸出工率10-50％。排煙和噴射蒸汽混合物經(jīng)壓縮噴管擴壓后仍有較高壓頭可以克服增壓器和煙氣凈化裝置阻力。
本發(fā)明的“蒸汽抽射真空射流加壓裝置”用于布雷頓燃氣循環(huán)附加一個利用前級排熱型成的朗肯蒸汽動力循環(huán)時結(jié)構(gòu)是燃氣輪機作膨脹熱機；排氣閥；排煙道組成被壓縮的膨脹作工工質(zhì)發(fā)生裝置，壓縮噴管作為燃氣輪機的排煙管，壓縮噴管吸入管接通燃氣輪機出口，壓縮噴管擴壓管出口接通由噴射蒸汽過熱器；噴射蒸汽蒸發(fā)器組成的噴射蒸汽產(chǎn)生裝置，噴射蒸汽產(chǎn)生裝置出汽管與噴射噴管吸入管接通，噴射噴管擴壓管同軸線插入壓縮噴管擴壓管中心，蒸汽通過噴射噴管產(chǎn)生真空抽吸燃氣輪機的排煙，使葉片能夠在真空條件下實現(xiàn)最大膨脹作工，燃氣輪機600℃左右的排煙作生產(chǎn)過熱蒸汽的熱源，上述裝置可以提高燃氣輪機輸出工率30-60％。排煙和噴射蒸汽混合物經(jīng)壓縮噴管擴壓后仍有較高壓頭可以克服排煙和噴射蒸汽混合物經(jīng)壓縮噴管擴壓后仍有較高壓頭可以克服后置余熱回收鍋爐阻力。
本發(fā)明“蒸汽抽射真空射流加壓裝置”的優(yōu)點是用于熱力發(fā)電時能夠使汽輪機在類似冷凝真空發(fā)電機組的條件下實現(xiàn)最大膨脹作工，單位發(fā)電量的蒸汽單耗與冷凝真空發(fā)電機組相當，排放蒸汽能夠全部用于供熱，避免冷凝熱損失，碳排放比冷凝真空發(fā)電機組減少一倍以上，與傳統(tǒng)熱電聯(lián)產(chǎn)機組比較同樣供熱負荷條件下發(fā)電量可增加0.5-1倍。用于布雷頓燃氣循環(huán)可增加膨脹工30-60％。用于內(nèi)燃機奧托循環(huán)和笛塞爾循環(huán)時可增加膨脹工10-30％。
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圖1)是本發(fā)明的“蒸汽抽射真空射流加壓裝置”的噴射壓縮噴管組合裝置采用串連壓縮的布置圖(圖2)是本發(fā)明的“蒸汽抽射真空射流加壓裝置”的噴射壓縮噴管組合裝置采用單級噴射壓縮的布置圖(圖3)是本發(fā)明的“蒸汽抽射真空射流加壓裝置”的噴射壓縮噴管組合裝置多組并聯(lián)的布置圖。
(圖4)是本發(fā)明的“蒸汽抽射真空射流加壓裝置”的噴射壓縮噴管組合裝置多組噴管并聯(lián)布置在一個管板上組成噴管群陣時的布置圖。
(圖5)是本發(fā)明的“蒸汽抽射真空射流加壓裝置”用于朗肯蒸汽動力循環(huán)熱電聯(lián)供機組的布置圖(圖6)是本發(fā)明的“蒸汽抽射真空射流加壓裝置”用于內(nèi)燃機奧托循環(huán)和笛塞爾循環(huán)附加一個利用前級排熱型成的朗肯蒸汽動力循環(huán)的布置圖(圖7)是本發(fā)明的“蒸汽抽射真空射流加壓裝置”用于布雷頓燃氣循環(huán)附加一個利用前級排熱型成的朗肯蒸汽動力循環(huán)結(jié)構(gòu)布置圖(圖1)中穩(wěn)壓容器(1)第一級壓縮噴管擴壓管(4)，第一級壓縮噴管吸入管(6)，第一級噴射噴管擴壓管(7)，第一級噴射噴管進汽管(8)，第一級噴射蒸汽產(chǎn)生裝置(9)，膨脹熱機(10)，真空容器(11)，第二級壓縮噴管擴壓管(12)，第二級壓縮噴管吸入管(13)，第二級噴射噴管擴壓管(14)，第二級噴射噴管進汽管(15)第二級噴射蒸汽產(chǎn)生裝置(16)(圖2)中穩(wěn)壓容器(1)第一級壓縮噴管擴壓管(4)，第一級壓縮噴管吸入管(6)，第一級噴射噴管擴壓管(7)，第一級噴射噴管進汽管(8)，第一級噴射蒸汽產(chǎn)生裝置(9)，膨脹熱機(10)，真空容器(11)(圖3)中穩(wěn)壓容器(1)第一級壓縮噴管擴壓管(4)，第一級壓縮噴管吸入管(6)，第一級噴射噴管擴壓管(7)，第一級噴射噴管進汽管(8)，第一級噴射蒸汽產(chǎn)生裝置(9)，膨脹熱機(10)，真空容器(11)，壓縮噴管排汽支管(17)噴射噴管進汽支管(18)，壓縮噴管進汽支管(19)(圖4)中穩(wěn)壓容器(1)，第一級壓縮噴管擴壓管(4)，第一級壓縮噴管吸入管(6)，第一級噴射噴管擴壓管(7)，第一級噴射噴管進汽管(8)，第一級噴射蒸汽產(chǎn)生裝置(9)，膨脹熱機(10)，真空容器(11)，排汽容器(20)，壓縮噴管固定管板(21)，噴射噴管固定管板(22)，進汽分配容器(23)。
(圖5)中穩(wěn)壓容器(1)，第一級壓縮噴管擴壓管(4)，第一級壓縮噴管吸入管(6)，第一級噴射噴管擴壓管(7)，第一級噴射噴管進汽管(8)膨脹熱機(10)，真空容器(11)，第二級壓縮噴管擴壓管(12)，第二級壓縮噴管吸入管(13)，第二級噴射噴管擴壓管(14)，第二級噴射噴管進汽管(15)，膨脹蒸汽調(diào)溫調(diào)壓器(24)，膨脹蒸汽過熱器(25)噴射蒸汽調(diào)溫調(diào)壓旁路(26)，噴射蒸汽調(diào)壓旁路(27)，噴射蒸汽過熱器(28)二級噴射蒸汽管(29)，噴射蒸汽發(fā)生器(30)，膨脹蒸汽發(fā)生器(31)。
(圖6)中第一級壓縮噴管擴壓管(4)，第一級壓縮噴管吸入管(6)，第一級噴射噴管擴壓管(7)，第一級噴射噴管進汽管(8)，膨脹熱機(10)，真空容器(11)，噴射蒸汽調(diào)溫調(diào)壓旁路(26)，噴射蒸汽調(diào)壓旁路(27)，噴射蒸汽過熱器(28)，噴射蒸汽發(fā)生器(30)，內(nèi)燃機排煙口(32)，排煙氣門(33)氣缸活塞(34)。
(圖7)中第一級壓縮噴管擴壓管(4)，第一級壓縮噴管吸入管(6)，第一級噴射噴管擴壓管(7)，第一級噴射噴管進汽管(8)，膨脹熱機(10)，噴射蒸汽調(diào)溫調(diào)壓旁路(26)，噴射蒸汽調(diào)壓旁路(27)，噴射蒸汽過熱器(28)，噴射蒸汽發(fā)生器(30)，燃氣輪機(35)。
下面接合(圖5)對本發(fā)明用于朗肯蒸汽動力循環(huán)熱電聯(lián)供機組的實施例1進一步說明本發(fā)明的“蒸汽抽射真空射流加壓裝置”用于熱電聯(lián)供機組的工作條件設(shè)定采用本發(fā)明的“蒸汽抽射真空射流加壓裝置”替代冷凝發(fā)電機組實現(xiàn)熱電聯(lián)供，選用單缸沖動式冷凝汽輪發(fā)電機組N1.5-13，發(fā)電容量1500KW，發(fā)電蒸汽進汽壓力1.3Mpa，進汽溫度340℃，排汽壓力0.0104Mpa，排汽蒸汽熱焓2585.76KJ/kg(617.6kcal/kg)額定蒸汽單耗6.249Kg/KW.h，蒸汽流量9373kg/h，。采取冷凝方式運行時需循環(huán)冷卻水量297.64kg/s，消耗循環(huán)冷卻水電耗170KW.h，冷卻風(fēng)機電耗約35KW.h，冷凝電耗占總發(fā)電量的13.67％，有效供電量1295KW.h，汽機排汽因壓力太低無法利用熱量只能全部排放，總碳排放3445.5KG/H，其中冷凝碳排放2846.34KG/H(82.6％)發(fā)電容量1500KW，無法實現(xiàn)供熱。取消冷凝裝置后如何實現(xiàn)汽輪機尾汽真空膨脹和壓縮是實現(xiàn)本發(fā)明的關(guān)鍵，實施例采用結(jié)構(gòu)如下由膨脹蒸汽發(fā)生器(31)；膨脹蒸汽過熱器(25)；膨脹過熱蒸汽調(diào)溫調(diào)壓器(24)；汽輪機作膨脹熱機(10)；真空容器(11)形成的主蒸汽回路構(gòu)成“膨脹作工工質(zhì)發(fā)生裝置”，噴射蒸汽產(chǎn)生裝置(9)的構(gòu)成是噴射蒸汽發(fā)生器(30)與膨脹蒸汽發(fā)生器(31)的噴射蒸汽旁路通過三通管匯集后接通一噴射蒸汽過熱器，噴射蒸汽過熱器出口經(jīng)三通一個出口接通調(diào)壓噴射蒸汽旁路(27)，另一個出口接通調(diào)溫調(diào)壓噴射蒸汽旁路(26)，兩個蒸汽旁路出口通過三通匯出管與來自膨脹蒸汽過熱器(25)出口，作為備用噴射蒸汽的過熱蒸汽支管匯合后，接通第一級“噴射噴管”吸汽管(8)入口，第一級“噴射噴管采用超音速拉瓦爾噴管，第一級噴射蒸汽參數(shù)為壓力1.27Mpa，溫度450℃，噴射蒸汽流量2602.54kg/h，噴射擴壓管蒸汽速度796.224M/S，馬赫數(shù)M＝2.119，第一級“噴射噴管”擴壓管(4)出口壓力0.04-0.01Mpa，在第一級壓縮噴管吸汽管(6)內(nèi)繼續(xù)膨脹到0.005Mpa，汽輪機出口真空容器(1)與第一級壓縮噴管吸汽管(6)是連通的，也會保持相同真空度，來自汽輪機的蒸汽會在真空條件下膨脹到與真空容器(11)壓力相同為止，與冷凝器通過冷卻蒸汽型成真空效果一樣，能夠?qū)崿F(xiàn)最大膨脹作工，發(fā)電容量相等。主要技術(shù)參數(shù)確定如下1.首先確定一級噴射蒸汽參數(shù)根據(jù)能量守衡原則下式應(yīng)成立G1I1+G2I2＝G3I3式中G1；G2；G3是壓縮噴管引入蒸汽(汽機排汽)噴射過熱蒸汽；壓縮噴管排出供熱蒸汽的重量流量KG/HI1；I2；I3是壓縮噴管引入蒸汽(汽機排汽)；噴射過熱蒸汽；壓縮噴管排出供熱蒸汽熱焓值根據(jù)質(zhì)量守衡應(yīng)有G1+G2＝G3整理后有G2/G3＝(I3-I1)/(I2-I1)已知I1＝2585.76KJ/kg(617.6kcal/kg)
設(shè)定I2＝3365.76KJ/kg(803.9kcal/kg)(1.3MPa過熱蒸汽，進汽溫度450℃)已知I3＝2755.33KJ/kg(658.1kcal/kg)(0.49Mpa飽和蒸汽)G2/G3＝(658.1-617.6)/(803.9-617.6)＝0.2173G1/G3＝1-G2/G3＝1-0.2173＝0.7826G1＝9373kg/h G2＝(0.2173/0.7826)×9373＝2602.54G3＝9373+2602.54＝11975.5kg/h如果噴射蒸汽G2為飽和蒸汽I2＝665.8kcal/kgG2/G3＝(658.1-617.6)/(665.8-617.6)＝0.8402G1/G3＝1-G2/G3＝1-0.8402＝0.1597G1＝9373kg/h G2＝(0.8402/0.1597)×9373＝49296kg/h G2(450)/G2(194)＝2602.54/49296＝0.05279噴射蒸汽采用450℃過熱蒸汽與194℃的飽和蒸汽相比蒸汽用量減少94.74％，由于噴射蒸汽不用于發(fā)電，在供熱負荷相同時減少噴射蒸汽用量能大大提高電熱比，實施例中發(fā)電蒸汽過熱溫度為340℃，噴射蒸汽溫度為450℃，需要設(shè)獨立過熱器，便于靈活調(diào)節(jié)過熱汽溫，上述分析說明噴射蒸汽過熱溫度對裝置的工作特性具有重要的影響。
2.可用定常等熵管流方法確定噴射噴管的技術(shù)參數(shù)如下噴射蒸汽流量 G0Kg/S 0.7229噴射蒸汽壓力 P0MPa 1.27噴射蒸汽溫度 T0°K 450噴射蒸汽密度 ρ00.425噴射蒸汽音速 C0M/S 658.72
噴射蒸汽面積 A0M20.01296臨界蒸汽流量 Kg/S 0.7229臨界壓力 P*MPa 7.50659臨界溫度 T*°K 628.7臨界密度ρ 0.2667臨界音速C0*M/S613.4臨界速度V*M/S 613.4臨界馬赫數(shù)M1.0臨界面積A0*M24.506×10-4臨界蒸汽流量G0Kg/S 0.7226噴射擴壓管出口蒸汽流量 Kg/S噴射擴壓管出口P2MPa0.0098噴射擴壓管出口溫度T2°K 235.09噴射擴壓管出口密度ρ20.0236噴射擴壓管出口C2M/S 375.65噴射擴壓管速度V*M/S 796.224噴射擴壓管馬赫數(shù)M22.119噴射擴壓管出口面積A2M239.2×10-4實施例1中第一級噴射噴管由于加壓效率的影響汽機排汽壓頭只可能提升到10-15M，需兩級加壓才能提生到提升到50M。
3.壓縮噴管的技術(shù)參數(shù)確定由于壓縮噴管吸入管存在兩種參數(shù)不同的介質(zhì)之間的熱量質(zhì)量動量交換過程，可用能平衡方程確定過程參數(shù)，壓縮噴管混合管出口到擴壓管出口與外界沒有熱交換仍然保持等熵，可用定常等熵管流方法分析混合管出口到擴壓管出口工況。
一級壓縮效率估算η1＝ρ2q2H2/ρ1q1(H1-H2)＝0.113×2.349×10/0.4257×0.1732(130-10)＝0.3一級壓縮后蒸汽壓力P30.098 Mpa一級壓縮后射蒸汽溫度T3350℃一級壓縮后射蒸汽比容U31.95 M3/Kg一級壓縮后射蒸汽密度ρ30.0522 Kg.S2/M4一級壓縮后射蒸汽流量q36.4858 M3/S二級壓縮噴射蒸汽壓力P4 3.43 Mpa二級壓縮噴射蒸汽溫度T4 243.04 ℃二級壓縮噴射蒸汽比容U40.05651M3/Kg二級壓縮噴射蒸汽密度ρ41.8057 Kg.S2/M4二級壓縮噴射蒸汽流量q40.08036M3/S二級壓縮η2＝ρ3q3(H3-H2)/ρ3q4(H4-H3)＝0.299供熱蒸汽參數(shù)Igr”＝Q1+Q2+Q3/(G1+G2)+G3＝700.186×104+209.21×104+343.67×104/9372+2601+5137.2＝732.35Kcal/KgTgr＝303℃供熱負荷Qgr＝1253.066×104Kcal/h電熱比1500×860/(1253.066×104-1500×860)＝0.1147熱工參數(shù)相當?shù)谋硥浩麢CB02-35/5供熱蒸汽溫度300℃，電熱比＝0.07025與本發(fā)明電熱比比較0.1147-0.07025/0.07025＝0.632(電熱比增加比例)實施例2發(fā)電工率供熱參數(shù)同實施例1，設(shè)定發(fā)電蒸汽參數(shù)為蒸汽壓力 P 3.43 Mpa蒸汽溫度 T 435蒸汽焓I” 789 Kcal/kg真空背壓 0.0098MPa發(fā)電蒸汽單耗 4.75 kg/kw.h發(fā)電蒸汽流量 9372 kg/h一次噴射蒸汽用量 2601.36 kg/h二次噴射蒸汽用量 5144 kg/h發(fā)電量1973 kw.h電熱比 0.1511熱工參數(shù)相當?shù)谋硥浩麢CB02-35/5供熱蒸汽溫度300℃，電熱比＝0.07025與本發(fā)明實施例2電熱比比較0.1511-0.07025/0.07025＝1.15(電熱比增加比例)抽汽背壓機組CB-35/11/5折算供熱蒸汽壓力0.49Mpa，供熱溫度250℃時電熱比0.1043與本發(fā)明實施例2電熱比比較0.1511-0.1043/0.1043＝0.4487(電熱比增加比例)
實施例1和實施例2說明采用本發(fā)明提供的方案是可行的，提高發(fā)電蒸汽壓力和溫度有利于提高電熱比，采用兩級以上分級壓縮有利于提高抽射真空和射流加壓的可靠性，有利于提高供熱蒸汽熱力品質(zhì)。
采用本發(fā)明提供的方案與背壓熱電聯(lián)供機組相比電熱比提高一倍以上，與抽汽背壓機組相比電熱比提高40％以上。凝汽機組N1.5-13/340/0.0104折算電熱比0.159(扣除了冷凝電耗)，比實施例二的電熱比0.1511僅多0.79％(多發(fā)電的比例)，說明本發(fā)明的單位發(fā)電量用熱量已接近低真空冷凝機組。
實施例一，二證明本發(fā)明提供的噴射真空射流加壓方案用于凝汽發(fā)電機組改造為熱電聯(lián)供機組沒有困難，與冷凝發(fā)電比較本發(fā)明雖然多用了噴射蒸汽熱焓但避免了冷凝熱損失，沒有冷凝過程的碳排放，系統(tǒng)熱效率可提高到80％以上(冷凝發(fā)電熱效率僅15-40％)，與傳統(tǒng)的背壓和抽射背壓熱電供熱機組相比能夠大幅增加發(fā)電量，實施例一說明本發(fā)明用于低壓蒸汽系統(tǒng)也能生產(chǎn)大量電力。
權(quán)利要求
1.一種能夠大幅度提高膨脹熱機工率，減少碳排放的“蒸汽抽射真空射流加壓裝置及其應(yīng)用”其特征在于采用拉瓦爾噴管作“噴射噴管”，“噴射噴管”的工作介質(zhì)是噴射蒸汽產(chǎn)生裝置提供的過熱蒸汽或飽和蒸汽，用另一拉瓦爾噴管作“壓縮噴管”，“壓縮噴管”的工作介質(zhì)來自噴射噴管排出蒸汽，被引入“壓縮噴管”受到壓縮的氣體是由膨脹作工工質(zhì)發(fā)生裝置(朗肯蒸汽動力循環(huán)；內(nèi)燃機臭托循環(huán)和笛塞爾循環(huán)；布雷頓燃汽循環(huán)裝置)作完膨脹工后的熱機排氣，“噴射噴管”與“壓縮噴管”同軸布置，“噴射噴管”作為“壓縮噴管”的工作噴管(提供抽射壓頭的部件)構(gòu)成噴射壓縮噴管組合裝置，噴射壓縮噴管組合裝置可采取一級噴射抽真空一級壓縮排氣，也可采用一級噴射抽真空多級壓縮排氣(串連壓縮)，噴射壓縮噴管組合裝置可多組并聯(lián)，噴射壓縮噴管組合裝置可并聯(lián)組成噴管群陣，噴射壓縮噴管組合裝置；噴射蒸汽產(chǎn)生裝置；膨脹作工工質(zhì)發(fā)生裝置共同構(gòu)成“蒸汽抽射真空射流加壓裝置”整體。
2.權(quán)利要求1中“噴射噴管”的工作介質(zhì)其特征在于用于抽射真空的第一級“噴射噴管”的工作介質(zhì)是過熱蒸汽蒸汽壓力0.49-10.0Mpa，蒸汽溫度200-600℃。用于第2級以后的“噴射噴管”的工作介質(zhì)可以是過熱蒸汽也可是飽和蒸汽。
3.權(quán)利要求1中采用拉瓦爾噴管作“噴射噴管”其特征在于是超音速拉瓦爾噴管。
4.權(quán)利要求1中“噴射壓縮噴管組合裝置”其特征在于單級噴射壓縮的“噴射壓縮噴管組合裝置”結(jié)構(gòu)是“噴射噴管”“壓縮噴管”同軸布置，“噴射噴管”作為“壓縮噴管”的工作噴管(提供抽射壓頭的部件)插入壓縮噴管吸汽管(6)中，壓縮噴管吸汽管(6)通過真空容器(11)接通膨脹熱機(10)，壓縮噴管擴壓管(4)出口接通穩(wěn)壓容器(1)；多級串連壓縮的裝置結(jié)構(gòu)是每一級“噴射噴管”“壓縮噴管”同軸布置，“噴射噴管”作為“壓縮噴管”的工作噴管(提供抽射壓頭的部件)插入壓縮噴管吸汽管中，各級“噴射噴管”吸汽管接通各自獨立或互連的噴射蒸汽產(chǎn)生裝置，第一級壓縮噴管吸汽管(6)接通與膨脹熱機連通的真空容器(11)，第一級壓縮噴管擴壓管(4)出口接通第二級壓縮噴管吸汽管進口，第二級壓縮噴管擴壓管(12)出口接通穩(wěn)壓容器(1)。
5.權(quán)利要求1中“噴射蒸汽產(chǎn)生裝置”的結(jié)構(gòu)是飽和蒸汽發(fā)生器接通過熱器進口，過熱器出口通過三通匯入管分別接通一個調(diào)壓蒸汽旁路和一個調(diào)溫調(diào)壓蒸汽旁路后與噴射噴管接通。飽和蒸汽發(fā)生器可以是膨脹蒸汽發(fā)生器(31)，也可以是噴射蒸汽發(fā)生器(30)，噴射蒸汽過熱溫度有特別要求時，需設(shè)獨立的噴射蒸汽過熱器(28)，設(shè)置過熱蒸汽減壓旁路(27)與過熱蒸汽減溫減壓旁路(27)并連的回路，可以設(shè)置膨脹蒸汽發(fā)生器(31)；噴射蒸汽發(fā)生器(30)互通的飽和或過熱蒸汽回路。
6.發(fā)明的“蒸汽抽射真空射流加壓裝置及其應(yīng)用”其特征在于用于朗肯蒸汽動力循環(huán)熱電聯(lián)供機組的結(jié)構(gòu)是由膨脹蒸汽發(fā)生器(31)；膨脹蒸汽過熱器(25)；膨脹蒸汽減溫減壓器(24)；汽輪機作為膨脹熱機(10)；真空容器(11)形成的主蒸汽回路構(gòu)成“膨脹作工工質(zhì)發(fā)生裝置”，噴射蒸汽產(chǎn)生裝置的構(gòu)成是噴射蒸汽發(fā)生器(30)膨脹蒸汽發(fā)生器(31)蒸汽旁路分別接通三通匯入管，其后接通噴射蒸汽過熱器(28)，噴射蒸汽過熱器出口通過三通一個出口接通跳壓噴射蒸汽旁路(27)，另一個出口接通調(diào)溫調(diào)壓噴射蒸汽旁路(26)，兩個蒸汽旁路出口通過三通與來自膨脹蒸汽過熱器出口(作為備用噴射蒸汽源)的過熱蒸汽支管匯集后，接通第一級“噴射噴管”的吸汽管(8)，噴射壓縮噴管組合裝置采用二級壓縮結(jié)構(gòu)，第一級壓縮噴管吸汽管(6)進口通過真空容器(11)接通膨脹熱機(10)，第一級壓縮噴管擴壓管出口(4)接入第二級壓縮噴管吸入管(13)進口，末級壓縮噴管擴壓管(12)接通穩(wěn)壓容器(1)，噴射噴管噴射壓力1.27-10.0Mpa，蒸汽溫度200-600℃。噴射噴管組采用超音速拉瓦爾噴
7.本發(fā)明的“蒸汽抽射真空射流加壓裝置及其應(yīng)用”其特征在于用于內(nèi)燃機奧托循環(huán)和笛塞爾循環(huán)附加一個利用前級排熱型成的朗肯蒸汽動力循環(huán)的結(jié)構(gòu)是內(nèi)燃機氣缸；排氣閥；排煙道組成被壓縮的膨脹作工工質(zhì)發(fā)生裝置，壓縮噴管作為內(nèi)燃機的排煙管，壓縮噴管吸入管接通活塞排氣閥，壓縮噴管擴壓管出口接通由余熱過熱器；余熱蒸發(fā)器組成的噴射蒸汽產(chǎn)生裝置，噴射蒸汽產(chǎn)生裝置出汽管與噴射噴管吸入管接通，噴射噴管擴壓管同軸線插入壓縮噴管擴壓管中心，蒸汽通過噴射噴管產(chǎn)生真空抽吸內(nèi)燃機氣缸的排煙，使活塞能夠在真空條件下實現(xiàn)最大膨脹作工，能夠保證進入氣缸的燃料和助燃空氣濃度最大，內(nèi)燃機500℃左右的排煙作生產(chǎn)過熱蒸汽的熱源，上述裝置可以提高內(nèi)燃機奧托循環(huán)和笛塞爾循環(huán)輸出工率10-50％。排煙和噴射蒸汽混合物經(jīng)壓縮噴管擴壓后仍有較高壓頭可以克服增壓器和煙氣凈化裝置阻力。
8.本發(fā)明的“蒸汽抽射真空射流加壓裝置”用于布雷頓燃氣循環(huán)附加一個利用前級排熱型成的朗肯蒸汽動力循環(huán)時結(jié)構(gòu)是燃氣輪機；排氣閥；排煙道組成被壓縮的膨脹作工工質(zhì)發(fā)生裝置，壓縮噴管作為燃氣輪機的排煙管，壓縮噴管吸入管接通燃氣輪機出口，壓縮噴管擴壓管出口接通由余熱過熱器；余熱蒸發(fā)器組成的噴射蒸汽產(chǎn)生裝置，噴射蒸汽產(chǎn)生裝置出汽管與噴射噴管吸入管接通，噴射噴管擴壓管同軸線插入壓縮噴管擴壓管中心，蒸汽通過噴射噴管產(chǎn)生真空抽吸燃氣輪機的排煙，使葉片能夠在真空條件下實現(xiàn)最大膨脹作工，燃氣輪機600℃左右的排煙作生產(chǎn)過熱蒸汽的熱源，上述裝置可以提高燃氣輪機輸出工率30-60％。排煙和噴射蒸汽混合物經(jīng)壓縮噴管擴壓后仍有較高壓頭可以克服排煙和噴射蒸汽混合物經(jīng)壓縮噴管擴壓后仍有較高壓頭可以克服后置余熱回收鍋爐阻力。
全文摘要
本發(fā)明的蒸汽抽射真空射流加壓裝置及其應(yīng)用，涉及一種能夠大幅度提高膨脹熱機工率的裝置，用于朗肯蒸汽動力循環(huán)，能夠獲得冷凝發(fā)電機組相近的發(fā)電出力，發(fā)電同時可以實現(xiàn)蒸汽增壓后全部用于供熱，碳排放比冷凝發(fā)電機組減少一倍以上。可以使內(nèi)燃機臭托循環(huán)和笛塞爾循環(huán)提高輸出工率10－30％，可以使布雷頓燃汽循環(huán)提高輸出工率30－60％。
文檔編號F04F5/54GK1566715SQ0314885
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月14日
發(fā)明者王衛(wèi)民 申請人:王衛(wèi)民