一种余热蒸汽发电装置的制作方法

2021-02-25 22:02:09|

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本实用新型涉及余热蒸汽回收领域，更具体地说是涉及一种余热蒸汽发电装置。

背景技术：

余热发电技术是指利用生产过程中多余的热能转换为电能的技术，具体而言，是指利用废气、扉页等工质中的热或可燃质作热源，生产蒸汽用于发电，余热发电即可减轻对环境的热污染，有具有显著的节能效果及良好的经济效益和社会效益。

现有的利用余热的蒸汽发电设施占地面积大，结构复杂，冷却水消耗量大，在野外或特殊场所工业或民用的生产、生活装置在运行时产生的余热蒸汽，有些移动的设施在运行中产生的余热蒸汽，但由于场地限制或其他条件限制，没有建设常规利用余热的蒸汽发电站的条件，如场地，不断移动、并网、大量冷却水等限制，导致大量蒸汽余热只能放散或利用大量冷却水冷却蒸汽，造成能源的浪费和环境的影响。

经检索，中国专利公开号cn103291390a，公开日2013年9月11日，公开了一种加热炉烟气、蒸汽余热回收发电系统及发电方法，该系统包括烟气余热锅炉系统、加热炉气话冷却系统、汽轮发电机组系统、凝结水回水供应系统和组合控制系统，烟气余热锅炉系统包括省煤器、蒸发器、过热器，汽化冷却系统的给水来自加热炉省煤器。该申请案虽然提供了一种可对余热蒸汽进行回收发电的系统，但该系统仍存在结构复杂，建设所需场地大的缺陷，难以满足多种场合的需求，适用范围小。

技术实现要素：

1.实用新型要解决的技术问题

针对现有技术中利用余热蒸汽的发电设施结构复杂、能源利用率低的问题，本实用新型提供了一种余热蒸汽发电装置，通过各处理单元间的相互配合，对余热蒸汽完成了电能、水资源的高效利用，且本装置结构简单，建设所需占地面积低、条件限制要求少，可于多种场所灵活建设利用，适用范围广。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

一种余热蒸汽发电装置，包括余热蒸汽发生源，还包括：

主汽门，其与所述余热蒸汽发生源连通；

汽轮发电机组，其进气口与所述主汽门连通；

冷凝单元，其与所述汽轮发电机组的出气口连通，对所述汽轮发电机组排出的蒸汽进行冷凝；

除氧系统，其与所述冷凝单元连通，对冷凝产物除氧；

加热单元，其与所述除氧系统连通，对除氧产物加热。

主汽门安装在汽轮发电机组的汽轮机进气口，余热蒸汽发生源产生的余热蒸汽通过主汽门注入到汽轮发电机组的汽轮机中，余热蒸汽在汽轮机内膨胀做功从而产生动能使汽轮发电机发电，汽轮发电机组产生的电能可传输至余热蒸汽发生源等场所继续利用，经过汽轮发电机组做功后的废汽则排入冷凝单元中，在冷凝单元中冷凝成为冷凝水，然后送入除氧系统中，进入除氧系统的冷凝水在除氧系统的作用下除去溶解于冷凝水中的氧及其他有害气体，防止对后续处理单元或设备造成腐蚀损害，经除氧系统除氧后的冷凝水经加热单元加热到合适温度后，送入余热蒸汽发生源等场所继续利用。

进一步地，所述加热单元包括蒸汽加热器，其与所述除氧系统连通，且通过管路与所述余热蒸汽发生源连接，利用余热蒸汽对除氧产物加热。

设有管路将余热蒸汽发生源与加热单元连接，称为蒸汽加热器，余热蒸汽发生源产生的蒸汽温度可以用来加热，通过余热蒸汽为热源对冷凝水进行加热，可以进一步节省能源，有效达到对余热蒸汽的充分利用及降低对额外能源的消耗。

进一步地，所述加热单元还包括电加热器，其与所述蒸汽加热器连通。

设置电加热器，除氧系统除氧后的冷凝水先经过蒸汽加热器后流经电加热器，若流经蒸汽加热器的水温度未达到向外输送的温度要求，则启动电加热器对冷凝水进行加热，确保温度达标。

进一步地，还包括混水器，所述除氧系统通过所述混水器与所述蒸汽加热器连通；

所述混水器与所述蒸汽加热器间设有自混水器向蒸汽加热器的单向管道一及自蒸汽加热器向混水器的单向管道二。

蒸汽加热器在采用蒸汽对冷凝水进行加热的同时，余热蒸汽也在受冷凝结，本方案通过设置自蒸汽加热器向混水器的单向管道二，将余热蒸汽受冷凝结的后的冷凝水输入到混水器中，混水器的作用是将除氧系统除氧后的冷凝水与自蒸汽加热器输入的冷凝水充分混合，使温度均匀的冷凝水输入到加热单元中，确保加热效果。

进一步地，所述冷凝单元包括凝汽器和循环水泵，

所述凝汽器的进口与所述汽轮发电机组的出气口连通，所述凝汽器的出口与所述除氧系统连通；

所述循环水泵与所述凝汽器连通，使所述凝汽器中产生水循环。

通过循环水泵使凝汽器中产生不断的循环水以强化凝汽器对汽轮发电机组排除废气的冷凝效果。

进一步地，所述凝汽器为板式空冷凝汽器。

板式空冷凝汽器相比于其他种类的凝汽器节水效果更好，且其传热效率高，抗腐蚀性能好，结构紧凑，不会消耗过多空间但能保证冷凝效果，适用于本装置应用的工况条件下。

进一步地，还包括射汽抽气器，其与所述凝汽器连接。

射汽抽气器是现有的结构，其由三部分组成，工作喷嘴、混合室和扩压管，使其运作的工作蒸汽自工作喷嘴中进入，至混合室后发生大幅度压降，从而将预置连接的凝汽器中多余蒸汽和空气混合物吸进混合室，保持了凝汽器在较高真空度的条件下运行，确保冷凝效果，混合室中的蒸汽经过扩压管后压力升高然后被排出。

进一步地，所述射汽抽气器的喷嘴与所述余热蒸汽发生源连通。

本方案中射汽抽气器的工作喷嘴与余热蒸汽发生源连通，将余热蒸汽作为其工作蒸汽，是对余热蒸汽的进一步利用，同时也节约了额外能源消耗。

进一步地，所述除氧系统除氧产物出口处设有一旁路管路与所述射汽抽气器连接；所述射汽抽气器的出口与所述混水器连通。

除氧系统除氧后的冷凝水通过一旁路管路流至射汽抽气器处，可对射汽抽气器中的蒸汽进行冷凝，使其最终能排出冷凝水，同时，冷凝水经过射汽抽气器后也会被加热，进而当射汽抽气器处的水排向混水器时可预先被加热，充分利用了温度特性节约了本装置的能耗，使本装置更加节能且对余热蒸汽的利用率更高。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的余热蒸汽发电装置，通过各处理单元间的相互配合，对余热蒸汽完成了电能、水资源的高效利用，且本装置结构简单，建设所需占地面积低、条件限制要求少，可于多种场所灵活建设利用，适用范围广；

(2)本实用新型的余热蒸汽发电装置，加热单元中设有利用余热蒸汽发生源的余热蒸汽进行加热的加热器，对余热蒸汽进行进一步地利用，且节约了加热耗能，更加环保节能；

(3)本实用新型的余热蒸汽发电装置，加热单元中设置电加热器进一步保证最终输出的冷凝水温度达标；

(4)本实用新型的余热蒸汽发电装置，设置混水器，一方面对蒸汽加热器中余热蒸汽受冷凝结后的水进行收集，另一方面将除氧系统除氧后的冷凝水与自蒸汽加热器输入的冷凝水充分混合，使温度均匀的冷凝水输入到加热单元中，确保加热效果；

(5)本实用新型的余热蒸汽发电装置，板式空冷凝汽器相比于其他种类的凝汽器节水效果更好，且其传热效率高，抗腐蚀性能好，结构紧凑，不会消耗过多空间但能保证冷凝效果，适用于本装置应用的工况条件下；

(6)本实用新型的余热蒸汽发电装置，设置射汽抽气器，保持了凝汽器在较高真空度的条件下运行，确保冷凝效果；

(7)本实用新型的余热蒸汽发电装置，射汽抽气器的工作喷嘴与余热蒸汽发生源连通，将余热蒸汽作为其工作蒸汽，是对余热蒸汽的进一步利用，同时也节约了额外能源消耗；

(8)本实用新型的余热蒸汽发电装置，除氧系统除氧后的冷凝水通过一旁路管路流至射汽抽气器处，可对射汽抽气器中的蒸汽进行冷凝，使其最终能排出冷凝水，同时，冷凝水经过射汽抽气器后也会被加热，进而当射汽抽气器处的水排向混水器时可预先被加热，充分利用了温度特性节约了本装置的能耗，使本装置更加节能且对余热蒸汽的利用率更高。

附图说明

图1为本实用新型的余热蒸汽发电装置各单元部位连接关系的示意图；

图2为本实用新型的余热蒸汽发电装置各单元部位位置关系的示意图。

图中：

1、主汽门；2、汽轮发电机组；3、冷凝单元；30、凝汽器；31、循环水泵；4、除氧系统；5、加热单元；50、蒸汽加热器；500、第一蒸汽加热器；501、第二蒸汽加热器；51、电加热器；6、混水器；7、射汽抽气器；8、余热蒸汽发生源。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图对本实用新型作详细描述。

实施例1

本实施例的余热蒸汽发电装置，如图1所示，包括余热蒸汽发生源8，还包括：

主汽门1，其与所述余热蒸汽发生源8连通；

汽轮发电机组2，其进气口与所述主汽门1连通；

冷凝单元3，其与所述汽轮发电机组2的出气口连通，对所述汽轮发电机组2排出的蒸汽进行冷凝；

除氧系统4，其与所述冷凝单元3连通，对冷凝产物除氧；

加热单元5，其与所述除氧系统4连通，对除氧产物加热。

余热蒸汽发生源8包括但不限于锅炉等能产生余热蒸汽的设施，本实施例中，主汽门1安装在汽轮发电机组2的汽轮机进气口，余热蒸汽发生源8产生的余热蒸汽通过主汽门1注入到汽轮发电机组2的汽轮机中，余热蒸汽在汽轮机内膨胀做功从而产生动能使汽轮发电机发电，汽轮发电机组2产生的电能可传输至余热蒸汽发生源8等场所继续利用，经过汽轮发电机组2做功后的废汽则排入冷凝单元3中，在冷凝单元3中冷凝成为冷凝水，然后送入除氧系统4中，进入除氧系统4的冷凝水在除氧系统4的作用下除去溶解于冷凝水中的氧及其他有害气体，防止对后续处理单元或设备造成腐蚀损害，经除氧系统4除氧后的冷凝水经加热单元5加热到合适温度后，送入余热蒸汽发生源8等场所继续利用。

本实施例中余热蒸汽发生源8为锅炉房，锅炉房产生的蒸汽通过主汽门1通入汽轮发电机组2，汽轮发电机组2利用蒸汽发电，产生的电能输入锅炉房作为能源，汽轮发电机组2使用完的废汽排入冷凝单元3中冷凝成为冷凝水，通入除氧系统4中出去冷凝水中的氧等有害气体，然后通入加热单元5中加热到适宜温度后送回锅炉房中，以此完成对锅炉房排除的余热气体的充分利用。

本实施例的余热蒸汽发电装置，通过各处理单元间的相互配合，对余热蒸汽完成了电能、水资源的高效利用，且本装置结构简单，建设所需占地面积低、条件限制要求少，可于多种场所灵活建设利用，适用范围广。

实施例2

本实施例的余热蒸汽发电装置，在实施例1的基础上作进一步改进，如图1所示，所述加热单元5包括蒸汽加热器50，其与所述除氧系统4连通，且通过管路与所述余热蒸汽发生源8连接，利用余热蒸汽对除氧产物加热。

本实施例中设有管路将余热蒸汽发生源8与加热单元5连接，称为蒸汽加热器50，余热蒸汽发生源8产生的蒸汽温度可以用来加热，通过余热蒸汽为热源对冷凝水进行加热，可以进一步节省能源，有效达到对余热蒸汽的充分利用及降低对额外能源的消耗。

本实施例中蒸汽加热器50设有两级，分别为第一蒸汽加热器500和第二蒸汽加热器501，二者依次连接，除氧系统4除氧后的冷凝水会依次通过第一蒸汽加热器500与第二蒸汽加热器501，进行二次加热，确保能将冷凝水加热到合适温度。

本实施例的余热蒸汽发电装置，加热单元5中设有利用余热蒸汽发生源8的余热蒸汽进行加热的加热器，对余热蒸汽进行进一步地利用，且节约了加热耗能，更加环保节能。

实施例3

本实施例的余热蒸汽发电装置，在实施例2的基础上作进一步改进，如图1所示，所述加热单元5还包括电加热器51，其与所述蒸汽加热器50连通。

本实施例设置电加热器51，除氧系统4除氧后的冷凝水先经过蒸汽加热器51后流经电加热器51，若流经蒸汽加热器51的水温度未达到向外输送的温度要求，则启动电加热器51对冷凝水进行加热，确保温度达标。

本实施例的余热蒸汽发电装置应用于锅炉房中，经加热单元5输向锅炉房的冷凝水的温度必须达到一定要求，若温度不够会影响锅炉房的正常工作，因此通过设置电加热器51，可确保温度达标。

实施例4

本实施例的余热蒸汽发电装置，在实施例3的基础上作进一步改进，如图1所示，还包括混水器6，所述除氧系统4通过所述混水器6与所述蒸汽加热器50连通；

所述混水器6与所述蒸汽加热器50间设有自混水器6向蒸汽加热器50的单向管道一及自蒸汽加热器50向混水器6的单向管道二。

蒸汽加热器50在采用蒸汽对冷凝水进行加热的同时，余热蒸汽也在受冷凝结，本实施例通过设置自蒸汽加热器50向混水器6的单向管道二，将余热蒸汽受冷凝结的后的冷凝水输入到混水器6中，混水器6的作用是将除氧系统4除氧后的冷凝水与自蒸汽加热器50输入的冷凝水充分混合，使温度均匀的冷凝水输入到加热单元5中，确保加热效果。

实施例5

本实施例的余热蒸汽发电装置，在实施例4的基础上作进一步改进，如图1所示，所述冷凝单元3包括凝汽器30和循环水泵31，

所述凝汽器30的进口与所述汽轮发电机组2的出气口连通，所述凝汽器30的出口与所述除氧系统4连通；

所述循环水泵31与所述凝汽器30连通，使所述凝汽器30中产生水循环。

通过循环水泵31使凝汽器30中产生不断的循环水以强化凝汽器30对汽轮发电机组2排除废气的冷凝效果。

实施例6

本实施例的余热蒸汽发电装置，在实施例5的基础上作进一步改进，所述凝汽器30为板式空冷凝汽器。

实施例7

本实施例的余热蒸汽发电装置，在实施例5或6的基础上作进一步改进，如图1所示，还包括射汽抽气器7，其与所述凝汽器30连接。

射汽抽气器7是现有的结构，其由三部分组成，工作喷嘴、混合室和扩压管，使其运作的工作蒸汽自工作喷嘴中进入，至混合室后发生大幅度压降，从而将预置连接的凝汽器30中多余蒸汽和空气混合物吸进混合室，保持了凝汽器30在较高真空度的条件下运行，确保冷凝效果，混合室中的蒸汽经过扩压管后压力升高然后被排出。

实施例8

本实施例的余热蒸汽发电装置，在实施例7的基础上作进一步改进，如图1所示，所述射汽抽气器7的喷嘴与所述余热蒸汽发生源8连通。