[发明专利]一种发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电装置，特别是涉及火力发电厂的蒸汽动力发电装置。

背景技术

在人类的生产和生活中，到处可以看到各种各样的用电设备，执行着不同的任务，对推动生产力的发展、改善人民的生活质量和巩固国防，都有着不可替代的作用。所以，为了保障电力供应，大力建设各种发电厂，就必然是国家发展经济的最重要的战略决策。

目前，大型的发电厂主要有三种：火力发电厂，以锅炉为能源，以蒸汽轮机为主机的蒸汽动力发电装置；水力发电厂，以自然界河流的水力资源为能源，以水轮机为主机的水力发电装置；核电厂，它采用以核反应堆为能源，以蒸汽轮机为主机的蒸汽动力发电装置。

建设一个火力发电厂，对地形地质条件要求不高，但采用的蒸汽动力发电装置中，包含许多大型而昂贵的设备，其中，除了蒸汽锅炉、蒸汽轮机、发电机，还包含有凝汽器、给水泵、循环水泵、除氧加热器、高压加热器、低压加热器等。火力发电厂的能源是蒸汽锅炉，产生的水蒸汽是做功媒质。与水相比，水蒸气的密度极小，水蒸气需要通过几十级蒸汽轮机叶片，才能充分进行能量转换。为了尽可能提高能量转换效率，提高输出功率，不仅进入汽轮机汽缸的水蒸气处于高温高压状态，汽轮机中的主轴还要高速转动，这就要求汽轮机的叶栅、主轴、叶轮、汽缸、隔板、轴承等都要采用优质钢材。

核电厂与火力发电厂的主要区别是能源不同，它用核反应堆作为能源，并利用蒸汽发生器生产蒸汽，其它设备，包括蒸汽轮机，基本是相同的。

水力发电厂采用水轮机装置发电，建设一个水力发电厂，对地形地质条件要求很高，不是随便什么地方都可以建水力发电厂。厂外的水工建筑物，如大坝和引水系统，工程量都十分浩大。水力发电厂的厂内设备比火力发电厂少，其中，作为动力机的水轮机的构造也比较简单。与水蒸气相比，水的密度很大，而且是在常温下工作，因此，水轮机通常只设一级转轮，就可完成水轮机与水之间的能量转换。

可见，用蒸汽动力发电装置或用水力发电装置建电厂各有优缺点，主要是：用蒸汽轮机建电厂，对周围地形地质条件要求不高，但是厂内机电设备复杂而昂贵；用水轮机建电厂，厂内机电设备简单，但是对厂周围地形地质条件要求很高，而且厂外水工建筑工程量浩大，建设周期长。至今，还没有一种大型发电装置能兼有蒸汽动力发电装置和水力发电装置的优点，而同时摒弃它们的缺点。

上述有关发电装置的背景技术，在以下专著中有详细描述：

1、邢运民，陶永红，现代能源与发电技术，西安：西安电子科技大学出版社，2007

2、蔡兆麟，刘华堂，何国庚，能源与动力装置基础，北京：中国电力出版社，2004

发明内容

本发明的目的是要给出一种发电装置，它兼有蒸汽动力发电装置和水力发电装置的优点。它利用水加热产生蒸汽，蒸汽高速膨胀做功，直接作用于水，使水加压并流动，水流推动水轮机，水轮机带动发电机发电。它是通过蒸汽与水两级做功媒质，实现热能向电能的转变。这种发电装置，能量转换机构简单可靠，制造容易，造价低，配套工程设施投资小。

为达到上述目的，本发明给出一种发电装置，它由蒸汽锅炉、蒸汽喷水装置、水轮机、发电机共四部分组成，其中蒸汽喷水装置包括蒸汽喷水器、蒸汽喷水控制器、背压器和循环水箱。

本发明一种发电装置，它的工作过程是：由蒸汽锅炉生产高温高压蒸汽，在蒸汽喷水控制器对相关阀门的控制下，高温高压蒸汽进入蒸汽喷水器膨胀做功，由循环水箱进入蒸汽喷水器的水被加压，然后从蒸汽喷水器出口输出高压水；高压水通过背压器，进入水轮机的蜗壳，再通过导水机构，并在流经转轮时，水流与转轮进行能量传递，推动水轮机的转轮及水轮机主轴旋转；水轮机带动发电机，发电机对外发电。

基本过程为：蒸汽锅炉生产的高温高压蒸汽输送到蒸汽喷水装置，在蒸汽喷水控制器的控制下，循环水箱的水进入蒸汽喷水装置被蒸汽加压后输出，从蒸汽喷水装置输出的高压水，经过背压器，推动水轮机，水轮机带动发电机发电。

蒸汽喷水器是本发明的一个核心设备，在蒸汽喷水器中实现蒸汽与水之间的能量传递，蒸汽的热能转换成水的压能和动能。蒸汽喷水器的外形是一个特殊的三通管，由一个竖管和一个水平管垂直相接组成，在竖管上有进汽口和进水口，在水平管上有出水口。在竖管和水平管上，还有几个电磁阀。

蒸汽喷水器上的各个电磁阀，都受蒸汽喷水控制器控制。在蒸汽喷水控制器内部，有控制蒸汽喷水器的全部电磁阀开闭的控制电路。各个电磁阀开闭的顺序是固定的，而每个电磁阀开闭时间的长短，可通过改变蒸汽喷水控制器内部电路中元件的参数进行调整。