[发明专利]一种透平、凝汽器和循环水泵三合一的能量利用装置

说明书

本发明属于节能减排设备领域，具体涉及一种透平、凝汽器和循环水泵三合一的能量利用装置，其包括转轴、设置在转轴顶部的循环水泵、套设在转轴上部的凝汽器和套设在转轴下部的凝结水箱，凝汽器包括外壳、设置在外壳内部的顶部汇流盘片和若干个盘式透平盘片，转轴的第一出水口将循环水引入盘式透平盘片，第二进水口将盘式透平盘片内的循环水汇集至循环水泵处引出，从进气管道进入的蒸汽通过透平叶片带动盘片转动，在盘片内热交换后经进气孔进入所述凝结水箱。本发明将盘式透平盘片应用于凝汽器实现余能的转化利用，同时对盘片进行改进可提高装置的能量转换效率，还具备结构简单、成本低廉等优点，尤其适用于汽轮机组排汽余能的转换利用。

技术领域

本发明属于节能减排技术领域，尤其涉及一种透平、凝汽器和循环水泵三合一的能量利用装置。

背景技术

我国约70％的电力由燃煤发电机组提供，提高火力发电机组的效率，高效地利用煤炭资源具有重要的现实意义。

现代大型火力发电厂通常采用凝汽式汽轮机组，汽轮机末级排汽通常具有低温度，低压力，高湿度，高流速的特点。例如某台超临界600MW汽轮发电机组，其汽轮机末级排汽量为993t/h，汽轮机末级动叶出口的蒸汽温度约为35℃，压力约为0.0054MPa，速度约为300m/s。虽然蒸汽由于温度较低，其热能无法被用于做功，但是其动能作为一种机械能却有被利用的潜质。对于上述汽轮机发电机组而言，其汽轮机排汽所含有余速动能功率可达12.5MW。然而在一般的热力发电厂中，汽轮机排汽的余速动能并没有得到回收利用从而成为能量损失。与此同时，为了将汽轮机排气冷却为饱和水重新送入锅炉，需要大量的循环冷却水流经凝汽器。根据季节以及运行方式的不同，一台600MW的汽轮机组所需要的循环水泵功率在3-8MW之间。

然而进一步的研究表明，排汽机组排出的余量因为以下原因尚未实现很好的利用:(1)汽轮机组排出的蒸汽的动能转速较低，难以实现利用；(2)而对于蒸汽所含有的热能大，在转化利用时需要消耗大量的循环水对其实现冷却，其耗水量大且对循环水泵要求较高，(3)尚未有能将汽轮机组的余能进行收集和转化的简易装置，实现对汽轮机组的热能和动能同时进行转化。

Tesla盘式透平，由尼古拉.特斯拉(Nikola Tesla)于1913年发明，属于无叶径向透平，其独特的优势在于：1.做功部件简单，呈薄圆盘形，制造成本低廉，2.适用功率范围广，大小型皆宜，3.工质范围广，尤其可以更好利用两相流工质。由于Tesla盘式透平的做功部件为圆盘，不同盘片之间的流体可以充分换热，因此，虽然Tesla盘式透平具有作为凝汽器工作来实现能量转化所需的必要条件，但仍存在一些问题：(1)虽然Tesla盘式透平具有上述优势，但尚未有将Tesla盘式透平用于凝汽器来实现能量利用的先例，(2)传统Tesla盘式透平工作扭矩小，只能在在高转速、低扭矩下运行，不能适应排汽机组的高流量、低转速的蒸汽的需要，(3)传统Tesla盘式透平的叶片为圆盘形，工质对叶片的推动力较小。

针对上述缺陷和不足，本领域亟需设计一种新的能量利用装置，使其能实现对汽轮机组的热能和动能同时进行转化，满足汽轮机组排汽余能的转化利用的需要。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种透平、凝汽器和循环水泵三合一的能量利用装置，其结合汽轮机的排汽具有速度慢、热量大的特点，相应设计了能量利用装置，创造性地将Tesla盘式透平与凝汽器相结合用于该能量利用装置，并对其中的具体部件、布置方式等方面进行研究和设计，尤其结合传统Tesla盘式透平自身的特点，对其进行结构上的改进，使其能够适应排汽机组排汽高流量、低转速的特点，且可以同时作为透平、凝汽器和循环水泵工作。与此同时，本发明的设备还具有结构简单、成本低廉等优点，因而适用于汽轮机排汽动能的转换利用。

为实现上述目的，本发明提供了一种透平、凝汽器和循环水泵三合一的能量利用装置，其特征在于，其包括转轴、设置在转轴顶部的循环水泵、套设在转轴上部的凝汽器和套设在转轴下部的凝结水箱，