一種蒸汽發(fā)電設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及蒸汽發(fā)電領域，具體地，涉及火力發(fā)電、核能發(fā)電等過程中，利用 蒸汽發(fā)電的設備。
【背景技術】
[0002] 目前，我們利用的電能，主要來自于火力發(fā)電、核能發(fā)電。而火力發(fā)電、核能發(fā)電， 都是水在密閉空間內(nèi)吸收煤炭等化學能燃燒后或核能裂變后釋放的熱量汽化，產(chǎn)生高溫高 壓的蒸汽（即高能蒸汽），再由高能蒸汽驅動汽輪機轉化為機械能，由機械能驅動發(fā)電機組 發(fā)電。目前這個能源轉化過程，至少存在以下不足：
[0003] 1、效率低：在火力發(fā)電過程中，即使采用超臨界技術，蒸汽壓力可以達到幾十兆 帕，溫度能達到600攝氏度左右，發(fā)電效率較高也只能達到50%左右；核能發(fā)電，由于受到 安全系數(shù)的影響，蒸汽壓力不能很高，發(fā)電效率只能達到34%左右（我國大亞灣核電站實 測值就只有34% )。能源的發(fā)電效率非常低，熱水排放造成的熱污染、碳排放造成的空氣污 染特別嚴重，能量浪費很大。主要原因是高能蒸汽轉化為機械能的設備一一汽輪機的轉化 效率太低，至今所能達到的最高效率也只有50%左右；
[0004] 2、成本高：火力發(fā)電為了提高效率，往往采用提高蒸汽的溫度和壓力的方法，從而 使設備材料要求耐高溫，高強度，對設備要求提高。從而使設備投資成本高；目前我國超臨 界設備機組的主要材料基本都靠進口，價格昂貴；
[0005] 3、安全系數(shù)低：設備運行在超臨界工況，高溫高壓，一旦出現(xiàn)事故將非常的危險； 運行過程中為了保證安全，人力和設備的投入也大大提高；
[0006] 4、維修維護費用高：汽輪機工作時運行在高溫、高壓、高速的工況下。為了減少泄 漏等其它損失，提高效率，機械部件的加工精度和安裝精度要求非常高，從而提高了日常的 維修維護費用。
[0007] 5、不經(jīng)濟、環(huán)保：高能蒸汽轉化效率低下，即造成能源浪費，也增加了碳排放和熱 污染，破壞生態(tài)環(huán)境。
[0008] 然而，水力發(fā)電中用的水輪機，水的勢能轉化為機械能的效率非常高，至今最高可 以達到95%以上的轉化率。如果火力發(fā)電或核能發(fā)電時，采用水輪機取代汽輪機，將大大提 高了能源的利用效率。 【實用新型內(nèi)容】
[0009] 本實用新型的目的是：克服【背景技術】的不足，提供一種蒸汽發(fā)電設備，通過高能 蒸汽轉化單元一（6)、高能蒸汽轉化單元二（9)、高能蒸汽轉化單元三（10)交替循環(huán)工作， 將高能蒸汽的壓力能轉化為水的動能，再用水輪機將水的動能轉化為機械能帶動發(fā)電機組 發(fā)電，由于水輪機的工作效率大大高于汽輪機的工作效率，從而使高能蒸汽的發(fā)電效率大 大提高，從而無需運行在超臨界工況，即可達到很高的發(fā)電效率，從而使設備成本降低，運 行維護成本降低，且更安全可靠；從而節(jié)約了能源，減少碳排放和熱污染；從而保護生態(tài)環(huán) 境。
[0010] 本實用新型的具體技術方案如下：所述的一種蒸汽發(fā)電設備包括蒸汽發(fā)生器 (5)、高能蒸汽轉化單元一（6)、高能蒸汽轉化單元二（9)、高能蒸汽轉化單元三（10)、水輪 機（13)、發(fā)電機組（14)、蒸汽冷凝器（11)、補水泵（17)、補水及系統(tǒng)排水閥（12)、蒸汽發(fā)生 器補水閥（24)等。如圖1所示。
[0011] 所述蒸汽發(fā)生器（5)，是產(chǎn)生高溫高壓蒸汽的設備。是封閉容器內(nèi)的水通過吸收煤 炭等化學能燃燒放出的熱量或核能裂變放出的熱量，然后汽化產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽。設置 有蒸汽發(fā)生器補水口（18)、蒸汽發(fā)生器出口（19)，蒸汽發(fā)生器出口（19)處還設置有壓力表 (15)〇
[0012] 所述高能蒸汽轉化單元一（6)，包括儲水罐（3)，在罐內(nèi)裝有水或蒸汽；在罐外裝 有液位計（16);在罐內(nèi)水面上設有隔熱浮塞（4)，隔熱浮塞（4)是導熱率非常低且輕質的材 料制作（如絕熱塑料、發(fā)泡材料、礦物棉壓制等等），它浮在水面上，隨水面的升降而升降， 使罐內(nèi)汽相和液相熱隔離；設有蒸汽加壓閥（7)和蒸汽泄壓閥（8)與儲水罐（3)氣相空間 連通；設有進水閥（1)和排水閥（2)與儲水罐（3)液相空間連通。
[0013] 所述的蒸汽冷凝器（11)，是一種高溫高壓的蒸汽的冷凝成水的裝置。設有蒸汽入 口（22)、冷凝水出口（23)、循環(huán)冷卻水出口（20)、循環(huán)冷卻水入口（21)。冷卻水通過循環(huán) 冷卻水入口（21)進入，在蒸汽冷凝器（11)內(nèi)與從蒸汽入口（22)進入的高溫蒸汽進行熱交 換后，從循環(huán)冷卻水出口（20)排出。高溫蒸汽與冷卻水熱交換后降溫降壓而冷凝成水。
[0014] 所述的補水泵（17)是將蒸汽冷凝器（11)內(nèi)的冷凝水泵到蒸汽發(fā)生器（5)內(nèi)的裝 置。入口與蒸汽冷凝器（11)的冷凝水出口（23)相連接，出口與蒸汽發(fā)生器補水口（18)相 連接。
[0015] 所述的水輪機（13)是將流動的水轉化為機械能的裝置。
[0016] 所述的發(fā)電機組（14)，是將機械能轉化為電能的裝置。
[0017] 進一步，高能蒸汽轉化單元一（6)、高能蒸汽轉化單元二（9)、高能蒸汽轉化單元 三（10)為三個完全相同的單元，它們的蒸汽加壓閥（7)入口并聯(lián)后與蒸汽發(fā)生器（5)的蒸 汽發(fā)生器出口（19)相連；它們的蒸汽泄壓閥（8)出口并聯(lián)后與蒸汽冷凝器（11)的蒸汽入 口（22)相連；它們的進水閥⑴入口并聯(lián)后與水輪機（13)的出口相連；它們的排水閥（2) 出口并聯(lián)后與水輪機（13)的入口相連。
[0018] 進一步，補水泵（17)的進口與冷凝水出口（23)連接，補水泵（17)的出口與蒸汽 發(fā)生器補水口（18)連接。蒸汽發(fā)生器（5)、高能蒸汽轉化單元一（6)的蒸汽加壓閥（7)和 蒸汽泄壓閥（8)及儲水罐（3)、蒸汽冷凝器（11)、補水泵（17)連接組成封閉的蒸汽循環(huán)回 路。蒸汽循環(huán)回路實現(xiàn)以下循環(huán)：蒸汽發(fā)生器（5)產(chǎn)生的高能蒸汽，通過高能蒸汽轉化單元 (一）（6)等將壓力能量傳遞出去以后，進入蒸汽冷凝器（11)降溫降壓，冷凝成水，再由補水 泵（17)抽到蒸汽發(fā)生器（5)繼續(xù)產(chǎn)生高能蒸汽。
[0019] 進一步，高能蒸汽轉化單元一（6)的進水閥（1)和排水閥（2)及儲水罐（3)、水輪 機（13)連接組成封閉的水循環(huán)回路。
[0020] 使用本實用新型的一種蒸汽發(fā)電設備工作過程是：高能蒸汽轉化單元一（6)、高 能蒸汽轉化單元二（9)、高能蒸汽轉化單元三（10)相互配合工作，將蒸汽發(fā)生器（5)產(chǎn)生的 高壓的蒸汽的壓力能，轉化為水流動的動能，流動的水經(jīng)過水輪機（13)轉化為機械能，水 輪機（13)再帶動發(fā)電機組（14)發(fā)電產(chǎn)生電能。
[0021] 實現(xiàn)高能蒸汽到機械能的轉化，高能蒸汽轉化單元一（6)，高能蒸汽轉化單元二 (9)及高能蒸汽轉化單元三（10)都經(jīng)過以下步驟：
[0022] 進入工作前所有閥門都關閉。
[0023] 第1步、儲水罐（3)加水：打開蒸汽泄壓閥（8)和進水閥（1)，水通過進水閥（1)從 儲水罐（3)的底部進入儲水罐（3)內(nèi)，并將隔熱浮塞⑷頂起；
[0024] 第2步、儲水罐（3)加壓排水：關閉蒸汽泄壓閥（8)和進水閥（1)，打開蒸汽加壓 閥（7)，使蒸汽發(fā)生器（5)產(chǎn)生的高壓蒸汽的壓力作用在隔熱浮塞（4)上，隔熱浮塞（4)將 壓力傳導到儲水罐（3)內(nèi)的水里，使水具有了勢能；再打開排水閥（2)，儲水罐（3)內(nèi)的水 在高壓蒸汽的作用下，通過排水閥（2)排出流動而產(chǎn)生動能，帶動水輪機（13)做功，輸出機 械能；同時，隔熱浮塞（4)隨著水面的下降而降低；
[0025] 第3步、儲水罐⑶泄壓：當水排完以后，關閉蒸汽加壓閥（7)和排水閥（2)，打開 蒸汽泄壓閥（8)，將儲水罐（3)內(nèi)壓力泄放完，為進入第1步做準備；當壓力泄放完后打開 進水閥（1)，再進入第1步給儲水罐（3)加水。
[0026] 每個高能蒸汽轉化單元如此反復順序循環(huán)，交替配合工作，即完成高能蒸汽到機 械能的轉換功能。
[0027] 一種蒸汽發(fā)電設備，至少不少于三個相同的高能蒸汽轉化單元一（6)并聯(lián)交替配 合使用，才能完成高能蒸汽到機械能的連續(xù)轉化，如圖1所示。
[0028] 表1表示高能蒸汽轉化單元一（6)、高能蒸汽轉化單元二（9)、高能蒸汽轉化單元 三（10)交替配合循環(huán)工作過程。
[0029] [表 1]
[0031] 進入工作之前，應將高能蒸汽轉化單元二（9)的儲水罐（3)應通過補水及系統(tǒng)排 水閥（12)充滿水，且蒸汽發(fā)生器（5)出口應達到設定壓力。
[0032] 如表1，先進行a循環(huán)工作：高能蒸汽轉化單元二（9)工作在第2步一一加壓排水； 排出的水經(jīng)過水輪機（13)做功后，進入高能蒸汽轉化單元一（6)，其工作在第1步一一加 水；高能蒸汽轉化單元三（10)工作在第3步，為下一循環(huán)步驟一一第1步加水做準備；
[0033] 如表1再進行b循環(huán)工作：高能蒸汽轉化單元一（6)工作在第2步一一加壓排水； 排出的水經(jīng)過水輪機（13)做功后，進入高能蒸汽轉化單元三（10)，其工作在第1步一一加 水；高能蒸汽轉化單元二（9)工作在第3步，為下一循環(huán)步驟一一第1步加水做準備；
[0034] 如表1最后進行c循環(huán)工作：高能蒸汽轉化單元三（10)工作在第2步一一加壓排 水；排出的水經(jīng)過水輪機（13)做功后，進入高能蒸汽轉化單元二（9)，其工作在第1步一一 加水；高能蒸汽轉化單元一（6)工作在第3步，為下一