一种背压式向心汽轮机发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种背压式向心汽轮机发电系统，包括高压蒸汽进口管道、低压排气管道；在高压蒸汽进口管道至低压排气管道上设置向心式汽轮机，向心式汽轮机通过减速箱与发电机连接。该系统将进口管道输送而来的高压蒸汽通过向心式汽轮机降压并发电后按所需的背压输送给蒸汽用户，从而在不影响用户用汽的情况下利用高压蒸汽能量来产生电能，产生良好的经济效益；所产生的电能可用于厂内用电，如为厂内水泵、风机等耗能设备提供动力；向心式汽轮机具有效率高、投资低、易于运行维护的特点；设置有旁通管道，以便在汽轮机故障停机时开启，保证用户正常用汽并保护汽轮机不会超速运行；低压排气管道之前带有喷水减温装置，用于将汽轮机排气冷却至用户所需的温度。

A Back Pressure Centrifugal Steam Turbine Generating System

The invention discloses a back-pressure centripetal steam turbine power generation system, which comprises a high-pressure steam inlet pipe and a low-pressure exhaust pipe; a centripetal steam turbine is installed on the high-pressure steam inlet pipe to the low-pressure exhaust pipe, and the centripetal steam turbine is connected with the generator through a reducer. The system transfers the high-pressure steam from the imported pipeline to the steam user according to the required back pressure after the centripetal steam turbine is depressed and powered, so that the high-pressure steam energy can be used to generate electric energy without affecting the steam consumption of the user, which can generate good economic benefits. The generated electric energy can be used in the power plant, for example, to provide power for the energy-consuming equipment such as water pumps and fans in the plant. Centrifugal steam turbine has the characteristics of high efficiency, low investment and easy operation and maintenance; bypass pipes are installed to open when the turbine fails to shut down, to ensure the normal use of steam by users and to protect the turbine from overspeed operation; low pressure exhaust pipes are equipped with water spraying cooling device to cool the turbine exhaust to the user's required temperature.

【技术实现步骤摘要】
一种背压式向心汽轮机发电系统
本专利技术属于节能及能源回收利用的
具体地，本专利技术涉及一种背压式向心汽轮机发电系统。
技术介绍
随着国民经济产业结构的升级调整及节能减排的需要，我国各种企业中数量庞大的工业锅炉亟待加以改造升级。特别是随着国家制订了越来越严格的控制空气污染的政策，各式各样的高耗能燃煤工业锅炉已经到了非治不可的地步。这些锅炉普遍容量较小，平均蒸发量约11吨每小时，实际运行效率只有65%左右，急需通过技术改造来降低煤耗，控制污染。具体来说，大量的工业锅炉广泛分布在造纸、印染、纺织、化工、石油等行业中，为生产过程提供蒸汽。在很多情况下需要对锅炉所提供的蒸汽进行减温减压以满足下游生产要求，一般采用减压阀减压并喷水进行冷却。由于高压蒸汽未经做功过程而直接从较高压力降至较低压力，其较高品位的能量并未得到利用，形成严重浪费。在现有技术中，利用工业锅炉产生的蒸汽经背压式或抽凝式汽轮机发电后，再以用户需要的背压向下游生产过程输送蒸汽是一种能显著提高能源利用率并产生良好经济效益的热电联产方式。目前这类汽轮机一般为轴流式结构，在小型工业锅炉的蒸汽流量和发电量范围内，由于轴流汽轮机需要采用与大功率机型相似的结构，使得单位千瓦制造成本较高，占地面积大，进排气布置一般为双层结构，需要一定的土建工作量。同时由于轴流式汽轮机叶片旋转速度所限，不能实现高转速，因而用于背压式发电时运行效率较低，常常只有50%左右。综上所述，现有技术中蒸汽背压式发电的热电联产方式存在投资建设成本高、运行效率低且维护复杂的缺点。这就需要发展新的背压式发电技术，从而降低汽轮机投资建设成本，提高运行效率，产生良好经济回报，这将是各类工业锅炉节能改造升级的发展应用趋势。
技术实现思路
本专利技术提供一种背压式向心汽轮机发电系统，其目的是提高背压式蒸汽发电系统能量利用效率并降低系统投资。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：本专利技术的背压式向心汽轮机发电系统，安装于产生蒸汽的锅炉与蒸汽用户之间，包括高压蒸汽进口管道、低压排气管道，在所述的高压蒸汽进口管道至低压排气管道之间安装向心式汽轮机，所述的向心式汽轮机通过减速箱与发电机连接。所述的向心式汽轮机设置蒸汽旁路管道，所述的蒸汽旁路管道的一端与高压蒸汽进口管道连通，另一端与向心式汽轮机的排气管道汇合。所述的高压蒸汽进口与向心式汽轮机之间的蒸汽管道上设置主汽阀与主汽调节阀；所述的蒸汽旁路管道上设置旁路管道调节阀。所述的低压排气管道之前带有喷水减温装置，与向心式汽轮机的排气管道及旁通管道连接。所述的向心式汽轮机包括汽轮机进气管道、进气蜗壳、汽轮机出口管道；所述的向心式汽轮机设有喷嘴环和叶轮；所述的喷嘴环安装于叶轮外侧并与叶轮轴向位置一致；所述的进气蜗壳沿圆周方向环绕在喷嘴环外侧；所述的汽轮机进气管道与进气蜗壳连接；所述的汽轮机出口管道与叶轮同轴。所述的叶轮由外缘至汽轮机出口管道之间设置有叶片；所述的叶片在叶轮外缘处的切线与叶轮径向方向一致；所述的叶片在汽轮机出口管道处的弯曲方向与叶轮旋转方向相反。所述的喷嘴环具有喷嘴叶片；所述的喷嘴叶片的宽度由喷嘴环外缘至内缘保持不变；所述的喷嘴叶片从喷嘴环外缘向内缘处形成的连线与叶轮旋转方向一致。所述蒸汽用户为蒸汽烘干装置、蒸汽加热器、蒸汽式溴化锂制冷机、使用蒸汽的生产线中的任意一个或任意多个。本专利技术采用上述技术方案，利用工业锅炉输出的蒸汽与用户所需蒸汽之间的压差及温差，通过向心式汽轮机产生动力并带动发电机产生电能，由于使用减速箱与发电机连接，向心式汽轮机可采用高转速，运行效率高，在充分利用蒸汽的高品位热能之后再输送给用户，显著提高能源利用率，产生良好经济收益；所产生的电能可为工厂内各种用电设备供电，如为水泵、风机等耗能设备提供动力；向心式汽轮机制造成本低，占地面积小，可模块化安装，显著减少土建工作量，并且运行维护简单、费用低；设有旁通管道，在发电机组出现故障或检修时开启，不影响后端用户正常用气，也起到防止汽轮机超速的作用；在低压排气管道前设置喷水减温装置，根据汽轮机运行状态，当排气为过热蒸汽时，根据需要喷水，将蒸汽温度降至用户需要的温度，保证对用户供气的安全稳定。附图说明附图内容及图中标记的简要说明如下：图1是本专利技术的系统组成示意图；图2是本专利技术的向心式汽轮机的剖面示意图；图3是本专利技术的向心式汽轮机的叶轮示意图。具体实施方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本专利技术的专利技术构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。如图1所示，本专利技术为一种背压式向心汽轮机发电系统，安装于产生蒸汽的锅炉与蒸汽用户之间，该系统包括高压蒸汽进口管道(1)、低压排气管道(11)及蒸汽用户。为实现利用高压蒸汽与低压排气之间的压差发电并实现高品位蒸汽热能利用的目的，本专利技术采取的技术方案为：如图1所示，本专利技术的背压式向心汽轮机发电系统，在所述的高压蒸汽进口管道(1)至低压排气管道(11)之间安装向心式汽轮机(4)，所述的向心式汽轮机(4)通过减速箱(5)与发电机(6)连接。所述减速箱(5)通过齿轮变速装置将向心式汽轮机(4)的转速转换成带动发电机(6)运行所需的转速。所述的向心式汽轮机(4)设置蒸汽旁路管道(9)，所述的蒸汽旁路管道(9)的一端与高压蒸汽进口管道(1)连通，另一端与向心式汽轮机(4)的排气管道(7)汇合。所述的高压蒸汽进口管道(1)与向心式汽轮机(4)之间的蒸汽管道上设置主汽阀(2)与主汽调节阀(3)；所述的蒸汽旁路管道(9)上设置旁路管道调节阀(8)。所述的低压排气管道(11)之前带有喷水减温装置(10)，与向心式汽轮机(4)的排气管道(7)及旁通管道(9)连接。如图2所示，所述的向心式汽轮机(4)包括汽轮机进气管道(12)、进气蜗壳(13)、汽轮机出口管道(14)；所述的向心式汽轮机(4)设有喷嘴环(15)和叶轮(16)；所述的喷嘴环(15)安装于叶轮(16)外侧并与叶轮(16)轴向位置一致；所述的进气蜗壳(13)沿圆周方向环绕在喷嘴环(15)外侧；所述的汽轮机进气管道(12)与进气蜗壳(13)连接；所述的汽轮机出口管道(14)与叶轮(16)同轴。所述的汽轮机进气管道(12)与高压蒸汽进口管道(1)连接；所述的叶轮(16)通过转轴与减速箱(5)的输入轴相连接；所述减速箱(5)的输出轴与发电机(6)同轴连接。所述的叶轮(16)由外缘至汽轮机出口管道(14)之间设置有叶片(17)；所述的叶片(17)在叶轮(16)外缘处的切线与叶轮(16)径向方向一致；所述的叶片(17)从叶轮(16)外缘开始到汽轮机出口管道(14)处，逐渐向旋转方向的反向弯曲；所述的叶片(17)在汽轮机出口管道(14)处的弯曲方向与叶轮(16)旋转方向相反。通过这样的叶片弯曲方式，使得蒸汽在叶轮中得到膨胀和加速，从而以合适的流动速度和角度推动叶轮旋转并做功。所述的喷嘴环(15)具有喷嘴叶片(18)；所述的喷嘴叶片(18)的宽度由喷嘴环(15)外缘至内缘保持不变；所述的喷嘴叶片(18)从喷嘴环(15)外缘向内缘处形成的连线与叶轮(16)旋转方向一致。喷嘴叶片的宽度和安装方向使得蒸汽在流经喷嘴环时得到充分加速，能够以适当的速度和角度流入叶轮并推动叶轮旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种背压式向心汽轮机发电系统，安装于产生蒸汽的锅炉与蒸汽用户之间，包括高压蒸汽进口管道(1)、低压排气管道(11)，其特征在于：在所述的高压蒸汽进口管道(1)至低压排气管道(11)之间安装向心式汽轮机(4)，所述的向心式汽轮机(4)通过减速箱(5)与发电机(6)连接。

【技术特征摘要】
1.一种背压式向心汽轮机发电系统，安装于产生蒸汽的锅炉与蒸汽用户之间，包括高压蒸汽进口管道(1)、低压排气管道(11)，其特征在于：在所述的高压蒸汽进口管道(1)至低压排气管道(11)之间安装向心式汽轮机(4)，所述的向心式汽轮机(4)通过减速箱(5)与发电机(6)连接。2.根据权利要求1所述的背压式向心汽轮机发电系统，其特征在于：所述的向心式汽轮机(4)设置蒸汽旁路管道(9)，所述的蒸汽旁路管道(9)的一端与高压蒸汽进口管道(1)连通，另一端与向心式汽轮机(4)的排气管道(7)汇合。3.根据权利要求2所述的背压式向心汽轮机发电系统，其特征在于：所述的高压蒸汽进口管道(1)与向心式汽轮机(4)之间的蒸汽管道上设置主汽阀(2)与主汽调节阀(3)；所述的蒸汽旁路管道(9)上设置旁路管道调节阀(8)。4.根据权利要求1所述的背压式向心汽轮机发电系统，其特征在于：所述的低压排气管道(11)之前带有喷水减温装置(10)，与向心式汽轮机(4)的排气管道(7)及旁通管道(9)连接。5.根据权利要求1所述的背压式向心汽轮机发电系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘乐，王墩金，
申请(专利权)人：长兴永能动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33