專利名稱：發(fā)電站的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)電站，特別是涉及汽輪機發(fā)電站。
許多資料證明了汽輪機發(fā)電站的好處。與發(fā)電機結合的汽輪機(一般用以為國家的電力網(wǎng)供電)能夠提供顯著超過燃氣輪機、柴油機或汽油發(fā)動機的輸出，例如，每臺汽輪機1200兆瓦以上;它可使用各種燃料;一般發(fā)電站汽輪機預定運行200，000小時以上，這相當于現(xiàn)行燃氣輪機壽命的許多倍。汽輪機在大功率生產(chǎn)方面未遇到劇烈的競爭，同時，還廣泛應用于中、小功率生產(chǎn)廠中。
盡管世世代代的蒸汽工程技術人員們擁有有關的技術并作了不少的努力，現(xiàn)代蒸汽動動力裝置效率仍然不高，耗汽量大，因而迫切需要改進;目前，幾乎沒有市售的汽輪機能將50%可利用的燃料能轉(zhuǎn)化為有用功。為將單位發(fā)電量的成本保持在最低水平，蒸汽工程技術人員和發(fā)電廠設計人員們都堅持不懈地力圖盡量降低蒸汽消耗率，同時，盡量提高蒸汽動力裝置的熱效率。
有一種公知的提高效率的方法是令蒸汽動力裝置在高壓蒸汽循環(huán)下工作，但是，即使周知的將蒸汽過熱到冶金極限值的習慣作法也不會單獨使汽輪機的廢汽干燥度維持在0.9以上，而在想使末排渦輪葉片的腐蝕維持在容許范圍內(nèi)時總希望能達到這一點。因此，許多現(xiàn)有的蒸汽動力裝置采用了重復加熱的方法，即，將高壓(過熱)蒸汽送入高壓透平中，使其膨脹到中等壓力，于是，蒸汽在接近恒壓的情況下再加熱到更高的溫度，通常是原來的溫度，此后，蒸汽在低壓透平中進一步膨脹;由于每公斤蒸汽所作的功提高了，因而，蒸汽用量減少了，同時，使該裝置的效率提高了10%之多。采用重復加熱的系統(tǒng)一般采用可能達到的最高透平進口壓力。
即使在大氣壓的情況下，蒸汽也包含相當大的能量。因此，許多發(fā)電站預定將蒸汽從透平出口排到一個真空中(例如，由使用冷卻劑的冷凝器構成的真空)，其目的是取出其大部分剩余的熱量，這時，蒸汽就再以水的形式出現(xiàn)。但蒸汽循環(huán)中促成效率差的一個主要根源仍然是那些在廢汽中浪費掉了的熱量，因此設計上應考慮的重要問題是盡量降低這項損失，其方法是采用盡量低的排汽壓力，包括采用盡量低的冷卻劑溫度。
廢汽一經(jīng)冷凝下來，就需要大量的泵耗電量使水達到鍋爐壓力，而這個耗電量通常是要作為“廢電力”從汽輪機所產(chǎn)生的電力中減去的。
本發(fā)明的一個目的是提高汽輪機發(fā)電站的效率。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個特征，我們提供這樣一種發(fā)電站，它包括具有水進口管道和蒸汽出口管道的鍋爐，具有蒸汽進口和蒸汽出口的汽輪機和具有蒸汽進口液體出口的冷凝器，汽輪機的蒸汽出口的標高比冷凝器蒸汽進口的低，這種發(fā)電站的特征在于汽輪機的蒸汽出口由一真空豎井與冷凝器的進口連接起來，豎井的垂直高度超過200米。
實用上真空豎井的垂直高度在2公里至30公里的范圍內(nèi)，其兩端的標高差一般為5公里。該真空豎井最好在毗鄰汽輪機蒸汽出口處具有2.75米的最小直徑，此直徑朝冷凝器方向不斷增大，使蒸汽能夠以水蒸汽中聲速的0.75倍(以大約275米/秒的速度為宜)往上傳送到冷凝器中。在將冷凝水抽出以維持水面基本恒定的情況下，冷凝器支座的高度最好至少為10米，以便有助于蒸汽不斷地往上送。
在使冷凝器的液體出口高于汽輪機蒸汽進口的情況下，所產(chǎn)生的流體靜壓位差能在三個方面起節(jié)約能量的作用。第一，小部分的流體靜壓位差補償了排水管中的摩擦損失。第二，較大部分的流體靜壓位差免除了另外設置水泵來泵送供到鍋爐水進口處的水并使其升壓的需要。第三，若存在更大的流體靜壓位差(這在為了充分利用本發(fā)明而建議加大標高差的情況下是可能發(fā)生的)，則壓力對現(xiàn)行可使用的材料來說可能會變得過大，這時，如果在排水管中裝入水輪機就可利用這些過剩的壓力來額外發(fā)電。這樣，隨著標高差的增加，驅(qū)動另外的水泵和/或地熱注入泵所需要的附加電力就不斷地減少，同時/或者也可以加設一個水輪機來額外發(fā)電。
作為本發(fā)明的特有特征，在汽輪機出口上側增設泵耗電量的需要并不抵消(在汽輪機出口下側)(廢)泵耗電量的減少或消除，因為，廢汽在冷凝液從冷凝器抽出過程的不斷的促進下，借助于真空豎井以蒸汽狀態(tài)被傳送著。由于冷凝器處于較大的標高，因而現(xiàn)有冷卻劑的溫度通常較低，這樣就可以提高所形成的真空度和/或提高標高差。
顯然，現(xiàn)有的適當鄰近山峰的發(fā)電站不難按本發(fā)明進行改裝，使得真空豎井沿山腰往上升到這樣的標高，即，在該標高上，冷卻劑的溫度顯著低于地面標高上的溫度。不然，也可以將真空豎井支撐在一個塔架或高筑物上。但是，我們預見到本發(fā)明最廣的應用可能是在地熱能源附近，特別是來自熱干巖體的熱源，借助于公知的注入和生產(chǎn)井系統(tǒng)將熱量從熱干巖體中引出;最好是利用來自生產(chǎn)井的、經(jīng)地熱加熱過的水借助于熱交換器來預熱或邦助預熱鍋爐水，例如，所述預熱器位于安全安置在地面以下的深井或礦井中的鍋爐附近，冷凝器則可能是安置在地面上的。但是，鍋爐/汽輪機組最好是深深安置在平面以下，冷凝器則大體上在地平面上方，以便提供盡可能大的標高差。
作為本發(fā)明的另一特征，我們可以在地熱系統(tǒng)的生產(chǎn)井與汽輪機之間設置能承受高溫和高壓的加熱室或等效裝置(例如管段)，并且，對該裝置進行輔助性加熱(從汽輪機驅(qū)動的發(fā)電機獲得的附加浸沒式電加熱)，以此將由生產(chǎn)井收到的經(jīng)地熱加熱過的水的溫度進一步提高到所希望的鍋爐溫度;這種輔助性加熱裝置使我們可以有價值地利用商業(yè)利用價值不太理想的2級(即低溫)地熱現(xiàn)場。由于加熱室的位置通常是遠在地平面以下，因而，加熱室的內(nèi)容物會處于高壓，從而，即使它處于其在大氣壓下的沸點之上，通常也仍然處于液相狀態(tài);此后，其中一部分內(nèi)容物在通過汽輪機時會急驟蒸發(fā)成蒸汽以發(fā)電。
美國專利4，201，060公開了一種利用地熱發(fā)電站發(fā)電的方法，但該專利沒有提出利用真空豎井或冷凝器與汽輪機之間標高差的教導。
現(xiàn)在參看所附示意圖，通過舉例說明本發(fā)明的內(nèi)容。附圖中

圖1是本發(fā)明地熱系統(tǒng)的一個實施例;
圖2是本發(fā)明的另一個實施例;
圖3是某一地熱現(xiàn)場一系列注入井的平面圖;
圖4是一個基本的蒸汽循環(huán);
圖5是本發(fā)明熱電站的示意圖，其中，給水是經(jīng)由地熱熱源預熱的;
圖6是與圖5類似的布局形式，只是其中熱電站系安置在地面以下相當深的深度;
圖7是普通的(地平面)熱電站;
圖8是中間再熱兩級膨脹式汽輪機的焓與熵的關系曲線。
從圖1中可以看到，發(fā)電站包括地熱注入井10和生產(chǎn)井12;但在另一個實施例中，注入井和/或生產(chǎn)井的數(shù)目可以是很多的。盡管圖中所示的井10和12是垂直延伸，在該兩井之間水平配置有碎巖儲池14，但這些井也可以是傾斜的，且注入井處在生產(chǎn)井的下方(通常是垂直正下方)。
考慮到該現(xiàn)場的地質(zhì)條件，雙井10、12系鉆成6公里的深度，即，在熱干巖體的深度16以下，通常即選取深度16作為儲池溫度超過200℃的標高;一般說來，各井10、12的頂部直徑為44、45厘米，該頂部環(huán)抱著33.9厘米直徑的鋼套管，其間的環(huán)式空間灌以水泥。
使用時，用泵或泵系統(tǒng)18將水壓入井10(注入井)中，于是，水透過熱干巖體儲熱池14的縫隙中，因而，在沿著井12(生產(chǎn)井)向上移動之前被加熱。在另一種布局(供更艱巨的現(xiàn)場地質(zhì)條件用的布局和/或本發(fā)明的一個特征所容許的、利用較低地熱儲池溫度的布局)中，注入井10的直徑可取23厘米，且將井10鉆成4公厘的深度以便從溫度(僅)為例如150℃的儲池中吸取熱量;當然，鉆孔的深度和熱巖體儲池14的溫度會隨現(xiàn)場的情況而變化。不言而喻，可用任何能使帶壓的流體在井10與12之間流動的方法將該兩井互連起來，以便吸收地熱的熱量，甚至可以用聯(lián)管連接起來。
生產(chǎn)井12沒有往上延伸到地平面20上?？梢钥吹剑瑥牡仄矫?0或局部地平面往下一直到標高24處挖有深井22。深井22的直徑以3米為宜，而標高24在本實施例中是在地平面20下面1.5公里處。在另一個實施例中有一個以上的深井，各深井往上一直通到地面20，因此，處在大氣壓或接近大氣壓的壓力下，并且，各深井挖到地平面20以下至少200米(但通常顯著超過該深度)的標高24處。
深井22下面有一個能耐高壓高溫的保溫容器26;容器26的標高在熱干巖體儲池14頂部16上方，頂部16在地平面20下面至少50米處，在標高24下面至少10米處。在一個實施例中，容器26在地平面20下面1.5公里的深度處。生產(chǎn)井12與容器26相連，因而，容器26中的帶壓流體處于高溫和高壓;但是，容器26的內(nèi)容物還可用輔助加熱裝置28進一步加熱，最方便的是采用浸沒式電加熱器，但也可以如圖所示通過容器壁用例如一個或一個以上的燃煤或燃木或燃油的燃燒器(一般可以視如何方便而就地取材)來加熱容器26的內(nèi)容物，這樣就可以(在儲池溫度在200℃以下，但最好在150℃以上的情況下)利用2級地熱現(xiàn)場的地熱熱量，或者避免需要鉆出極大的深度以達到溫度在200℃以上的儲池，例如避免需要鉆到或超出現(xiàn)行周知的(蘇聯(lián)某一油井)12公里的最大深度。在另一個實施例中配備了一個以上的容器26。
在深井22的底部或底部附近有一個接收來自水輪機32的溢流出的熱液體的槽30。第一真空室34與槽30連通，第二真空室38與汽輪機36的出口連通。水輪機32和汽輪機36通過耐壓保溫管道40和液/汽分離器接收來自容器26的流體。在一個實例中，從管40進入各透平的帶壓流體其最小壓力為2.01公斤/平方厘米(＝30磅/平方英寸＝30×6.895千帕斯卡)，各透平出口端的最大(大氣)壓力則為1.02公斤/平方厘米(14.7磅/平方英寸)，可產(chǎn)生0.99公斤/平方厘米的最小壓差。在更為一般的實施例中，透平進口壓力在19.53公斤/平方厘米(280磅/平方英寸)以上，溫度為210℃，在85℃下的出口壓力為0.56公斤/平方厘米(8磅/平方英寸)。
槽30連接一個帶操作泵33的輔助鉆井31，因而，任何過量的水可以往下泵送到儲池14，然后重新循環(huán)。
真空室34、38由各自的導管50、52連接到真空冷凝室54;導管50、52的一端53a、53b連接到相應的室34、38，另一端55a、55b連接到室54。真空冷凝室54是供散熱用的，因而，它有一個或多個冷卻盤管56。盡管在諸示意圖中沒有表示出來，但在一個實施例中，冷卻盤管56中循環(huán)流通有象海水之類的鹽水，鹽水經(jīng)過加熱后被排出，以便進一步加熱和淡化，而在第二個實施例中使用了淡水，經(jīng)加熱后被排出，供某一地區(qū)或其它加熱設施之用;在另一個實施例中，鹽水溶液沿注入井往下泵送，當水在沿著生產(chǎn)井向上移動之前蒸發(fā)時，鹽分就留在地下。
冷凝室54帶有與冷凝液儲槽或水箱60連接著的真空立管58。泵62通過冷凝液出口57從槽60抽水，最好使槽60或真空立管58中的水位大致保持恒定，然后，通過管線63把水送到注入井10上的泵18中;但在另一個實施例中，例如泵62可以把水送到飲水源中。水從水槽60中被排出的過程導致在真空立管58、冷凝室54，因而也在導管50、52中產(chǎn)生(部分)真空(因而形成真空豎井)，從而促使在導管50中有(蒸發(fā)了的)蒸汽流過，在導管52中有水蒸汽流過，即，存在直到真空冷凝室54的真空提升作用。一般說來，真空冷凝室54中的壓力為0.14公斤/平方厘米(2磅/平方英寸)，真空室34、38中的壓力為0.6公斤/平方厘米(8.5磅/平方英寸)。為進一步促使蒸汽汽流流向(也許超過1.5公里的距離，但在任何情況下至少超過200米的距離)真空冷凝室54，導管50、52在室34、38附近的直徑可以取7米，而在真空冷凝室54附近擴大到10米的直徑;真空冷凝室的直徑可大于導管的直徑，即大于10米。在另一個實施例中，真空室34、38的直徑為6米，導管50、52在真空室34、38附近的直徑也為6米，在真空冷凝室54附近增大到12米。在示意圖的實施例中，真空立管58的最小高度為10米。
起動本系統(tǒng)時，需要來自系統(tǒng)外部的能源。但一經(jīng)起動就不需要這個能源或者用它作為地熱能的輔助能源。
在圖2的實施例中，導管110a是注入井的上部分，它通到位于深井122井底或其附近(在地平面下面約3千米)的水輪機132中;導管110b是注入井的下部分，它從水輪機132一直通到地熱儲池14中。因此，在本實施例中，導管110a長約3公里，導管110b長1公里。本實施例的好處在于該注入井或各注入井無需作為單獨的鉆井從地平面開始鉆孔。
在圖3的另一個實施例中，從深井的井底鉆有多個與垂線成一定角度的注入鉆井110b(這又可以節(jié)省從地平面開始鉆多個井的費用)，因而，地熱儲池在直徑為X的范圍內(nèi)開有引流孔;在圖3的實施例中，X＝3公里。為方便起見，在開始的準備工作過程中，可以讓鉆桿穿過固定在深井側壁上的導向托架179中，各導向托架取豎向裝置形式，一般說來，在深井周圍成多角形地配置有足量的配套裝置供36個注入井用，在本實施例中，在地下2.5公里深度處，這些配套裝置的排列展寬成喇叭形，以適應深井122底部的朝外的斜坡123，即，斜坡123是從2.5公里標高處開始的。
外傾斜坡123在深井122井底形成擴大的室，作為能源室之用。在該能源室中有一個帶蒸汽出口或排汽口137的汽輪機136。該能源室還包括一個或多個分離器/除氣器139，它將加熱到210℃的液體送給汽輪機，而且，還連接到另一個注入井131，分離出來的水(處于或略低于沸點)即可通過注入井131泵送回地熱儲池14中再循環(huán)。和圖1中的實施例一樣，分離器/除氣器都通過輔助加熱室126加有來自生產(chǎn)井12的流體。
從圖2中可以看到，真空導管150的一部分是由深井122的井壁構成的。深井122是挖掘出來的成直線的垂直豎井，它一般延伸到地下2.5公里與3.0公里之間的深度;深井的橫截面最好是大得足以支撐除上述內(nèi)部豎井外的另一些內(nèi)部豎井(圖中未示出)，這些豎井一般包括窗口式提升籠的提升井，供能源室的通風用的上下通風豎井，而這種深井的實用直徑約為11米。鉆孔初期用作鉆桿導向托架的支架179可以再用作注入導管110a的支架。
使用時如果要起動，可先將基本給水量的水往下沿注入井泵送，將冷凝器154灌滿水，這時，汽輪機136的出口137是關閉的。抽出真空導管150中的空氣，使其中的壓力降到大氣壓以下，從而，使導管150變成真空豎井;將水泵出冷凝器154(但保留槽160和真空立管158中的水)時，出口137打開，于是，在地熱儲池14中(必要時也包括輔助加熱槽或容器126中)經(jīng)加熱過的一部分水以水蒸汽的形式從出口137出來，進入真空導管150底部，由于真空導管兩端之間存在著壓差，因而促使該水蒸汽往上流入真空導管中。
起動之后，在一般的裝置中是將水以例如900公斤/秒的流量沿注入井往下泵送，并在地熱儲池14中加熱到150℃左右;然后，在輔助加熱室126中進一步加熱到210℃，但是，由于所處壓力的緣故，水仍然基本上處于液態(tài)。通過分離器/除氣器139、汽輪機136和汽輪機出口137時，有大約15%的液體被轉(zhuǎn)化成水蒸汽，剩下的85%的、具有正好100℃(即，水在大氣壓下的沸點)或更低溫度的液體仍然保持水的狀態(tài);該剩余的水借助于泵和注入導管131從分離器139再循環(huán)回到地熱儲池14中，在注入導管131中，水與另一些往下注入井110a/110b中的新加的水混合。經(jīng)地熱加熱過的水“混合物”借助于五個或更多的成對注入/生產(chǎn)井返回到汽輪機136中，于是，在適當時候，蒸汽以接近900公斤/秒的流速(即，接近于沿注入井向下的質(zhì)量傳遞速率)從出口137涌出。蒸汽沿著真空導管150向上的質(zhì)量傳遞速率約為聲音在該(真空)壓力下在水蒸汽中速率的0.7倍左右，(若真空導管的橫截面不太大則)合適的最小流速為250米/秒。
水輪機132一般在進口壓力為454公斤/平方厘米(6500磅/平方英寸)和出口壓力為0.14公斤/平方厘米(2磅/平方英寸)的情況下輸出為12兆瓦。汽輪機在通過其中的閃蒸的蒸汽為900公斤/秒的情況下其輸出為28兆瓦。
對來自生產(chǎn)井的水可能帶來會給鍋爐和/或透平造成困難的溶鹽或其它物質(zhì)的現(xiàn)場，可以在鍋爐附近的深井中設置交換器，以預熱鍋爐水，通常是在“地熱”廢水再注入熱巖體系統(tǒng)的情況下預熱從冷凝器54、154回來的冷凝水。
實施例1(圖4)b為鍋爐，t為透平，c為冷凝器，p為泵。
要使壓力為22兆帕斯卡，溫度為750℃的1000公斤水蒸汽膨脹成0.002337兆帕斯卡的壓力。熵S和焓h的數(shù)值可以從各種工具書找到-例如MayhewY.R.和RogersG.F.C編寫的《流體的熱力學和傳遞性能》〔(Oxford)Basil.Blackwell出版社1977年版〕，特別是該書第8頁，其中列出了h和s在22兆帕斯卡(220巴)的值，于是，通過外推法得出在750℃下的h＝3930在750℃下的S＝6.891假設在透平中的膨脹是等熵膨脹，則透平出口處蒸汽濕度可由透平入口蒸汽的熵與透平出口蒸汽的熵之間的差值除以流體轉(zhuǎn)化為蒸汽的熵求出，即
(8.666-6.891)÷8.370＝0.212透平出口處的焓可由蒸汽的焓減去濕度與流體轉(zhuǎn)化為蒸汽時的焓的乘積求出，即2537.6-0.212×2453.7＝2017.4透平在傳遞流速為1000公斤/秒時的熱力學輸出功等于入口焓與透平出口焓的差值，即3930-2017.4＝1912.6(千焦/公斤)為確定鍋爐的負載，假設蒸汽是在透平的出口處在20℃下冷凝成20℃的水，且假設此冷凝水用作鍋爐的給水，則鍋爐給水的焓＝83.9鍋爐出輸?shù)撵识啓C進口的焓＝3930鍋爐的負載＝3930-83.9＝3846.1(千焦/公斤)＝3846.1兆瓦(蒸汽流量為1000公斤/秒時)。
為確定泵的功率，假設要把20℃，0.002337兆帕斯卡的1000公斤的水泵送成22兆帕斯卡的水，則泵功率＝壓力×容積流量＝壓力×重量流量/密度＝(22-0.002337)×1兆＝22兆(帕斯卡)凈熱功率＝透平功率-泵功率＝1912.6-22＝1890.6(兆瓦)
從圖5中可以看到，真空豎井252是用以將水蒸汽在高度差H下從透平出口237往上傳送到真空管冷凝器254中的。水泵258經(jīng)由熱交換器261給鍋爐259供水。泵263從生產(chǎn)管線264抽取經(jīng)地熱加熱過的水并促使它在熱交換器261中流動，然后，沿注入井265往下流動。透平236驅(qū)動著發(fā)電機266。透平236具有第一再加熱管線267和第二再加熱管線268。對發(fā)電站循環(huán)過程的一些假設煤的熱值36兆焦/公斤蒸汽/水在鍋爐和透平中的循環(huán)流速1000公斤/秒鍋爐效率90%透平/發(fā)電機效率75%泵效率90%濕度(低壓膨脹端)10%真空豎井的高度H2公里透平的輸入蒸汽-進口溫度500℃-進口壓力38兆帕斯卡，鍋爐給水-進口溫度225℃-進口壓力38兆帕斯卡實施例2本實施例涉及圖5的裝置。各系統(tǒng)值適合于不同的透平排氣條件，即，透平出口溫度為35，40，45，50，70℃(對應于0.00536，0.00737，0.00957，0.0123和0.0312兆帕斯卡的出口壓力)。
所需要的泵258的理論功率(23兆瓦)是根據(jù)容積流率和泵255兩端的壓降計算出來的，即，1000×(38-15)千瓦。所述15兆帕斯卡是從2公里落差的靜壓位差(即2×9.81＝18.62兆帕斯卡)減去3.5兆帕斯卡的排水管在流速為1000公斤/秒時的摩擦損失(假設三個管的管徑為225毫米)近似得到的。
假設地熱系統(tǒng)的泵送功率為17兆瓦，因此，泵的總功率理論值為17+23＝40兆瓦，這就是說，在90%效率下的(附加)吸入功率為44.4兆瓦。
圖8描出了兩級再熱系統(tǒng)的焓h與熵s的關系曲線。透平的進口溫度為500℃，下面的兩條線分別表示100%和10%的濕度。
焓差的和為(A-B)+(C-D)+(E-F)千焦/公斤該循環(huán)的熱功率輸出TPO等于蒸汽流率(公千/秒)與焓差的和的乘積，因此將各值代入得出TPO＝1000×〔(2942.8-2807)+(3239-2649.2)+(3437-2322.7)〕＝1875.9兆瓦因此，發(fā)電量(效率75%)為1406.9兆瓦。
加到該循環(huán)的理論供熱量等于流率與焓值的乘積。該焓值等于(圖8)A點處的焓與F點處的焓之間的差值，加上C與B之間的焓差值以及E與D之間的焓差值，而根據(jù)已知的各值則為1000×〔(2942.8-146.6)+(3239-2807)+(3473-2649.2)〕即4052.1兆瓦。
地熱部分等于熱交換器的鍋爐側與冷凝器側之間的焓差，而根據(jù)各假設條件的已知值，等于972-108.8即867.2兆瓦。
因此，加到該循環(huán)中的外部熱量理論值等于上述所加的理論熱量減去地熱部分，即4052.1-867.2＝3184.8兆瓦。
實際所加的熱量等于3184.8/90%＝3538.7兆瓦。
因此，耗煤量為3538.7×1000×3600/36×1000，即，353.87噸/小時。
每兆瓦發(fā)電量的耗煤量＝353.87/1362.5＝0.2596噸/小時。
采用這種構形時，各有關數(shù)據(jù)如下(A)透平出口可利用的發(fā)電量所需要的可利用的溫度熱功率泵功率功率351875.91406.944.41362.5401828137144.41326.6451795.81346.844.41302.5501736.61302.544.41258.1701574.31180.744.41136.3
加熱器的地熱加熱器(B)B/A理論要求值部分凈要求值耗煤量4052867.23184.8353.860.25963993.6846.73146.9349.660.26353950.5825.33125.2347.20.26663880.5804.63076341.780.27163674720.92953.1328.10.2887在本實施例中，因為從電網(wǎng)提取的驅(qū)動泵機用的(附加)功率在各情況下均為44.4兆瓦，所以，發(fā)電量在各情況下要減去此值以求出可利用的功率(兆瓦)。耗煤量以噸為單位。
實施例3本實施例涉及圖6的裝置。假設溫度和壓力與實例2的一樣，因而，所發(fā)出的電量與(實施例2)各對應透平出口溫度的發(fā)電量相同。但是，在提供超過44.4兆帕斯卡的5公里流體靜壓位差的情況下，就不需要從電網(wǎng)上提取附加功率供泵258使用，因而，可利用的凈功率等于發(fā)電量。此外，對加熱器的要求也和實施例2對應的透平出口溫度的一樣，但是，由于沒有地熱部分，故外部部分應提供所有所需要的熱量;因而，耗煤量增加，耗煤量與凈功率輸出的比值則照舊。
透平出口(A)外加熱器(B)B/A溫度凈功率要求耗煤量351406.74052450.20.32004018713993.6443.730.3236451346.83950.5438.940.3259501302.53880.5431.20.3311701180.73674408.20.3457實施例4各假設條件與實施例2的相同，但涉及圖7的裝置。
給定兩個不相上下的透平出口溫度，即，50℃和70℃。這里只比較了這些較高的出口溫度，因為冷凝器與透平同標高，因而，冷卻劑照舊。
這些透平出口溫度下的發(fā)電量與實施例2/3的一樣，但所要求的泵的理論功率是38兆瓦(即，應從90%效率下的實際需用功率42.2兆瓦減去某值)。加熱器的理論要求值與實施例3的相同，因而，實際耗煤量照舊。但耗煤量與凈功率輸出的比值比實例2/3的低。
透平出口發(fā)電量泵功率(A)加熱器(B)B/A溫度凈功率理論功率耗煤量501302.542.21260.33880.5431.170.3421701180.742.21138.53674408.220.3586
顯然，在冷凝器的標高顯著高于透平標高，因而，也顯著高于鍋爐標高的情況下，本發(fā)明的真空豎井的利用提供了相當大的流體靜壓位差，即，鍋爐入口處的輸入壓力。透平兩端的高的壓力差使得有可能在沒有預計的高附加泵耗情況下得到高的透平輸出。
權利要求
1.一種包括汽輪機的發(fā)電站，該汽輪機與冷凝器相連接，該發(fā)電站的特征在于汽輪機通過真空豎井與冷凝器相連接，該真空豎井從汽輪機向上延伸超過200米的垂直距離。
2.一種發(fā)電站包括具有水進口導管和蒸汽出口導管的鍋爐，具有蒸汽入口和蒸汽出口的汽輪機，具有蒸汽進口和液體出口的冷凝器，汽輪機的蒸汽出口的標高低于冷凝器蒸汽進口的標高，汽輪機的蒸汽出口由真空密封導管連接到冷凝器的蒸汽進口，該發(fā)電站的特征在于所述真空導管是向上延伸的傳送蒸汽的真空豎井，該豎井的垂直高度超過200米。
3.如權利要求1或2所述的發(fā)電站，其特征在于所述豎井的垂直高度在2公里至30公里的范圍內(nèi)。
4.如權利要求1或2所述的發(fā)電站，其特征在于所述真空豎井橫截面的最小尺寸為2.75米，所述最小尺寸在汽輪機附近。
5.如權利要求1或2所述的發(fā)電站，其特征在于所述真空豎井在冷凝器附近的橫截面尺寸大于在汽輪機部分的橫截面尺寸。
6.如權利要求1或2所述的發(fā)電站，其特征在于所述汽輪機安置在地平面底下超過1公里的地方，以及所述冷凝器安置在地平面上方也是超過1公里的地方。
7.如權利要求1或2所述的發(fā)電站，其中，汽輪機由鍋爐供以帶壓的流體，該發(fā)電站的特征在于配備有一個熱交換器，用以接收用地熱加熱過的流體以預熱準備加到鍋爐的水，該熱交換器安置在鍋爐和汽輪機附近。
8.一種發(fā)電的方法，包括適當安置冷凝器，使其蒸汽進口與汽輪機的出口相連接，該方法的特征在于所述冷凝器安置在汽輪機上方至少200米的地方，以及所述冷凝器由真空豎井連接到汽輪機上，不斷從冷凝器中抽取冷凝液以促使真空豎井中的蒸汽流向冷凝器。
9.如權利要求8所述的發(fā)電方法，其特征在于在所傳送蒸汽的真空壓力下，蒸汽的流速在聲音在水蒸汽中速度的0.1至0.75的范圍內(nèi)。
10.如權利要求8所述的發(fā)電方法，其特征在于所述真空豎井中的蒸汽的壓力在0.0003283至0.099兆帕斯卡的范圍內(nèi)，溫度在5至99.9℃的范圍內(nèi)。
全文摘要
一種蒸汽動力裝置，包括汽輪機和冷凝器，汽輪機排出的蒸汽即在冷凝器中冷凝，冷凝器的標高比汽輪機的標高至少超過200米，最好比汽輪機的標高超過若干公里。汽輪機由真空密封豎井連接到冷凝器上，適宜將廢汽以高達聲音在蒸汽中速度的0.75的蒸汽速率傳送到冷凝器。不斷地從冷凝器中抽出冷凝液，以便既保持真空度，又促使廢汽高速而連續(xù)地進行質(zhì)量傳遞。
文檔編號F24J3/08GK1033677SQ8810819
公開日1989年7月5日 申請日期1988年11月25日 優(yōu)先權日1987年11月26日
發(fā)明者達雅·蘭古特·森那納雅基 申請人:達雅·蘭古特·森那納雅基