專利名稱：：利用低位熱能的汽輪機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型利用低位熱能的汽輪機(jī)組，系以低位熱能為熱源的蒸汽動力機(jī)?，F(xiàn)在的蒸汽機(jī)均以水作工質(zhì)，因水沸點高，而它的熱源必須很高的溫度。所以，不但大量的低位熱能如工廠的廢熱汽、氣，熱煙，熱水以及低位地?zé)岬人荒芾?，而且它所產(chǎn)生的廢汽，廢煙溫度也高，而浪費了能源。本實用新型的目的，是提供一種利用低位熱能的汽輪機(jī)組，使大量的廢熱得以利用。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一.選用沸點較低，臨界溫度適宜，飽和蒸汽壓和蒸汽比容較大。耗熱少，無毒，不燃爆，不腐蝕金屬，與潤滑油不起反應(yīng)且價低的物質(zhì)，作此汽輪機(jī)組的工質(zhì)。現(xiàn)在雖尚未發(fā)現(xiàn)完全符合上述條件的物質(zhì)，但現(xiàn)已有多種物質(zhì)如氨，二氧化硫，氟利昂－－－21二氧化氮等，都有沸點較低，臨界溫度適宜，飽和蒸汽壓在攝氏百度內(nèi)就很高，作功的單位耗能量比水低，無水時幾乎不腐蝕鋼鐵，與潤滑油不起反應(yīng)等優(yōu)點、，雖然它們有著、有的有毒，有的能燃爆而且價都高的缺點，但是，只要增加防范其缺點的設(shè)備和措施，是可作此汽輪機(jī)組工質(zhì)的。這類物質(zhì)中，因氨在各大型冷庫普遍以它作制冷劑，故氨的物理化學(xué)性質(zhì)是廣為人知的；而且在這類物質(zhì)中氨的價格最低，所以，現(xiàn)以氨作此機(jī)組的工質(zhì)來說明此機(jī)組的優(yōu)點和構(gòu)造概況?，F(xiàn)將氨與水的物理性質(zhì)中有關(guān)部分列表對比于下氨與水在同溫下的飽和蒸汽壓對比表</tables>氨與水在同壓下飽合蒸氣體積及含熱量對比表</tables>由上表可見氨在攝氏百度內(nèi)的飽和蒸汽壓就很高，氨與水相同溫度的飽和蒸汽壓，在30℃上下，氨比水高兩三百倍，在100℃上下高數(shù)十倍。所以，以氨作工質(zhì)的蒸汽機(jī)，在冬季50℃上下，在夏季80℃上下的熱源就可利用作機(jī)械功；而以水作工質(zhì)的蒸汽機(jī)則不能利用。由上表還可看出氨與水在相同汽壓下同體積的飽和蒸汽需熱量，氨低于水。所以，工質(zhì)氨不但能利用低位熱能作功，而且比水工質(zhì)熱效率高。二，根據(jù)工質(zhì)的性質(zhì)，確定汽輪機(jī)組的構(gòu)造和防范措施。1、因氨有毒(空氣中含容積的0.5％氨汽，能毒傷人、畜，液氨接觸皮膚，則生凍傷)，易燃爆(氨汽中含空氣占容積的16％遇明火或630℃以上的溫度則燃爆)，且比水價殊高，所以，必須搞嚴(yán)密封閉的工質(zhì)循環(huán)作功系統(tǒng)，使工質(zhì)在循環(huán)作功的過程中不泄漏于系統(tǒng)外。其辦法是將具有嚴(yán)密封閉的汽化器、過熱器、汽輪、液化器、空氣分離器、氨水罐、水。氨分離器，氨循環(huán)泵，自動調(diào)節(jié)閥和其他控制儀器等通過或接觸氨或氨汽的器部件，均用管道密封連接。另外，給汽輪和氨循環(huán)泵共加一個密封外殼，僅使汽輪軸輸出功的一端和氨循環(huán)泵軸接受動力的一端，以動密封件密封的伸出密封外殼。(氨循環(huán)泵既可用汽輪帶動，也可用電動機(jī)帶動)。因氨極易溶于水，且溶解度極高，為進(jìn)一步保證氨不泄漏于系統(tǒng)外，除給這兩端軸用動密封件密封外，再在其外共加一個水封箱。此水封箱上面以管道與適當(dāng)高位的常溫常壓水罐接通，下面以管道加閥門與水，氨分離器接通，使此水罐的水不斷地，適量的注入水封箱，從而將溶有氨的水壓入水，氨分離器，還為了使水封箱的水不與軸承上的潤滑油接觸，將水封箱在軸承的周圍向外凸出，而使水封箱在軸承的部位與軸承有適當(dāng)?shù)木嚯x。2、因氨的正常沸點為－33.4℃，所以要使它液化，除需在液化器的氨管外，有溫度盡量低的循環(huán)水或制冷劑冷卻外，還須給氨汽加高于氨冷卻溫度對應(yīng)的壓力3至5個大氣壓。這個壓力來源于汽輪機(jī)作功控留的余壓，這個余壓要根據(jù)氨的冷卻溫度調(diào)動。3、因氨常含水分，氨如含水既腐飽機(jī)組，又降低熱效率。所以須使氨的含水量低于0，2％而須及時排出過量的水。因水的液化點高，水汽在液化器它先液化，但它液化后的水溶有氨，又因溶有氨的水－－氨水、比液氨重，所以，在液化器前下部設(shè)一氨水罐，氨水則自流其中，并以管道加閥門由氨水罐下部與設(shè)在其側(cè)面偏下的水，氨分離器的下部接通，人工或自控將氨水適時放入水，氨分離器。因氨在水中的溶解度與溫度成反比，與壓力成正比，在常壓下，每單位重量的水，在溫度(℃)0.10.30.50.80.98時，溶解氨的重量分別為0.87.0.63.0.40.0.23.0.15.0.08.所以，要將進(jìn)入水，氨分離器的氨水加熱到90℃左右，并控制氨水進(jìn)入水，氨分離器的量，以保持器內(nèi)處于常壓，而使由液化器和水封箱來的氨水中絕大部分的氨分離出來，然后將氨汽由分離器上部以氨泵經(jīng)管道壓入氨的液化器中部；再將含氨很少的氨水，由分離器下部以人工或小水泵送入水封箱的水罐。如有多余的水，則另行排放。4、在這個循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)，有時會進(jìn)入空氣，如進(jìn)入的空氣量達(dá)到氨汽容積的16％以上，不但遇明火或630℃以上的高溫則燃爆，面且還降低熱效率；所以，要嚴(yán)防空氣侵入，并及時排出空氣。因空氣的液化點比氨低很多，在氨液化時，空氣并未液化；又因空氣比液氨輕，所以，為排除空氣要在液化器后上部設(shè)一與液化器相通的，上設(shè)放氣閥門并能顯示其中空氣量的空氣分離器，以便適時放出空氣。5、氨和水一樣，其飽和蒸汽壓是隨著溫度的升高而升高，而且，溫度越高，其壓力升高的幅度越大。但其汽化熱卻是隨著溫度的升高而遞減、至其臨界溫度則無汽化熱。因此，在蒸汽的溫度和壓力大幅度的升高后，其需熱總量卻減少。所以，溫度越高其熱效率也越高。據(jù)此情況，如熱源溫度低，不能給工質(zhì)加熱到臨界溫度以上時，則應(yīng)用適量的其他高溫?zé)嵩?包括燃料)給此低溫?zé)嵩醇訜?。因氨是可燃物、系統(tǒng)內(nèi)有時含有空氣，而且它有時泄漏于系統(tǒng)外，所以，給它的低溫?zé)嵩瓷郎氐姆秶瑧?yīng)遠(yuǎn)離其630℃的燃點。如熱源是水蒸汽，應(yīng)控制在550℃以內(nèi)，如是煙或空氣，應(yīng)控制在350℃以內(nèi)，而且須在氨的加熱室以外加熱。為了確保安全，應(yīng)在氨的加熱室熱源進(jìn)口處，裝有自動控溫報警器。為了充分利用熱源熱，應(yīng)使熱源汽，氣在設(shè)有導(dǎo)流板的加熱室，先給過熱器加熱后，再給汽化器加熱，即是使熱源汽，氣在加熱室與管內(nèi)的氨反向流動。6.如利用的熱源，系廢煙，則應(yīng)在加熱室外先除塵。而且必須與廢熱汽，氣熱源分開用。如廢熱煙的溫度低，則只使它給汽化器低溫部分加熱，又因煙的溫度在低于露點時，它有強(qiáng)烈的腐蝕性，所以如利用溫度低于露點的煙氣給汽化器加熱，汽化器宜用不銹耐酸鋼制成。本實用新型，因能利用以水作工質(zhì)的蒸汽機(jī)所不能利用的低位熱能，所以它可利用火電廠和化工廠的余熱以及地?zé)岬茸鳈C(jī)械功；而且比以水作工質(zhì)的蒸汽機(jī)熱效率高。還因為以燃料燃燒為熱源的蒸汽機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)，在膨脹作功后，其廢汽，廢煙雖然溫度下降，但其廢汽，廢煙中所含的熱量，比燃料所產(chǎn)的熱量只減少了不到百分之十的散熱損失和灰渣物理熱損失，其余熱量仍含于廢汽，廢煙中，至于蒸汽機(jī)的廢煙溫度下降的原因，除百分之幾的散熱損失外，其余熱量是傳給了蒸汽，蒸汽機(jī)的蒸汽或燃?xì)廨啓C(jī)的燃?xì)?，膨脹作功后溫度下降的原因，除百分之幾的散熱損失外，是膨脹作功后，由比熱值低的定容比熱，變?yōu)楸葻嶂蹈叩亩▔罕葻岬木壒?。由膨脹作功前蒸汽的溫度×質(zhì)量×定容比熱＝膨脹作功后的溫度×質(zhì)量×定壓比熱×散熱損失率，就可證明這一事實。所以高壓汽、氣作功，是其膨脹力的轉(zhuǎn)換，并非熱量的轉(zhuǎn)換。因此，其燃料的燃燒熱，在蒸汽機(jī)作功后的廢汽和廢煙中，在燃?xì)廨啓C(jī)作功后的廢燃?xì)庵芯院邪俜种攀陨系臒崃?。其廢汽、氣、廢煙如以本機(jī)組再利用發(fā)電，可再產(chǎn)1／3左右的電。如將火電廠，化工廠等的廢熱汽、氣、熱煙以及地?zé)岬龋员酒啓C(jī)組利用作功，不但可節(jié)約大量的燃料，減少排放煤灰的運輸和占地，而且還可減少燃料煙氣的污染大氣。本汽輪機(jī)組所用的工質(zhì)－氨，雖然有毒，易燃爆和價高，因采取了以上多種措施，而可避免泄漏和燃爆。所以，既可不毒傷操作人員，得以安全生產(chǎn)，又可使工質(zhì)損耗極微。即使發(fā)生微量的泄漏，可加強(qiáng)通風(fēng)或噴水排除。還因氨極易溶于水，排入大氣微量的氨，遇雨則被雨水溶解為氨水氮肥，所以，也不污染大氣。盡管如此，亦須作好安全防護(hù)工作。如上所述，以低沸點，高汽壓，耗熱少的物質(zhì)作蒸汽輪機(jī)的工質(zhì)，是利用廢熱——低位熱能作功的好途徑。本實用新型的構(gòu)造及運轉(zhuǎn)概況，以。圖1，系本實用新型的構(gòu)造示意圖。本實用新型汽輪機(jī)組的工質(zhì)——氨，經(jīng)截止閥(1)灌入汽化器(2)受熱汽化后，經(jīng)管道和止回閥(3)進(jìn)入過熱器(4)過熱后，經(jīng)管道和截止閥(5)進(jìn)入汽輪機(jī)(6)膨脹作功并留有適當(dāng)壓力的氨汽，經(jīng)管道進(jìn)入液化器(7)，在一定壓力下經(jīng)冷卻液化后，經(jīng)管道由循環(huán)高壓泵(8)經(jīng)止回閥(9)壓入汽化器(2)后，再行如上循環(huán)運轉(zhuǎn)。熱源汽或氣順管道由過熱器(4)的末端，進(jìn)入設(shè)有導(dǎo)流板(圖中未畫出)的加熱室(10)，先給過熱器(4)，后給汽化器(2)加熱后排入大氣。冷卻氨汽的冷卻水(或制冷劑)經(jīng)管道以循環(huán)泵(11)由水冷卻器(12)壓入液化器冷卻室(13)，而后又經(jīng)管道返回水冷卻器(12)后，再行循環(huán)運轉(zhuǎn)。液化器(7)內(nèi)的空氣進(jìn)入其后部的空氣分離器(14)后，適時經(jīng)其放氣閥(15)放入大氣。高位的常壓常溫水罐(16)的水，經(jīng)管道由汽輪軸和氨循環(huán)泵軸的水封箱(17)的上部進(jìn)入其中；在水封箱(17)溶有氨后，由水封箱(17)的下部經(jīng)管道和截止閥(18)進(jìn)入水、氨分離器(19)。氨汽中的水汽、在液化器(7)的前部凝結(jié)成含氨的氨水后，經(jīng)管道進(jìn)入氨水罐(20)，由氨水罐(20)的下部經(jīng)管道和截止閥(21)進(jìn)入水、氨分離器(19)。由液化器(7)和水封箱(17)來的含有氨的水，在水、氨分離器(19)分離后，將分離出含氨很微的水，由分離器(19)下部的放水閥(22)以人工或小水泵送入水封箱的水罐(16)。多余的水則另行排放。將分離出的氨汽以小泵(23)，由水、氨分離器(19)上部的截止閥(24)上面，經(jīng)管道壓入液化器(7)的中部，進(jìn)入氨的循環(huán)作功系統(tǒng)。(25)係汽和氨循環(huán)泵共用的密封外殼。權(quán)利要求1.本利用低位熱能的汽輪機(jī)組，系蒸汽動力機(jī)，其特征是利用比現(xiàn)在的蒸汽機(jī)所用的工質(zhì)-水、沸點低、飽和蒸汽氣壓高、耗熱少的物質(zhì)作工質(zhì)；主要以水工質(zhì)不宜或不能利用的低位熱能為熱源，并使工質(zhì)在嚴(yán)密封閉的系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)作功。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽輪機(jī)組，其特征是利用比水沸點低，飽和蒸汽汽壓高，耗熱少的物質(zhì)作工質(zhì)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽輪機(jī)組，其特征是主要以水工質(zhì)不宜或不能利用的低位熱能為熱源。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽輪機(jī)組，其特征是，工質(zhì)在嚴(yán)密封閉的系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)作功。專利摘要本利用低位熱能的汽輪機(jī)組，系蒸汽動力機(jī)?，F(xiàn)在蒸汽機(jī)以水作工質(zhì)，因水沸點高，大量低位熱能它不能利用；又因它的廢汽、煙溫度高，也浪費能源。本機(jī)以低沸點、高汽壓、耗熱少、不腐蝕鋼鐵的物質(zhì)作工質(zhì)，不但可利用低位熱能，且熱效率高。因此類工質(zhì)或有毒、或易燃且價高，而使工質(zhì)在密封系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)作功，以免工質(zhì)泄漏而損耗和毒傷工人。還依工質(zhì)其他性質(zhì)、加相應(yīng)的措施。本機(jī)利用火電廠的廢汽、煙可再產(chǎn)1/3左右的電，可以其它大量廢熱作功，而節(jié)約能源，減少排灰和煙污大氣。文檔編號F01K25/00GK2089073SQ9120838公開日1991年11月20日申請日期1991年5月9日優(yōu)先權(quán)日1991年5月9日發(fā)明者李桂霖申請人:李桂霖