一种蒸汽发电设备的制造方法
一种蒸汽发电设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及蒸汽发电领域，具体地，涉及火力发电、核能发电等过程中，利用 蒸汽发电的设备。
【背景技术】
[0002] 目前，我们利用的电能，主要来自于火力发电、核能发电。而火力发电、核能发电， 都是水在密闭空间内吸收煤炭等化学能燃烧后或核能裂变后释放的热量汽化，产生高温高 压的蒸汽（即高能蒸汽），再由高能蒸汽驱动汽轮机转化为机械能，由机械能驱动发电机组 发电。目前这个能源转化过程，至少存在以下不足：
[0003] 1、效率低：在火力发电过程中，即使采用超临界技术，蒸汽压力可以达到几十兆 帕，温度能达到600摄氏度左右，发电效率较高也只能达到50%左右；核能发电，由于受到 安全系数的影响，蒸汽压力不能很高，发电效率只能达到34%左右（我国大亚湾核电站实 测值就只有34% )。能源的发电效率非常低，热水排放造成的热污染、碳排放造成的空气污 染特别严重，能量浪费很大。主要原因是高能蒸汽转化为机械能的设备一一汽轮机的转化 效率太低，至今所能达到的最高效率也只有50%左右；
[0004] 2、成本高：火力发电为了提高效率，往往采用提高蒸汽的温度和压力的方法，从而 使设备材料要求耐高温，高强度，对设备要求提高。从而使设备投资成本高；目前我国超临 界设备机组的主要材料基本都靠进口，价格昂贵；
[0005] 3、安全系数低：设备运行在超临界工况，高温高压，一旦出现事故将非常的危险； 运行过程中为了保证安全，人力和设备的投入也大大提高；
[0006] 4、维修维护费用高：汽轮机工作时运行在高温、高压、高速的工况下。为了减少泄 漏等其它损失，提高效率，机械部件的加工精度和安装精度要求非常高，从而提高了日常的 维修维护费用。
[0007] 5、不经济、环保：高能蒸汽转化效率低下，即造成能源浪费，也增加了碳排放和热 污染，破坏生态环境。
[0008] 然而，水力发电中用的水轮机，水的势能转化为机械能的效率非常高，至今最高可 以达到95%以上的转化率。如果火力发电或核能发电时，采用水轮机取代汽轮机，将大大提 高了能源的利用效率。 【实用新型内容】
[0009] 本实用新型的目的是：克服【背景技术】的不足，提供一种蒸汽发电设备，通过高能 蒸汽转化单元一（6)、高能蒸汽转化单元二（9)、高能蒸汽转化单元三（10)交替循环工作， 将高能蒸汽的压力能转化为水的动能，再用水轮机将水的动能转化为机械能带动发电机组 发电，由于水轮机的工作效率大大高于汽轮机的工作效率，从而使高能蒸汽的发电效率大 大提高，从而无需运行在超临界工况，即可达到很高的发电效率，从而使设备成本降低，运 行维护成本降低，且更安全可靠；从而节约了能源，减少碳排放和热污染；从而保护生态环 境。
[0010] 本实用新型的具体技术方案如下：所述的一种蒸汽发电设备包括蒸汽发生器 (5)、高能蒸汽转化单元一（6)、高能蒸汽转化单元二（9)、高能蒸汽转化单元三（10)、水轮 机（13)、发电机组（14)、蒸汽冷凝器（11)、补水泵（17)、补水及系统排水阀（12)、蒸汽发生 器补水阀（24)等。如图1所示。
[0011] 所述蒸汽发生器（5)，是产生高温高压蒸汽的设备。是封闭容器内的水通过吸收煤 炭等化学能燃烧放出的热量或核能裂变放出的热量，然后汽化产生高温高压的蒸汽。设置 有蒸汽发生器补水口（18)、蒸汽发生器出口（19)，蒸汽发生器出口（19)处还设置有压力表 (15)〇
[0012] 所述高能蒸汽转化单元一（6)，包括储水罐（3)，在罐内装有水或蒸汽；在罐外装 有液位计（16);在罐内水面上设有隔热浮塞（4)，隔热浮塞（4)是导热率非常低且轻质的材 料制作（如绝热塑料、发泡材料、矿物棉压制等等），它浮在水面上，随水面的升降而升降， 使罐内汽相和液相热隔离；设有蒸汽加压阀（7)和蒸汽泄压阀（8)与储水罐（3)气相空间 连通；设有进水阀（1)和排水阀（2)与储水罐（3)液相空间连通。
[0013] 所述的蒸汽冷凝器（11)，是一种高温高压的蒸汽的冷凝成水的装置。设有蒸汽入 口（22)、冷凝水出口（23)、循环冷却水出口（20)、循环冷却水入口（21)。冷却水通过循环 冷却水入口（21)进入，在蒸汽冷凝器（11)内与从蒸汽入口（22)进入的高温蒸汽进行热交 换后，从循环冷却水出口（20)排出。高温蒸汽与冷却水热交换后降温降压而冷凝成水。
[0014] 所述的补水泵（17)是将蒸汽冷凝器（11)内的冷凝水泵到蒸汽发生器（5)内的装 置。入口与蒸汽冷凝器（11)的冷凝水出口（23)相连接，出口与蒸汽发生器补水口（18)相 连接。
[0015] 所述的水轮机（13)是将流动的水转化为机械能的装置。
[0016] 所述的发电机组（14)，是将机械能转化为电能的装置。
[0017] 进一步，高能蒸汽转化单元一（6)、高能蒸汽转化单元二（9)、高能蒸汽转化单元 三（10)为三个完全相同的单元，它们的蒸汽加压阀（7)入口并联后与蒸汽发生器（5)的蒸 汽发生器出口（19)相连；它们的蒸汽泄压阀（8)出口并联后与蒸汽冷凝器（11)的蒸汽入 口（22)相连；它们的进水阀⑴入口并联后与水轮机（13)的出口相连；它们的排水阀（2) 出口并联后与水轮机（13)的入口相连。
[0018] 进一步，补水泵（17)的进口与冷凝水出口（23)连接，补水泵（17)的出口与蒸汽 发生器补水口（18)连接。蒸汽发生器（5)、高能蒸汽转化单元一（6)的蒸汽加压阀（7)和 蒸汽泄压阀（8)及储水罐（3)、蒸汽冷凝器（11)、补水泵（17)连接组成封闭的蒸汽循环回 路。蒸汽循环回路实现以下循环：蒸汽发生器（5)产生的高能蒸汽，通过高能蒸汽转化单元 (一）（6)等将压力能量传递出去以后，进入蒸汽冷凝器（11)降温降压，冷凝成水，再由补水 泵（17)抽到蒸汽发生器（5)继续产生高能蒸汽。
[0019] 进一步，高能蒸汽转化单元一（6)的进水阀（1)和排水阀（2)及储水罐（3)、水轮 机（13)连接组成封闭的水循环回路。
[0020] 使用本实用新型的一种蒸汽发电设备工作过程是：高能蒸汽转化单元一（6)、高 能蒸汽转化单元二（9)、高能蒸汽转化单元三（10)相互配合工作，将蒸汽发生器（5)产生的 高压的蒸汽的压力能，转化为水流动的动能，流动的水经过水轮机（13)转化为机械能，水 轮机（13)再带动发电机组（14)发电产生电能。
[0021] 实现高能蒸汽到机械能的转化，高能蒸汽转化单元一（6)，高能蒸汽转化单元二 (9)及高能蒸汽转化单元三（10)都经过以下步骤：
[0022] 进入工作前所有阀门都关闭。
[0023] 第1步、储水罐（3)加水：打开蒸汽泄压阀（8)和进水阀（1)，水通过进水阀（1)从 储水罐（3)的底部进入储水罐（3)内，并将隔热浮塞⑷顶起；
[0024] 第2步、储水罐（3)加压排水：关闭蒸汽泄压阀（8)和进水阀（1)，打开蒸汽加压 阀（7)，使蒸汽发生器（5)产生的高压蒸汽的压力作用在隔热浮塞（4)上，隔热浮塞（4)将 压力传导到储水罐（3)内的水里，使水具有了势能；再打开排水阀（2)，储水罐（3)内的水 在高压蒸汽的作用下，通过排水阀（2)排出流动而产生动能，带动水轮机（13)做功，输出机 械能；同时，隔热浮塞（4)随着水面的下降而降低；
[0025] 第3步、储水罐⑶泄压：当水排完以后，关闭蒸汽加压阀（7)和排水阀（2)，打开 蒸汽泄压阀（8)，将储水罐（3)内压力泄放完，为进入第1步做准备；当压力泄放完后打开 进水阀（1)，再进入第1步给储水罐（3)加水。
[0026] 每个高能蒸汽转化单元如此反复顺序循环，交替配合工作，即完成高能蒸汽到机 械能的转换功能。
[0027] 一种蒸汽发电设备，至少不少于三个相同的高能蒸汽转化单元一（6)并联交替配 合使用，才能完成高能蒸汽到机械能的连续转化，如图1所示。
[0028] 表1表示高能蒸汽转化单元一（6)、高能蒸汽转化单元二（9)、高能蒸汽转化单元 三（10)交替配合循环工作过程。
[0029] [表 1]
[0031] 进入工作之前，应将高能蒸汽转化单元二（9)的储水罐（3)应通过补水及系统排 水阀（12)充满水，且蒸汽发生器（5)出口应达到设定压力。
[0032] 如表1，先进行a循环工作：高能蒸汽转化单元二（9)工作在第2步一一加压排水； 排出的水经过水轮机（13)做功后，进入高能蒸汽转化单元一（6)，其工作在第1步一一加 水；高能蒸汽转化单元三（10)工作在第3步，为下一循环步骤一一第1步加水做准备；
[0033] 如表1再进行b循环工作：高能蒸汽转化单元一（6)工作在第2步一一加压排水； 排出的水经过水轮机（13)做功后，进入高能蒸汽转化单元三（10)，其工作在第1步一一加 水；高能蒸汽转化单元二（9)工作在第3步，为下一循环步骤一一第1步加水做准备；
[0034] 如表1最后进行c循环工作：高能蒸汽转化单元三（10)工作在第2步一一加压排 水；排出的水经过水轮机（13)做功后，进入高能蒸汽转化单元二（9)，其工作在第1步一一 加水；高能蒸汽转化单元一（6)工作在第3步，为下一 循环步骤一一第1步加水做准备；
[0035] 到此，一个工作循环过程完成，又进入a循环，开始一个新的循环过程。如此往复 循环，使水轮机（13)连续做功，带动发电机组（14)连续发电。
[0036] 采用上述技术方案的技术要点在于：
[0037] 1、不少于三个（可以是四个或更多）高能蒸汽转化单元一（6)(即：高能蒸汽转化 单元二（9)、高能蒸汽转化单元三（10) -起）的交替配合循环工作，连续将高能蒸汽转化为 水的动能，再用水轮机（13)将水的动力转化为机械能驱动发电机组（14)发电；
[0038] 2、储水罐（3)内，液相和汽相之间应有隔热浮塞（4)，使气相、液相热隔离，使循环 的水不因热传导而升温过快产生气化以及蒸汽因降温而降低压力；同时储水罐（3)内外壁 做保温，以减少热损失；
[0039] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
[0040] 1、尚能蒸汽转化效率提尚：现有技术米用效率低下的汽轮机（效率最尚在50%左 右）利用高能蒸汽发电，而本实用新型采用高效率的水轮机（效率最高达到95%以上）驱 动发电机组（14)发电，从而使高能蒸汽的利用率大大提高，除去设备的损耗，至少也能提 高高能蒸汽利用率30%以上。
[0041] 2、高能蒸汽转换设备投资减少：现有火电和核电等技术中，汽轮机为了提高效率， 采用超临界技术，甚至超超临界技术，使汽轮机及相关设备在600摄氏度和几十兆帕的工 况下工作，从而使各设备设计制造时对材料的要求和机械加工精度要求、安装要求、运行维 修维护的要求都大大提高，从而提高了机组的投资和运行成本；但是，本实用新型采用高效 率的水轮机（13)，在同等效率时，温度和压力大大降低，从而使设备投资和维护费用更省， 运行更安全可靠。
[0042] 3、由于本实用新型能量转化效率的提高，使能源的利用率大大提高，从而大大节 约了能源，减少碳排放，保护了环境。
【附图说明】
[0043] 图1为一种蒸汽发电设备流程图；
[0044] 1-进水阀2-排水阀3-储水罐4-隔热浮塞5-蒸汽发生器
[0045] 6-高能蒸汽转化单元一 7-蒸汽加压阀8-蒸汽泄压阀9-高能蒸汽转化单元
[0046] 10-高能蒸汽转化单元三11-蒸汽冷凝器12-补水及系统排水阀13-水轮机
[0047] 14-发电机组15-压力表16-液位计17-补水泵18-蒸汽发生器补水口
[0048] 19-蒸汽发生器出口 20-循环冷却水出口 21-循环冷却水入口
[0049] 22-蒸汽入口 23-冷凝水出口 24-蒸汽发生器补水阀
【具体实施方式】
[0050] 下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
[0051] 本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥 的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0052] 本说明书（包括任何附加权利要求，摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙 述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只 是一系列等效或类似特征中的一个例子而己。
[0053] 实施例1 :如图1所示，所述的一种蒸汽发电设备包括蒸汽发生器（5)、高能蒸汽转 化单元一（6)、高能蒸汽转化单元二（9)、高能蒸汽转化单元三（10)、水轮机（13)、发电机组 (14) 、蒸汽冷凝器（11)、补水泵（17)、补水及系统排水阀（12)、蒸汽发生器补水阀（24)等
[0054] 所述蒸汽发生器（5)，是产生高温高压蒸汽的设备。是封闭容器内的水通过吸收 煤炭等化学能燃烧放出的热量或核能裂变放出的热量，汽化而产生高温高压的蒸汽。设置 有蒸汽发生器补水口（18)、蒸汽发生器出口（19)，蒸汽发生器出口（19)处设置有压力表 (15) ，用于测量蒸汽发生器（5)的出口压力。二
[0055] 所述高能蒸汽转化单元一（6)，包括储水罐（3)，在罐内装满水；在罐外装有液位 计（16);在罐内水面上有隔热浮塞（4)，隔热浮塞（4)是导热率非常低且轻质的材料制作 (如绝热塑料、发泡材料、矿物棉压制等等），它随水面的升降而升降，使罐内汽相和液相完 全热隔离；设有蒸汽加压阀（7)和蒸汽泄压阀⑶与储水罐⑶气相空间连通；设有进水阀 (1)和排水阀（2)与储水罐（3)液相空间连通。高能蒸汽转化单元二（9)、高能蒸汽转化单 元三（10)与高能蒸汽转化单元一（6)完全相同。
[0056] 所述的蒸汽冷凝器（11)，是一种高温高压的蒸汽的降压装置。设有蒸汽入口 (22)、冷凝水出口（23)、循环冷却水出口（20)、循环冷却水入口（21)。冷却水通过循环冷 却水入口（21)进入，在蒸汽冷凝器（11)内与从蒸汽入口（22)进入的高温蒸汽进行热交换 后，从循环冷却水出口（20)排出。高温蒸汽由于热量被冷却水吸走而降温降压而冷凝成 水。
[0057] 所述的补水泵（17)是将蒸汽冷凝器（11)内的冷凝水泵到蒸汽发生器（5)内的装 置。入口与蒸汽冷凝器（11)的冷凝水出口（23)相连接，出口与蒸汽发生器补水口（18)相 连接。
[0058] 所述的水轮机（13)是将流动的水转化为机械能的装置。
[0059] 所述的发电机组（14)，是将机械能转化为电能的装置。
[0060] 进一步，高能蒸汽转化单元一（6)、高能蒸汽转化单元二（9)、高能蒸汽转化单元 三（10)为三个完全相同的单元，它们的蒸汽加压阀（7)入口并联后与蒸汽发生器（5)的蒸 汽发生器出口（19)相连；它们的蒸汽泄压阀（8)出口并联后与蒸汽冷凝器（11)的蒸汽入 口（22)相连；它们的进水阀⑴入口并联后与水轮机（13)的出口相连；它们的排水阀（2) 出口并联后与水轮机（13)的入口相连。
[0061] 进一步，补水泵（17)的进口与冷凝水出口（23)连接，补水泵（17)的出口与蒸汽 发生器补水口（18)连接。蒸汽发生器（5)、高能蒸汽转化单元一（6)的蒸汽加压阀（7)和 蒸汽泄压阀（8)及储水罐（3)、蒸汽冷凝器（11)、补水泵（17)连接组成封闭的蒸汽循环回 路。蒸汽循环回路实现以下循环：蒸汽发生器（5)产生的高能蒸汽，通过高能蒸汽转化单元 (一）（6)等将压力能量传递出去以后，进入蒸汽冷凝器（11)降温降压，冷凝成水，再由补水 泵（17)抽到蒸汽发生器（5)继续产生高能蒸汽。
[0062] 进一步，高能蒸汽转化单元一（6)的进水阀（1)和排水阀（2)及储水罐（3)、水轮 机（13)连接组成封闭的水循环回路。
[0063] 所述补水及系统排水阀（12)用于给水循环回路补水及排出水循环回路中的水。
[0064] 所述蒸汽发生器补水阀（24)用于给蒸汽回路补水及排气排水。蒸汽循环回路工 作前，需给蒸汽发生器（5)注入一定量的水。
[0065] 此外，上述各实施例的各个控制阀可通过手动控制，但为了操作方便，可通过PLC 实现自动控制，或单片机自动控制。这样即便于对各个控制阀进行操作，也便于精确控制各 个控制阀的开闭，进而控制整个设备正常运转。
【主权项】
1. 一种蒸汽发电设备，包括蒸汽发生器（5)、高能蒸汽转化单元一（6)、高能蒸汽转化 单元二（9)、高能蒸汽转化单元三（10)、水轮机（13)、发电机组（14)、蒸汽冷凝器（11)、补水 泵（17)、补水及系统排水阀（12)、蒸汽发生器补水阀（24)，其特征在于：高能蒸汽转化单元 一（6)、高能蒸汽转化单元二（9)、高能蒸汽转化单元三（10)为相同的单元，它们的蒸汽加 压阀（7)入口并联后与蒸汽发生器（5)的蒸汽出口相连；它们的蒸汽泄压阀（8)出口并联 后与蒸汽冷凝器（11)的入口相连；它们的进水阀（1)入口并联后与水轮机（13)的出口相 连；它们的排水阀⑵出口并联后与水轮机（13)的入口相连。2. 根据权利要求1所述的蒸汽发电设备，其特征在于：高能蒸汽转化单元一（6)、高能 蒸汽转化单元二（9)、高能蒸汽转化单元三（10)都包括储水罐（3)，在罐内装水；在罐外装 有液位计（16);在储水罐（3)内水面上有隔热浮塞（4);设有蒸汽加压阀（7)和蒸汽泄压 阀⑶与储水罐⑶气相空间连通；设有进水阀⑴和排水阀⑵与储水罐⑶液相空间 连通。
【专利摘要】本实用新型公开了一种蒸汽发电设备，使火力发电或核能发电等利用蒸汽发电过程中，能源利用效率大大提高。本实用新型通过高能蒸汽转化单元一(6)、高能蒸汽转化单元二(9)、高能蒸汽转化单元三(10)交替循环工作，将高能蒸汽的压力能转化为水的动能，再用水轮机将水的动能转化为机械能带动发电机组发电，由于水轮机的工作效率大大高于汽轮机的工作效率，从而使高能蒸汽的发电效率大大提高，从而无需运行在超临界工况，即可达到很高的发电效率，从而使设备成本降低，运行维护成本降低，且更安全可靠；从而节约了能源，减少碳排放和热污染；也保护了生态环境。
【IPC分类】F01K7/00, F03B13/00
【公开号】CN204704057
【申请号】CN201420660898
【发明人】张夏炎
【申请人】张夏炎
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2014年11月7日
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及蒸汽发电领域，具体地，涉及火力发电、核能发电等过程中，利用 蒸汽发电的设备。
【背景技术】
[0002] 目前，我们利用的电能，主要来自于火力发电、核能发电。而火力发电、核能发电， 都是水在密闭空间内吸收煤炭等化学能燃烧后或核能裂变后释放的热量汽化，产生高温高 压的蒸汽（即高能蒸汽），再由高能蒸汽驱动汽轮机转化为机械能，由机械能驱动发电机组 发电。目前这个能源转化过程，至少存在以下不足：
[0003] 1、效率低：在火力发电过程中，即使采用超临界技术，蒸汽压力可以达到几十兆 帕，温度能达到600摄氏度左右，发电效率较高也只能达到50%左右；核能发电，由于受到 安全系数的影响，蒸汽压力不能很高，发电效率只能达到34%左右（我国大亚湾核电站实 测值就只有34% )。能源的发电效率非常低，热水排放造成的热污染、碳排放造成的空气污 染特别严重，能量浪费很大。主要原因是高能蒸汽转化为机械能的设备一一汽轮机的转化 效率太低，至今所能达到的最高效率也只有50%左右；
[0004] 2、成本高：火力发电为了提高效率，往往采用提高蒸汽的温度和压力的方法，从而 使设备材料要求耐高温，高强度，对设备要求提高。从而使设备投资成本高；目前我国超临 界设备机组的主要材料基本都靠进口，价格昂贵；
[0005] 3、安全系数低：设备运行在超临界工况，高温高压，一旦出现事故将非常的危险； 运行过程中为了保证安全，人力和设备的投入也大大提高；
[0006] 4、维修维护费用高：汽轮机工作时运行在高温、高压、高速的工况下。为了减少泄 漏等其它损失，提高效率，机械部件的加工精度和安装精度要求非常高，从而提高了日常的 维修维护费用。
[0007] 5、不经济、环保：高能蒸汽转化效率低下，即造成能源浪费，也增加了碳排放和热 污染，破坏生态环境。
[0008] 然而，水力发电中用的水轮机，水的势能转化为机械能的效率非常高，至今最高可 以达到95%以上的转化率。如果火力发电或核能发电时，采用水轮机取代汽轮机，将大大提 高了能源的利用效率。 【实用新型内容】
[0009] 本实用新型的目的是：克服【背景技术】的不足，提供一种蒸汽发电设备，通过高能 蒸汽转化单元一（6)、高能蒸汽转化单元二（9)、高能蒸汽转化单元三（10)交替循环工作， 将高能蒸汽的压力能转化为水的动能，再用水轮机将水的动能转化为机械能带动发电机组 发电，由于水轮机的工作效率大大高于汽轮机的工作效率，从而使高能蒸汽的发电效率大 大提高，从而无需运行在超临界工况，即可达到很高的发电效率，从而使设备成本降低，运 行维护成本降低，且更安全可靠；从而节约了能源，减少碳排放和热污染；从而保护生态环 境。
[0010] 本实用新型的具体技术方案如下：所述的一种蒸汽发电设备包括蒸汽发生器 (5)、高能蒸汽转化单元一（6)、高能蒸汽转化单元二（9)、高能蒸汽转化单元三（10)、水轮 机（13)、发电机组（14)、蒸汽冷凝器（11)、补水泵（17)、补水及系统排水阀（12)、蒸汽发生 器补水阀（24)等。如图1所示。
[0011] 所述蒸汽发生器（5)，是产生高温高压蒸汽的设备。是封闭容器内的水通过吸收煤 炭等化学能燃烧放出的热量或核能裂变放出的热量，然后汽化产生高温高压的蒸汽。设置 有蒸汽发生器补水口（18)、蒸汽发生器出口（19)，蒸汽发生器出口（19)处还设置有压力表 (15)〇
[0012] 所述高能蒸汽转化单元一（6)，包括储水罐（3)，在罐内装有水或蒸汽；在罐外装 有液位计（16);在罐内水面上设有隔热浮塞（4)，隔热浮塞（4)是导热率非常低且轻质的材 料制作（如绝热塑料、发泡材料、矿物棉压制等等），它浮在水面上，随水面的升降而升降， 使罐内汽相和液相热隔离；设有蒸汽加压阀（7)和蒸汽泄压阀（8)与储水罐（3)气相空间 连通；设有进水阀（1)和排水阀（2)与储水罐（3)液相空间连通。
[0013] 所述的蒸汽冷凝器（11)，是一种高温高压的蒸汽的冷凝成水的装置。设有蒸汽入 口（22)、冷凝水出口（23)、循环冷却水出口（20)、循环冷却水入口（21)。冷却水通过循环 冷却水入口（21)进入，在蒸汽冷凝器（11)内与从蒸汽入口（22)进入的高温蒸汽进行热交 换后，从循环冷却水出口（20)排出。高温蒸汽与冷却水热交换后降温降压而冷凝成水。
[0014] 所述的补水泵（17)是将蒸汽冷凝器（11)内的冷凝水泵到蒸汽发生器（5)内的装 置。入口与蒸汽冷凝器（11)的冷凝水出口（23)相连接，出口与蒸汽发生器补水口（18)相 连接。
[0015] 所述的水轮机（13)是将流动的水转化为机械能的装置。
[0016] 所述的发电机组（14)，是将机械能转化为电能的装置。
[0017] 进一步，高能蒸汽转化单元一（6)、高能蒸汽转化单元二（9)、高能蒸汽转化单元 三（10)为三个完全相同的单元，它们的蒸汽加压阀（7)入口并联后与蒸汽发生器（5)的蒸 汽发生器出口（19)相连；它们的蒸汽泄压阀（8)出口并联后与蒸汽冷凝器（11)的蒸汽入 口（22)相连；它们的进水阀⑴入口并联后与水轮机（13)的出口相连；它们的排水阀（2) 出口并联后与水轮机（13)的入口相连。
[0018] 进一步，补水泵（17)的进口与冷凝水出口（23)连接，补水泵（17)的出口与蒸汽 发生器补水口（18)连接。蒸汽发生器（5)、高能蒸汽转化单元一（6)的蒸汽加压阀（7)和 蒸汽泄压阀（8)及储水罐（3)、蒸汽冷凝器（11)、补水泵（17)连接组成封闭的蒸汽循环回 路。蒸汽循环回路实现以下循环：蒸汽发生器（5)产生的高能蒸汽，通过高能蒸汽转化单元 (一）（6)等将压力能量传递出去以后，进入蒸汽冷凝器（11)降温降压，冷凝成水，再由补水 泵（17)抽到蒸汽发生器（5)继续产生高能蒸汽。
[0019] 进一步，高能蒸汽转化单元一（6)的进水阀（1)和排水阀（2)及储水罐（3)、水轮 机（13)连接组成封闭的水循环回路。
[0020] 使用本实用新型的一种蒸汽发电设备工作过程是：高能蒸汽转化单元一（6)、高 能蒸汽转化单元二（9)、高能蒸汽转化单元三（10)相互配合工作，将蒸汽发生器（5)产生的 高压的蒸汽的压力能，转化为水流动的动能，流动的水经过水轮机（13)转化为机械能，水 轮机（13)再带动发电机组（14)发电产生电能。
[0021] 实现高能蒸汽到机械能的转化，高能蒸汽转化单元一（6)，高能蒸汽转化单元二 (9)及高能蒸汽转化单元三（10)都经过以下步骤：
[0022] 进入工作前所有阀门都关闭。
[0023] 第1步、储水罐（3)加水：打开蒸汽泄压阀（8)和进水阀（1)，水通过进水阀（1)从 储水罐（3)的底部进入储水罐（3)内，并将隔热浮塞⑷顶起；
[0024] 第2步、储水罐（3)加压排水：关闭蒸汽泄压阀（8)和进水阀（1)，打开蒸汽加压 阀（7)，使蒸汽发生器（5)产生的高压蒸汽的压力作用在隔热浮塞（4)上，隔热浮塞（4)将 压力传导到储水罐（3)内的水里，使水具有了势能；再打开排水阀（2)，储水罐（3)内的水 在高压蒸汽的作用下，通过排水阀（2)排出流动而产生动能，带动水轮机（13)做功，输出机 械能；同时，隔热浮塞（4)随着水面的下降而降低；
[0025] 第3步、储水罐⑶泄压：当水排完以后，关闭蒸汽加压阀（7)和排水阀（2)，打开 蒸汽泄压阀（8)，将储水罐（3)内压力泄放完，为进入第1步做准备；当压力泄放完后打开 进水阀（1)，再进入第1步给储水罐（3)加水。
[0026] 每个高能蒸汽转化单元如此反复顺序循环，交替配合工作，即完成高能蒸汽到机 械能的转换功能。
[0027] 一种蒸汽发电设备，至少不少于三个相同的高能蒸汽转化单元一（6)并联交替配 合使用，才能完成高能蒸汽到机械能的连续转化，如图1所示。
[0028] 表1表示高能蒸汽转化单元一（6)、高能蒸汽转化单元二（9)、高能蒸汽转化单元 三（10)交替配合循环工作过程。
[0029] [表 1]
[0031] 进入工作之前，应将高能蒸汽转化单元二（9)的储水罐（3)应通过补水及系统排 水阀（12)充满水，且蒸汽发生器（5)出口应达到设定压力。
[0032] 如表1，先进行a循环工作：高能蒸汽转化单元二（9)工作在第2步一一加压排水； 排出的水经过水轮机（13)做功后，进入高能蒸汽转化单元一（6)，其工作在第1步一一加 水；高能蒸汽转化单元三（10)工作在第3步，为下一循环步骤一一第1步加水做准备；
[0033] 如表1再进行b循环工作：高能蒸汽转化单元一（6)工作在第2步一一加压排水； 排出的水经过水轮机（13)做功后，进入高能蒸汽转化单元三（10)，其工作在第1步一一加 水；高能蒸汽转化单元二（9)工作在第3步，为下一循环步骤一一第1步加水做准备；
[0034] 如表1最后进行c循环工作：高能蒸汽转化单元三（10)工作在第2步一一加压排 水；排出的水经过水轮机（13)做功后，进入高能蒸汽转化单元二（9)，其工作在第1步一一 加水；高能蒸汽转化单元一（6)工作在第3步，为下一 循环步骤一一第1步加水做准备；
[0035] 到此，一个工作循环过程完成，又进入a循环，开始一个新的循环过程。如此往复 循环，使水轮机（13)连续做功，带动发电机组（14)连续发电。
[0036] 采用上述技术方案的技术要点在于：
[0037] 1、不少于三个（可以是四个或更多）高能蒸汽转化单元一（6)(即：高能蒸汽转化 单元二（9)、高能蒸汽转化单元三（10) -起）的交替配合循环工作，连续将高能蒸汽转化为 水的动能，再用水轮机（13)将水的动力转化为机械能驱动发电机组（14)发电；
[0038] 2、储水罐（3)内，液相和汽相之间应有隔热浮塞（4)，使气相、液相热隔离，使循环 的水不因热传导而升温过快产生气化以及蒸汽因降温而降低压力；同时储水罐（3)内外壁 做保温，以减少热损失；
[0039] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
[0040] 1、尚能蒸汽转化效率提尚：现有技术米用效率低下的汽轮机（效率最尚在50%左 右）利用高能蒸汽发电，而本实用新型采用高效率的水轮机（效率最高达到95%以上）驱 动发电机组（14)发电，从而使高能蒸汽的利用率大大提高，除去设备的损耗，至少也能提 高高能蒸汽利用率30%以上。
[0041] 2、高能蒸汽转换设备投资减少：现有火电和核电等技术中，汽轮机为了提高效率， 采用超临界技术，甚至超超临界技术，使汽轮机及相关设备在600摄氏度和几十兆帕的工 况下工作，从而使各设备设计制造时对材料的要求和机械加工精度要求、安装要求、运行维 修维护的要求都大大提高，从而提高了机组的投资和运行成本；但是，本实用新型采用高效 率的水轮机（13)，在同等效率时，温度和压力大大降低，从而使设备投资和维护费用更省， 运行更安全可靠。
[0042] 3、由于本实用新型能量转化效率的提高，使能源的利用率大大提高，从而大大节 约了能源，减少碳排放，保护了环境。
【附图说明】
[0043] 图1为一种蒸汽发电设备流程图；
[0044] 1-进水阀2-排水阀3-储水罐4-隔热浮塞5-蒸汽发生器
[0045] 6-高能蒸汽转化单元一 7-蒸汽加压阀8-蒸汽泄压阀9-高能蒸汽转化单元
[0046] 10-高能蒸汽转化单元三11-蒸汽冷凝器12-补水及系统排水阀13-水轮机
[0047] 14-发电机组15-压力表16-液位计17-补水泵18-蒸汽发生器补水口
[0048] 19-蒸汽发生器出口 20-循环冷却水出口 21-循环冷却水入口
[0049] 22-蒸汽入口 23-冷凝水出口 24-蒸汽发生器补水阀
【具体实施方式】
[0050] 下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
[0051] 本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥 的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0052] 本说明书（包括任何附加权利要求，摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙 述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只 是一系列等效或类似特征中的一个例子而己。
[0053] 实施例1 :如图1所示，所述的一种蒸汽发电设备包括蒸汽发生器（5)、高能蒸汽转 化单元一（6)、高能蒸汽转化单元二（9)、高能蒸汽转化单元三（10)、水轮机（13)、发电机组 (14) 、蒸汽冷凝器（11)、补水泵（17)、补水及系统排水阀（12)、蒸汽发生器补水阀（24)等
[0054] 所述蒸汽发生器（5)，是产生高温高压蒸汽的设备。是封闭容器内的水通过吸收 煤炭等化学能燃烧放出的热量或核能裂变放出的热量，汽化而产生高温高压的蒸汽。设置 有蒸汽发生器补水口（18)、蒸汽发生器出口（19)，蒸汽发生器出口（19)处设置有压力表 (15) ，用于测量蒸汽发生器（5)的出口压力。二
[0055] 所述高能蒸汽转化单元一（6)，包括储水罐（3)，在罐内装满水；在罐外装有液位 计（16);在罐内水面上有隔热浮塞（4)，隔热浮塞（4)是导热率非常低且轻质的材料制作 (如绝热塑料、发泡材料、矿物棉压制等等），它随水面的升降而升降，使罐内汽相和液相完 全热隔离；设有蒸汽加压阀（7)和蒸汽泄压阀⑶与储水罐⑶气相空间连通；设有进水阀 (1)和排水阀（2)与储水罐（3)液相空间连通。高能蒸汽转化单元二（9)、高能蒸汽转化单 元三（10)与高能蒸汽转化单元一（6)完全相同。
[0056] 所述的蒸汽冷凝器（11)，是一种高温高压的蒸汽的降压装置。设有蒸汽入口 (22)、冷凝水出口（23)、循环冷却水出口（20)、循环冷却水入口（21)。冷却水通过循环冷 却水入口（21)进入，在蒸汽冷凝器（11)内与从蒸汽入口（22)进入的高温蒸汽进行热交换 后，从循环冷却水出口（20)排出。高温蒸汽由于热量被冷却水吸走而降温降压而冷凝成 水。
[0057] 所述的补水泵（17)是将蒸汽冷凝器（11)内的冷凝水泵到蒸汽发生器（5)内的装 置。入口与蒸汽冷凝器（11)的冷凝水出口（23)相连接，出口与蒸汽发生器补水口（18)相 连接。
[0058] 所述的水轮机（13)是将流动的水转化为机械能的装置。
[0059] 所述的发电机组（14)，是将机械能转化为电能的装置。
[0060] 进一步，高能蒸汽转化单元一（6)、高能蒸汽转化单元二（9)、高能蒸汽转化单元 三（10)为三个完全相同的单元，它们的蒸汽加压阀（7)入口并联后与蒸汽发生器（5)的蒸 汽发生器出口（19)相连；它们的蒸汽泄压阀（8)出口并联后与蒸汽冷凝器（11)的蒸汽入 口（22)相连；它们的进水阀⑴入口并联后与水轮机（13)的出口相连；它们的排水阀（2) 出口并联后与水轮机（13)的入口相连。
[0061] 进一步，补水泵（17)的进口与冷凝水出口（23)连接，补水泵（17)的出口与蒸汽 发生器补水口（18)连接。蒸汽发生器（5)、高能蒸汽转化单元一（6)的蒸汽加压阀（7)和 蒸汽泄压阀（8)及储水罐（3)、蒸汽冷凝器（11)、补水泵（17)连接组成封闭的蒸汽循环回 路。蒸汽循环回路实现以下循环：蒸汽发生器（5)产生的高能蒸汽，通过高能蒸汽转化单元 (一）（6)等将压力能量传递出去以后，进入蒸汽冷凝器（11)降温降压，冷凝成水，再由补水 泵（17)抽到蒸汽发生器（5)继续产生高能蒸汽。
[0062] 进一步，高能蒸汽转化单元一（6)的进水阀（1)和排水阀（2)及储水罐（3)、水轮 机（13)连接组成封闭的水循环回路。
[0063] 所述补水及系统排水阀（12)用于给水循环回路补水及排出水循环回路中的水。
[0064] 所述蒸汽发生器补水阀（24)用于给蒸汽回路补水及排气排水。蒸汽循环回路工 作前，需给蒸汽发生器（5)注入一定量的水。
[0065] 此外，上述各实施例的各个控制阀可通过手动控制，但为了操作方便，可通过PLC 实现自动控制，或单片机自动控制。这样即便于对各个控制阀进行操作，也便于精确控制各 个控制阀的开闭，进而控制整个设备正常运转。
【主权项】
1. 一种蒸汽发电设备，包括蒸汽发生器（5)、高能蒸汽转化单元一（6)、高能蒸汽转化 单元二（9)、高能蒸汽转化单元三（10)、水轮机（13)、发电机组（14)、蒸汽冷凝器（11)、补水 泵（17)、补水及系统排水阀（12)、蒸汽发生器补水阀（24)，其特征在于：高能蒸汽转化单元 一（6)、高能蒸汽转化单元二（9)、高能蒸汽转化单元三（10)为相同的单元，它们的蒸汽加 压阀（7)入口并联后与蒸汽发生器（5)的蒸汽出口相连；它们的蒸汽泄压阀（8)出口并联 后与蒸汽冷凝器（11)的入口相连；它们的进水阀（1)入口并联后与水轮机（13)的出口相 连；它们的排水阀⑵出口并联后与水轮机（13)的入口相连。2. 根据权利要求1所述的蒸汽发电设备，其特征在于：高能蒸汽转化单元一（6)、高能 蒸汽转化单元二（9)、高能蒸汽转化单元三（10)都包括储水罐（3)，在罐内装水；在罐外装 有液位计（16);在储水罐（3)内水面上有隔热浮塞（4);设有蒸汽加压阀（7)和蒸汽泄压 阀⑶与储水罐⑶气相空间连通；设有进水阀⑴和排水阀⑵与储水罐⑶液相空间 连通。
【专利摘要】本实用新型公开了一种蒸汽发电设备，使火力发电或核能发电等利用蒸汽发电过程中，能源利用效率大大提高。本实用新型通过高能蒸汽转化单元一(6)、高能蒸汽转化单元二(9)、高能蒸汽转化单元三(10)交替循环工作，将高能蒸汽的压力能转化为水的动能，再用水轮机将水的动能转化为机械能带动发电机组发电，由于水轮机的工作效率大大高于汽轮机的工作效率，从而使高能蒸汽的发电效率大大提高，从而无需运行在超临界工况，即可达到很高的发电效率，从而使设备成本降低，运行维护成本降低，且更安全可靠；从而节约了能源，减少碳排放和热污染；也保护了生态环境。
【IPC分类】F01K7/00, F03B13/00
【公开号】CN204704057
【申请号】CN201420660898
【发明人】张夏炎
【申请人】张夏炎
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2014年11月7日
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