[发明专利]一种对称布置的高速双涡轮分布式余压发电系统

说明书

本发明公开了一种对称布置的高速双涡轮分布式余压发电系统，属于分布式余压发电领域，包括一号隔离阀、流量分配阀、二号隔离阀、二号三通切换阀、高速永磁电机、二号涡轮膨胀机、一号涡轮膨胀机、一号三通切换阀、安全阀和旁路隔离阀；一号涡轮膨胀机与二号涡轮膨胀机反向对称布置，高速永磁电机设置在一号涡轮膨胀机与二号涡轮膨胀机之间。通过对称布置的双涡轮结构，实现了高速轴承轴向力的平衡，增加了工质通流量，提高了系统的功率输出；通过隔离阀和三通切换阀的切换，实现双涡轮膨胀机串联和并联运行，使系统对蒸汽品质较高、压差较大的场景具有更好的适应性。

技术领域

本发明涉及分布式余压发电领域，尤其涉及一种对称布置的高速双涡轮分布式余压发电系统。

背景技术

随着节能和环保压力的持续加大，小规模分散式的低效率、高污染工业小锅炉逐渐被集中式区域供热系统所取代，但通常面临蒸汽的供需参数不匹配问题，造成了能量的巨大浪费。目前，减温减压装置是解决供需参数不匹配问题应用最广泛的方法，但这种方式造成了蒸汽㶲损失，浪费了蒸汽的做功能力，公开号为CN 110118106 A的专利申请提出了一种基于高效径向透平的分布式余压发电系统及工作方法，使用高速径向涡轮替换减温减压装置，回收供需参数不匹配单元的能量损失。

为保持径向透平的压差发电系统具备高效的功率输出，解决轴向力的平衡是维持系统安全稳定运行的关键，公开号为CN 210087393 U的专利提出了一种用于单级径向透平膨胀机的轴向力平衡装置，该专利有效降低了单级径向透平膨胀机运行时产生的轴向力；运行的大型电厂汽轮机普遍采用对称布置的涡轮膨胀机型式，但系统转速不高，一般为3000转或1500转，具体取决于发电机的极对数。当供需双方压差较大时，单级径向涡轮膨胀机能量回收能力有限，而且蒸汽通流量小，导致系统输出功率较低，限制了高速径向涡轮分布式余压发电系统的应用推广；目前没有针对径向透平的余压发电系统的双涡轮膨胀机方案，通过对称布置的涡轮膨胀机，可以消除高速轴承的轴向力，增加蒸汽通流量，增加系统输出功率的同时维持高速径向涡轮的余压发电系统安全稳定运行。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理、针对单级径向涡轮膨胀机输出功率低、对高压差供能系统能量回收效率低和运行时无法解决轴向力的问题，提出了一种对称布置的高速双涡轮分布式余压发电系统。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种对称布置的高速双涡轮分布式余压发电系统，其特征在于：包括一号隔离阀、流量分配阀、二号隔离阀、二号三通切换阀、高速永磁电机、二号涡轮膨胀机、一号涡轮膨胀机、一号三通切换阀、安全阀和旁路隔离阀；所述一号涡轮膨胀机与二号涡轮膨胀机反向对称布置，用于平衡涡轮高速运动产生的轴向力，同时增加工质通流量，增加系统功率输出，所述高速永磁电机设置在一号涡轮膨胀机与二号涡轮膨胀机之间；所述一号隔离阀与高压蒸汽入口管道连接，所述流量分配阀分别与一号隔离阀和一号涡轮膨胀机的入口连接，所述二号隔离阀分别与流量分配阀和二号三通切换阀连接，所述二号三通切换阀与二号涡轮膨胀机的入口连接，所述一号三通切换阀分别与一号涡轮膨胀机的出口、二号三通切换阀以及低压蒸汽出口管道连接，所述安全阀设置在低压蒸汽出口管道上，所述旁路隔离阀设置在高压蒸汽入口管道和低压蒸汽出口管道之间的管道上。

进一步的，通过开启二号隔离阀，控制一号三通切换阀使一号涡轮膨胀机的出口通向低压蒸汽出口管道，流量分配阀平均分配进入一号涡轮膨胀机和二号涡轮膨胀机的蒸汽流量，实现对称布置的一号涡轮膨胀机和二号涡轮膨胀机的并联运行。流量分配阀平均分配进入两个涡轮膨胀机的蒸汽流量，实现对称布置的高速双涡轮并联运行，同时增加系统出力和平衡高速轴承轴向力。

进一步的，通过关闭二号隔离阀，控制一号三通切换阀使一号涡轮膨胀机的出口通向二号三通切换阀后通至二号涡轮膨胀机，实现对称布置的一号涡轮膨胀机和二号涡轮膨胀机的串联运行。当蒸汽品质较高，压差较大时，可以通过阀门切换，实现对称布置的高速双涡轮串联运行，实现压差资源的充分利用。