布列頓-蒸汽朗肯-有機朗肯聯合循環發電裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種布列頓-蒸汽朗肯-有機朗肯聯合循環發電裝置，將布列頓燃氣輪機的排氣作為蒸汽朗肯-有機朗肯聯合循環的熱源，將蒸汽朗肯循環的凝汽器作為有機朗肯循環的蒸發器，利用有機朗肯循環系統對中低溫熱源的利用有更高效率的特點，將蒸汽凝結釋放的大量汽化潛熱用于有機朗肯循環高效發電，僅利用蒸汽朗肯循環蒸汽的汽化潛熱用于發電這塊就多回收50度/噸蒸汽以上，同時解決了有機朗肯循環回收煙氣余熱的安全難題，有效降低排煙溫度并避免煙氣的低溫腐蝕。本發明專利技術既可用于現有機組的節能改造，也可用于新建機組的設計、建造，經濟、社會、環保效益顯著。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種布列頓-蒸汽朗肯-有機朗肯聯合循環發電裝置，具體屬火力發電廠動力裝置

技術介紹
燃氣一蒸汽聯合循環因其熱效率高、啟動速度快、環保條件好、安裝周期短、投資費用低等一系列優點，加上近年來燃氣輪機技術的飛速發展，燃氣輪機單機功率也不斷加大，聯合循環研究已經弓丨起世界各國的重視和實施。國外聯合循環發電技術的研究始于上個世紀60年代末，經過幾十年的發展，目前，美國、英國、日本等許多發達國家的燃氣一蒸汽聯合循環發電技術已比較成熟，其供電效率已達到50%以上。如美國CE公司為53%左右；ABB公司為48% 51.9% ;三菱重工為51% 52%。許多公司(如美國Texco公司、比利時CMI公司等)都具有比較成熟的聯合循環余熱鍋爐性能設計、系統優化、結構優化、生產制造技術，而且已經完全掌握了聯合循環余熱鍋爐的熱力特性和運行特性。燃氣-蒸汽聯合循環以及目前正在開發中的雙流體循環-燃氣輪機回注蒸汽的程氏循環和在燃氣輪機的壓氣機出口噴水蒸發的回熱循環，正是這種技術發展的代表，前者已經發展成熟，取得了巨大的經濟效益，后兩者正在加緊研究之中，而程氏循環已有應用實例和正式產品。以水蒸汽為工質的火力發電廠，是大規模地進行著把熱能轉變成機械能，并又把機械能轉變為電能的工廠。發電廠應用的循環很復雜，然而究其實質，主要是由鍋爐、汽輪機、凝汽器、水泵等設備所組成的朗肯循環來完成，其工作原理是:給水先經給水泵加壓后送入鍋爐，在鍋爐中水被加熱汽化、形成高溫高壓的過熱蒸汽，過熱蒸汽在汽輪機中膨脹做功，變為低溫低壓的乏汽，最后排入凝汽器凝結為冷凝水，重新經水泵將冷凝水送入鍋爐進行新的循環。至于火力發電廠使用的復雜循環，只不過是在朗肯循環基礎上，為了提高熱效率，加以改進而形成的新的循環即回熱循環，回熱的介質為水。朗肯循環已成為現代蒸汽動力裝置的基本循環。現代大中型蒸汽動力裝置毫無例外地全都采用抽汽加熱給水回熱循環，采用抽汽回熱加熱給水后，使給水溫度提高，從而提高了加熱平均溫度，除了顯著地提高了循環熱效率以外，汽耗率雖有所增加，但由于逐級抽汽使排汽率減少，這有利于實際做功量和理論做功量之比即該循環的相對內效率Htji的提高，同時解決了大功率汽輪機末級葉片流通能力限制的困難，凝汽器體積也可相應減少。但蒸汽在凝汽器中凝結時仍釋放出大量的汽化潛熱，需要大量的水或空氣進行冷卻，即浪費了熱量、造成熱污染，又浪費了電能、水資源。因此如何有效利用凝汽器中蒸汽凝結時釋放的大量的汽化潛熱，值得深入研究。張紅(低沸點工質的有機朗肯循環純低溫余熱發電技術[J].水泥.2006.N0.8)以正戊烷為例比較了常規的水蒸氣朗肯循環和有機朗肯循環在回收低等及中等焓熱時的各自特點。當利用低溫有機工質時，主要設備有:蒸發器、汽輪機、冷凝器和正戊烷循環泵。對于低等及中等的焓熱，ORC技術比常規的水蒸氣朗肯循環有很多優點，主要是在回收顯熱方面有較高的效率，由于循環中顯熱/潛熱比例不相等，ORC技術中此比例大。因此采用ORC技術比水蒸氣循環會回收較多的熱量。但ORC技術也有其固有的缺點:由于有機工質可能具有可燃、爆炸等特點，在鍋爐或工業爐窯尾部煙道利用煙氣余熱組織ORC時，必須要考慮煙氣中粉塵等對布置于煙道中的換熱器的磨損、腐蝕等引起的泄漏，必須要考慮由此引出的爆炸防護以及環境與工作地點的防護等。這是ORC技術在電站系統中回收含塵、有腐蝕物質的煙氣余熱時必須要解決的難題。因此如何利用蒸汽朗肯循環火力發電廠的熱力學基本規律，借鑒復式朗肯循環組織思路及朗肯-Kalina等復合循環等理論的創新方法，保留基于朗肯循環原理的動力裝置技術的優點，探討新的復合循環理論，真正找到大幅度提高熱力循環動力裝置熱效率的新途徑，成為該領域研究的難點。
技術實現思路
本專利技術的目的為解決上述蒸汽朗肯循環及ORC技術存在的問題，提出一種新的火電廠復合循環流程，即布列頓-蒸汽朗肯-有機朗肯聯合循環發電裝置，能夠對現有的蒸汽朗肯循環進行節能改造，同時解決了 ORC機組安全運行的關鍵問題、回收蒸汽朗肯循環凝汽器中蒸汽凝結釋放的大量的汽化潛熱用于低溫端有機朗肯循環發電，從而實現有效提高整個聯合循環機組的熱效率，最終達到節能降耗、提高系統熱效率的目的。本專利技術的目的是通過以下措施實現的: 一種布列頓-蒸汽朗肯-有機朗肯聯合循環發電裝置，該裝置包括布列頓循環、蒸汽朗肯循環、有機朗肯循環，其特征在于: 空氣35經壓氣機36送入燃燒設備37，與進入的燃料38充分燃燒，生成的高溫煙氣進入燃氣輪機39,拖動燃氣輪機發電機41發電,完成燃氣輪機機組布列頓循環。所述的燃氣輪機39排出的高溫煙氣40作為蒸汽朗肯循環系統的熱源，高溫煙氣40經余熱鍋爐本體1、過熱器2、給水加熱器8、熱交換器13降低溫度后排出。所述的蒸汽朗肯循環，是指由余熱鍋爐本體I出來的飽和蒸汽2，經過熱器3形成過熱蒸汽3-1，送入汽輪機4帶動蒸汽發電機21發電；汽輪機4出來的乏汽5進入冷凝蒸發器10形成凝結水6，凝結水6經凝結水泵6-1、除氧器7-1、給水泵7、給水加熱器8送入余熱鍋爐本體1，再產生飽和蒸汽，從而形成蒸汽朗肯循環回路。所述的有機朗肯循環，是指液態有機工質11經循環泵12、冷凝蒸發器10，產生的有機工質蒸汽經乏汽回熱器22、有機工質管線24、過熱器9，形成有機工質過熱蒸汽16，進入有機工質汽輪機17拖動有機工質發電機20發電，從有機工質汽輪機17排出的乏汽經乏汽回熱器22、有機工質冷凝器18冷卻形成液態有機工質11，再進入循環泵12，從而形成有機朗肯循環回路。所述的蒸汽朗肯循環和有機朗肯循環回路通過冷凝蒸發器10復合起來，高效回收蒸汽朗肯循環中蒸汽凝結釋放的汽化潛熱用于低溫端有機朗肯循環發電，所述的蒸汽朗肯循環的蒸汽凝結側為負壓。所述的過熱器9采用蒸汽朗肯循環中汽輪機4的抽汽4-1作為熱源，抽汽4-1經過熱器9冷卻形成冷凝水26返回蒸汽朗肯循環系統。所述的液態有機工質11為單一組分的有機工質，或以有機工質為低沸點組分、高沸點組分為吸收劑的混合溶液等。所述的液態有機工質為多組分溶液時，設有回熱器15:液態有機工質11經循環泵12、回熱器15、冷凝蒸發器10，形成的貧液經回熱器15、返流管線19返回有機工質冷凝器18，產生的有機工質蒸汽經乏汽回熱器22、過熱器9、有機工質汽輪機17、有機工質冷凝器18形成液態有機工質11，再回到循環泵12，從而形成有機朗肯循環回路。設有熱交換器13:熱交換器13為相變換熱器時，包括蒸發器13-1、冷凝器13-2，其中蒸發器13-1布置于煙道23中，冷凝器13-2布置于煙道23外，相變工質采用水或其他適宜的物質；煙氣通過相變換熱器13的相變工質與冷凝蒸發器10出來的有機工質蒸汽采用分離式換熱方式:相變工質在蒸發器13-1中吸收煙氣的熱量產生飽和蒸汽，飽和蒸汽作為有機工質蒸汽的熱源，通過冷凝器13-2與有機工質蒸汽間壁式換熱，冷卻后形成凝結液再由蒸發器13-1吸收煙氣的熱量再產生蒸汽，從而形成相變工質的內循環回路；相變工質采用自然循環或強制循環方式；冷凝蒸發器10出口的有機工質蒸汽經有機工質管線25、熱換熱器13之冷凝器13-2，形成的有機工質過熱蒸汽16進入有機工質汽輪機17，再經乏汽回熱器22、有本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種布列頓?蒸汽朗肯?有機朗肯聯合循環發電裝置，該裝置包括布列頓循環、蒸汽朗肯循環和有機朗肯循環系統，其特征在于：空氣（35）經壓氣機（36）送入燃燒設備（37），與進入的燃料（38）充分燃燒，生成的高溫煙氣進入燃氣輪機（39），拖動燃氣輪機發電機（41）發電，完成燃氣輪機機組布列頓循環；燃氣輪機（39）排出的高溫煙氣（40）作為蒸汽朗肯循環系統的熱源，高溫煙氣（40）經降溫后排出；所述的蒸汽朗肯循環，是指由余熱鍋爐本體（1）出來的飽和蒸汽（2），經過熱器（3）形成過熱蒸汽（3?1），送入汽輪機（4）帶動蒸汽發電機（21）發電；汽輪機（4）出來的乏汽（5）經冷凝蒸發器（10）形成凝結水（6），凝結水（6）經給水泵（7）、余熱鍋爐本體(1)，再產生飽和蒸汽，從而形成蒸汽朗肯循環回路；所述的有機朗肯循環，是指液態有機工質(11)經循環泵(12)、冷凝蒸發器(10)，產生的有機工質蒸汽經有機工質管線(24)進入過熱器(9)，形成有機工質過熱蒸汽(16)，進入有機工質汽輪機(17)拖動有機工質發電機(20)發電，從有機工質汽輪機(17)排出的乏汽經有機工質冷凝器(18)冷卻形成液態有機工質(11)，再進入循環泵(12)，從而形成有機朗肯循環回路；或液態有機工質(11)經循環泵(12)、冷凝蒸發器(10)，產生的有機工質蒸汽經有機工質管線(25)進入熱換熱器(13)，形成有機工質過熱蒸汽(16)，進入有機工質汽輪機(17)拖動有機工質發電機(20)發電，從有機工質汽輪機(17)排出的乏汽經有機工質冷凝器(18)冷卻形成液態有機工質(11)，再進入循環泵(12)，從而形成有機朗肯循環回路；所述的汽輪機(4)之抽汽（4?1）經過熱器（9）形成冷凝水（26），返回蒸汽朗肯循環系統；所述的蒸汽朗肯循環和有機朗肯循環回路通過冷凝蒸發器（10）復合起來，高效回收蒸汽朗肯循環中蒸汽凝結釋放的汽化潛熱用于低溫端有機朗肯循環發電。...

【技術特征摘要】
1.一種布列頓-蒸汽朗肯-有機朗肯聯合循環發電裝置，該裝置包括布列頓循環、蒸汽朗肯循環和有機朗肯循環系統，其特征在于: 空氣(35 )經壓氣機(36 )送入燃燒設備(37 )，與進入的燃料(38 )充分燃燒，生成的高溫煙氣進入燃氣輪機(39),拖動燃氣輪機發電機(41)發電,完成燃氣輪機機組布列頓循環；燃氣輪機(39)排出的高溫煙氣(40)作為蒸汽朗肯循環系統的熱源，高溫煙氣(40)經降溫后排出； 所述的蒸汽朗肯循環，是指由余熱鍋爐本體(I)出來的飽和蒸汽(2)，經過熱器(3)形成過熱蒸汽(3-1)，送入汽輪機(4)帶動蒸汽發電機(21)發電；汽輪機(4)出來的乏汽(5)經冷凝蒸發器(10)形成凝結水(6)，凝結水(6)經給水泵(7)、余熱鍋爐本體(I)，再產生飽和蒸汽，從而形成蒸汽朗肯循環回路； 所述的有機朗肯循環，是指液態有機工質(11)經循環泵(12)、冷凝蒸發器(10)，產生的有機工質蒸汽經有機工質管線(24)進入過熱器(9)，形成有機工質過熱蒸汽(16)，進入有機工質汽輪機(17)拖動有機工質發電機(20)發電，從有機工質汽輪機(17)排出的乏汽經有機工質冷凝器(18)冷卻形成液態有機工質(11)，再進入循環泵(12)，從而形成有機朗肯循環回路；或液態有機工質(11)經循環泵(12)、冷凝蒸發器(10)，產生的有機工質蒸汽經有機工質管線(25)進入熱換熱器(13)，形成有機工質過熱蒸汽(16)，進入有機工質汽輪機(17)拖動有機工質發電機(20)發電，從有機工質汽輪機(17)排出的乏汽經有機工質冷凝器(18)冷卻形成液態有機工質(11)，再進入循環泵(12)，從而形成有機朗肯循環回路； 所述的汽輪機(4)之抽汽(4-1)經過熱器(9)形成冷凝水(26)，返回蒸汽朗肯循環系統； 所述的蒸汽朗肯循環和有機朗肯循環回路通過冷凝蒸發器(10)復合起來，高效回收蒸汽朗肯循環中蒸汽凝 結釋放的汽化潛熱用于低溫端有機朗肯循環發電。2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于: 設有給水加熱器(8): 由余熱鍋爐本體(I)出來的飽和蒸汽(2)，經過熱器(3)形成過熱蒸汽(3-1)，送入汽輪機(4)帶動蒸汽發電機(21)發電；汽輪機(4)出來的乏汽(5)經冷凝蒸發器(10)形成凝結水(6)，凝結水(6)經給水泵(7)、給水加熱器(8)、余熱鍋爐本體(1)，再產生飽和蒸汽，從而形成蒸汽朗肯循環回路。3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于: 設有除氧器(7-1): 由余熱鍋爐本體(I)出來的飽和蒸汽(2)，經過熱器(3)形成過熱蒸汽(3-1)，送入汽輪機(4)帶動蒸汽發電機(21)發電；汽輪機(4)出來的乏汽(5)經冷凝蒸發器(10)形成凝結水(6)，凝結水(6)經凝結水泵(6-1)、除氧器(7-1)、給水泵(7)、余熱鍋爐本體(1)，再產生飽和蒸汽，從而形成蒸汽朗肯循環回路。4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于: 設有乏汽回熱器(22): 液態有機工質(11)經循環泵(12)、冷凝...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王海波，
申請(專利權)人：南京瑞柯徠姆環保科技有限公司，
類型：發明
國別省市：