[發明專利]蒸汽朗肯-有機朗肯聯合循環發電裝置

有效

• 申請號: 201310029372.2
• 申請日: 2013-01-27
• 公開（公告）號: CN103147806A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 王海波
• 申請（專利權）人: 南京瑞柯徠姆環保科技有限公司
• 主分類號: F01K11/02
• 分類號: F01K11/02;F01K23/02;F01D15/10;F28D15/02
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 張蘇沛

技術領域

本發明涉及一種蒸汽朗肯-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領域。

背景技術

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η_oi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。

電站鍋爐生產過程中排放出大量的煙氣，其中可回收利用的熱量很多。電站鍋爐運行過程中還需通過連續排污和定期排污保障鍋爐的水質符合安全需求，同時必須將鍋爐給水中的氧氣除去，以避免對鍋爐系統的腐蝕。目前熱力除氧器是電站鍋爐的首選技術，除氧器在工作的同時，夾帶大量的工作蒸汽排入大氣。由于鍋爐連排水和除氧器排汽中含有大量的熱量及優良的水質，如果直接排放將造成極大的能源和資源浪費，而且對環境造成污染。雖然這兩部分余熱資源浪費巨大，但回收利用有較大的難度，其主要原因是：（1）余熱的品質較低，未找到有效的利用方法；（2）回收者三部分的余熱，往往對鍋爐原有熱力系統做出較大改動，具有一定的風險性；（3）熱平衡問題難以組織，難以在工廠內部全部直接利用，往往需要向外尋找合適的熱用戶，而熱用戶的用熱負荷往往會有波動，從而限制了回收方法的通用性。

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.No.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。

發明內容

本發明的目的為解決上述蒸汽朗肯循環存在的問題，以及ORC技術循環技術存在的缺點，提出一種新的火電廠復合循環流程，即蒸汽朗肯-有機朗肯聯合循環發電裝置，能夠替代傳統的蒸汽朗肯循環，同時解決了ORC機組安全運行的關鍵問題、回收蒸汽朗肯循環中蒸汽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。

本發明的目的是通過以下措施實現的：

一種蒸汽朗肯-有機朗肯聯合循環發電裝置，該裝置包括蒸汽朗肯循環、有機朗肯循環，其特征在于：

所述的蒸汽朗肯循環，是指由鍋爐本體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經過熱器9、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、鍋爐本體1，再產生飽和蒸汽，從而形成蒸汽朗肯循環回路。