[發明專利]布列頓-蒸汽朗肯-有機朗肯聯合循環發電裝置

有效

• 申請號: 201310029383.0
• 申請日: 2013-01-27
• 公開（公告）號: CN103089442A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 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: F02C6/18
• 分類號: F02C6/18;F01K23/02;F01K25/00;F01K25/08;F01K17/02;F27D17/00
• 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領域。

背景技術

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，聯合循環研究已經引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5l％?～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。

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。

本發明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：