[發明專利]一種熱力鍋爐蒸汽輪機式發電系統及發電方法

在審

• 申請號: 201811053595.1
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN109139159A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 蔡東亮;蔡欣寧
• 申請（專利權）人: 蔡東亮
• 主分類號: F01K25/10
• 分類號: F01K25/10;F01K11/02;F01D15/10
• 代理公司: 山東康橋律師事務所 37250
• 代理人: 柳彥君

本發明公開了一種熱力鍋爐蒸汽輪機式發電系統及發電方法，其中發電系統包括鍋爐、汽輪機、凝汽器和回熱裝置，鍋爐、汽輪機、凝汽器和回熱裝置依次首尾連接，還包括工質，工質在鍋爐、汽輪機、凝汽器和回熱裝置中循環流通，工質為四氯化碳，本發明的熱力鍋爐蒸汽輪機式發電系統，相較于現有技術的熱力鍋爐蒸汽輪機式發電系統，熱效率顯著提高，進而達到節能減排、保護環境和保護資源的有益效果。

技術領域

本發明涉及熱力鍋爐發電技術領域，具體涉及一種熱力鍋爐蒸汽輪機式發電系統及發電方法。

背景技術

熱力鍋爐蒸汽輪機式發電系統是目前常用的發電系統。現有技術的熱力鍋爐蒸汽輪機式發電系統，存在熱效率低的問題。經過學者研究，造成該問題的主要原因是，采用水作為工質，將熱能轉換為機械能，水的汽化熱較高，造成了很多的能源消耗。但自從瓦特等人改進蒸汽機，到現在的熱力鍋爐蒸汽輪機式發電系統，由于水具有比熱大、來源豐富、廉價和無污染等優點，因此水作為工質一直未被人動搖或懷疑過。目前通常采用如下兩種方式，提高熱力鍋爐蒸汽輪機式發電系統的熱效率：(1)提高鍋爐出汽溫度，目前已將鍋爐出汽溫度提高到了水的超超臨界溫度610℃左右；(2)降低汽輪機出汽溫度，目前已將汽輪機出汽溫度降低至33℃甚至更低一些，上述兩種方法的原理是增加汽輪機進出汽的溫度差，以提高工質在每一個卡諾循環過程中的做功量，進而提高熱效率，上述兩種方法目前均已達到極限，仍未顯著的提高熱效率，且會造成大量資源浪費。

鑒于此，特提出此發明。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明的目的在于提供一種熱力鍋爐蒸汽輪機式發電系統，相較于現有技術的熱力鍋爐蒸汽輪機式發電系統，熱效率顯著提高，進而達到節能減排、保護環境和保護資源的有益效果。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種熱力鍋爐蒸汽輪機式發電系統，包括鍋爐、汽輪機、凝汽器和回熱裝置，鍋爐、汽輪機、凝汽器和回熱裝置依次首尾連接，還包括工質，工質在鍋爐、汽輪機、凝汽器和回熱裝置中循環流通，工質為四氯化碳。

進一步，針對現有技術中存在的不足，本發明還提供一種熱力鍋爐蒸汽輪機式發電方法，包括如下步驟：

鍋爐將液態四氯化碳加熱至氣態，進入汽輪機；

氣態四氯化碳進入汽輪機推動汽輪機轉動做功，進入凝汽器；

凝汽器將氣態四氯化碳冷凝至液態，進入回熱裝置；

回熱裝置將液體四氯化碳加熱至鍋爐所需溫度，進入鍋爐，重復上述步驟。

本發明的有益效果是：

(1)本發明的熱力鍋爐蒸汽輪機式發電系統，工質為四氯化碳，四氯化碳的常溫常壓下汽化熱(即將單位重量下某物質從液態轉換至相同溫度的汽態所需的能量)為194.3KJ/kg，遠低于水的2250KJ/kg，因此能大幅度降低液體氣體之間相互轉換時吸收或排放的能量，進而可顯著提高卡諾循環過程的熱效率，同時達到節能減排、保護環境和保護資源的有益效果，且本發明的方法無需對現有的工藝結構流程進行改造，成本較低。

(2)四氯化碳的臨界壓力為4.558MPa，臨界溫度為283.2℃，水的臨界壓力為22.565MPa，臨界溫度為374.15℃，四氯化碳的臨界壓力和臨界溫度均小于水的值，因此相比與水，鍋爐將液態四氯化碳加熱至氣態進行做功時更加容易，進一步，對鍋爐的要求更低，對系統的要求更小。

(3)四氯化碳的飽和蒸汽壓力在25℃時為15.26KPa，水的飽和蒸汽壓力在25℃時為3.2KPa，四氯化碳的飽和蒸汽壓力與水接近，因此在凝汽器將氣態四氯化碳冷凝至液態，無需對凝汽器做重大改動，在一方面，結合有益效果(1)，四氯化碳的汽化熱為194.3KJ/kg，遠低于水的汽化熱2250KJ/kg，因此在凝汽器將汽四氯化碳冷凝至液態時，所消耗的能量遠小于冷凝水至液體所消耗的能量。