[發(fā)明專利]開式-閉式循環(huán)復合的發(fā)電系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211167184.1
• 申請日: 2022-09-23
• 公開（公告）號: CN115370505A
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設計）人: 江泓升;諸葛偉林;張揚軍;錢煜平
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F02G1/02
• 分類號: F02G1/02;F02G1/04;F02G1/053
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會華

本申請?zhí)岢鲆环N開式?閉式循環(huán)復合的發(fā)電系統(tǒng)，包括：開式循環(huán)系統(tǒng)(1)，所述開式循環(huán)系統(tǒng)(1)包括開式循環(huán)渦輪發(fā)電機、預熱器(12)和尾氣換熱器(16)；以及閉式循環(huán)系統(tǒng)(2)，所述閉式循環(huán)系統(tǒng)(2)包括閉式循環(huán)渦輪發(fā)電機，其中，通過所述預熱器(12)和所述尾氣換熱器(16)將所述開式循環(huán)系統(tǒng)(1)和所述閉式循環(huán)系統(tǒng)(2)耦合，所述開式循環(huán)系統(tǒng)(1)的工質的熱量能夠通過所述尾氣換熱器(16)傳遞給所述閉式循環(huán)系統(tǒng)(2)的工質，所述閉式循環(huán)系統(tǒng)(2)的工質的熱量能夠通過所述預熱器(12)傳遞給所述開式循環(huán)系統(tǒng)(1)的工質。

技術領域

本申請屬于能源動力技術領域，特別涉及一種開式-閉式循環(huán)復合的發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術

渦輪發(fā)電系統(tǒng)以渦輪為核心部件，通過高溫、高壓的工質驅動渦輪做功，進而帶動發(fā)電機將機械能轉化為電能?，F(xiàn)有的渦輪發(fā)電系統(tǒng)包括開式循環(huán)系統(tǒng)、閉式循環(huán)系統(tǒng)以及聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)。

開式循環(huán)系統(tǒng)的工質與大氣相連，通常采用直接燃燒加熱工質，系統(tǒng)的發(fā)電功率較大，功重比較高。

閉式循環(huán)系統(tǒng)的工質與外界不相連，通常采用換熱器等方式間接對工質進行加熱，因此工質的最高溫度比直接燃燒加熱的工質溫度低。此外，閉式循環(huán)系統(tǒng)還需要額外增加冷卻器對渦輪出口的工質進行冷卻，從而形成閉式循環(huán)。

由于開式循環(huán)系統(tǒng)與閉式循環(huán)系統(tǒng)的工作溫度存在差異，可以將二者結合形成聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)?，F(xiàn)有的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)將開式循環(huán)系統(tǒng)和閉式循環(huán)系統(tǒng)串聯(lián)起來，將開式循環(huán)系統(tǒng)的排氣熱量傳遞給閉式循環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)熱能梯級利用提高系統(tǒng)熱效率。

然而，隨著技術進步，開式循環(huán)系統(tǒng)的渦輪工作溫度和排氣溫度不斷提升，這就要求閉式循環(huán)系統(tǒng)的渦輪工作溫度也不斷提升，導致渦輪出口的溫度升高，閉式循環(huán)所需的冷卻量增大，進而導致部分能量作為廢熱排散到環(huán)境中，使聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的熱效率下降。

發(fā)明內容

本申請旨在提出一種開式-閉式循環(huán)復合的發(fā)電系統(tǒng)，降低循環(huán)系統(tǒng)排放的總體廢熱，從而提升渦輪發(fā)電系統(tǒng)的熱效率。

本申請的實施方式提出一種開式-閉式循環(huán)復合的發(fā)電系統(tǒng)，包括：

開式循環(huán)系統(tǒng)，所述開式循環(huán)系統(tǒng)包括開式循環(huán)渦輪發(fā)電機、預熱器和尾氣換熱器；以及

閉式循環(huán)系統(tǒng)，所述閉式循環(huán)系統(tǒng)包括閉式循環(huán)渦輪發(fā)電機，

其中，通過所述預熱器和所述尾氣換熱器將所述開式循環(huán)系統(tǒng)和所述閉式循環(huán)系統(tǒng)耦合，所述開式循環(huán)系統(tǒng)的工質的熱量能夠通過所述尾氣換熱器傳遞給所述閉式循環(huán)系統(tǒng)的工質，所述閉式循環(huán)系統(tǒng)的工質的熱量能夠通過所述預熱器傳遞給所述開式循環(huán)系統(tǒng)的工質。

在至少一個可能的實施方式中，所述開式循環(huán)系統(tǒng)還包括壓氣機和燃燒室，所述預熱器設置于所述壓氣機和所述燃燒室之間。

在至少一個可能的實施方式中，所述閉式循環(huán)系統(tǒng)還包括冷卻器，所述預熱器設置于所述閉式循環(huán)渦輪發(fā)電機和所述冷卻器之間。

在至少一個可能的實施方式中，所述閉式循環(huán)系統(tǒng)還包括壓縮機，所述尾氣換熱器設置于所述壓縮機和所述閉式循環(huán)渦輪發(fā)電機之間。

在至少一個可能的實施方式中，所述尾氣換熱器包括尾氣換熱器第一進料口、尾氣換熱器第一出料口、尾氣換熱器第二進料口和尾氣換熱器第二出料口，

所述尾氣換熱器第一進料口和所述尾氣換熱器第一出料口連通，所述尾氣換熱器第二進料口和所述尾氣換熱器第二出料口連通，

所述尾氣換熱器第一進料口連接于所述開式循環(huán)渦輪發(fā)電機的開式循環(huán)渦輪的工質出口，

所述尾氣換熱器第一出料口連接于大氣或尾氣處理設備，

所述尾氣換熱器第二進料口連接于所述壓縮機的出口，