專利名稱：布列頓-蒸汽朗肯-有機朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種布列頓-蒸汽朗肯-有機朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，具體屬火力發(fā)電廠動力裝置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
燃氣一蒸汽聯(lián)合循環(huán)因其熱效率高、啟動速度快、環(huán)保條件好、安裝周期短、投資費用低等一系列優(yōu)點，加上近年來燃氣輪機技術(shù)的飛速發(fā)展，燃氣輪機單機功率也不斷加大，聯(lián)合循環(huán)研究已經(jīng)弓丨起世界各國的重視和實施。國外聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)的研究始于上個世紀60年代末，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前，美國、英國、日本等許多發(fā)達國家的燃氣一蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)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(lián)合循環(huán)余熱鍋爐性能設(shè)計、系統(tǒng)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、生產(chǎn)制造技術(shù)，而且已經(jīng)完全掌握了聯(lián)合循環(huán)余熱鍋爐的熱力特性和運行特性。燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)以及目前正在開發(fā)中的雙流體循環(huán)-燃氣輪機回注蒸汽的程氏循環(huán)和在燃氣輪機的壓氣機出口噴水蒸發(fā)的回熱循環(huán)，正是這種技術(shù)發(fā)展的代表，前者已經(jīng)發(fā)展成熟，取得了巨大的經(jīng)濟效益，后兩者正在加緊研究之中，而程氏循環(huán)已有應(yīng)用實例和正式產(chǎn)品。以水蒸汽為工質(zhì)的火力發(fā)電廠，是大規(guī)模地進行著把熱能轉(zhuǎn)變成機械能，并又把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿墓S。發(fā)電廠應(yīng)用的循環(huán)很復(fù)雜，然而究其實質(zhì)，主要是由鍋爐、汽輪機、凝汽器、水泵等設(shè)備所組成的朗肯循環(huán)來完成，其工作原理是:給水先經(jīng)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?yōu)榈蜏氐蛪旱姆ζ?，最后排入凝汽器凝結(jié)為冷凝水，重新經(jīng)水泵將冷凝水送入鍋爐進行新的循環(huán)。至于火力發(fā)電廠使用的復(fù)雜循環(huán)，只不過是在朗肯循環(huán)基礎(chǔ)上，為了提高熱效率，加以改進而形成的新的循環(huán)即回熱循環(huán)，回熱的介質(zhì)為水。朗肯循環(huán)已成為現(xiàn)代蒸汽動力裝置的基本循環(huán)?，F(xiàn)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(huán)，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(huán)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(huán)的相對內(nèi)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(yīng)減少。但蒸汽在凝汽器中凝結(jié)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(jié)時釋放的大量的汽化潛熱，值得深入研究。張紅(低沸點工質(zhì)的有機朗肯循環(huán)純低溫余熱發(fā)電技術(shù)[J].水泥.2006.N0.8)以正戊烷為例比較了常規(guī)的水蒸氣朗肯循環(huán)和有機朗肯循環(huán)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(zhì)時，主要設(shè)備有:蒸發(fā)器、汽輪機、冷凝器和正戊烷循環(huán)泵。對于低等及中等的焓熱，ORC技術(shù)比常規(guī)的水蒸氣朗肯循環(huán)有很多優(yōu)點，主要是在回收顯熱方面有較高的效率，由于循環(huán)中顯熱/潛熱比例不相等，ORC技術(shù)中此比例大。因此采用ORC技術(shù)比水蒸氣循環(huán)會回收較多的熱量。但ORC技術(shù)也有其固有的缺點:由于有機工質(zhì)可能具有可燃、爆炸等特點，在鍋爐或工業(yè)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(huán)境與工作地點的防護等。這是ORC技術(shù)在電站系統(tǒng)中回收含塵、有腐蝕物質(zhì)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(huán)火力發(fā)電廠的熱力學(xué)基本規(guī)律，借鑒復(fù)式朗肯循環(huán)組織思路及朗肯-Kalina等復(fù)合循環(huán)等理論的創(chuàng)新方法，保留基于朗肯循環(huán)原理的動力裝置技術(shù)的優(yōu)點，探討新的復(fù)合循環(huán)理論，真正找到大幅度提高熱力循環(huán)動力裝置熱效率的新途徑，成為該領(lǐng)域研究的難點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為解決上述蒸汽朗肯循環(huán)及ORC技術(shù)存在的問題，提出一種新的火電廠復(fù)合循環(huán)流程，即布列頓-蒸汽朗肯-有機朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，能夠?qū)ΜF(xiàn)有的蒸汽朗肯循環(huán)進行節(jié)能改造，同時解決了 ORC機組安全運行的關(guān)鍵問題、回收蒸汽朗肯循環(huán)凝汽器中蒸汽凝結(jié)釋放的大量的汽化潛熱用于低溫端有機朗肯循環(huán)發(fā)電，從而實現(xiàn)有效提高整個聯(lián)合循環(huán)機組的熱效率，最終達到節(jié)能降耗、提高系統(tǒng)熱效率的目的。本發(fā)明的目的是通過以下措施實現(xiàn)的:
一種布列頓-蒸汽朗肯-有機朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，該裝置包括布列頓循環(huán)、蒸汽朗肯循環(huán)、有機朗肯循環(huán)，其特征在于:
空氣35經(jīng)壓氣機36送入燃燒設(shè)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(fā)電機41發(fā)電,完成燃氣輪機機組布列頓循環(huán)。所述的燃氣輪機39排出的高溫煙氣40作為蒸汽朗肯循環(huán)系統(tǒng)的熱源，高溫煙氣40經(jīng)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(huán)，是指由余熱鍋爐本體I出來的飽和蒸汽2，經(jīng)過熱器3形成過熱蒸汽3-1，送入汽輪機4帶動蒸汽發(fā)電機21發(fā)電；汽輪機4出來的乏汽5進入冷凝蒸發(fā)器10形成凝結(jié)水6，凝結(jié)水6經(jīng)凝結(jié)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(chǎn)生飽和蒸汽，從而形成蒸汽朗肯循環(huán)回路。所述的有機朗肯循環(huán)，是指液態(tài)有機工質(zhì)11經(jīng)循環(huán)泵12、冷凝蒸發(fā)器10，產(chǎn)生的有機工質(zhì)蒸汽經(jīng)乏汽回熱器22、有機工質(zhì)管線24、過熱器9，形成有機工質(zhì)過熱蒸汽16，進入有機工質(zhì)汽輪機17拖動有機工質(zhì)發(fā)電機20發(fā)電，從有機工質(zhì)汽輪機17排出的乏汽經(jīng)乏汽回熱器22、有機工質(zhì)冷凝器18冷卻形成液態(tài)有機工質(zhì)11，再進入循環(huán)泵12，從而形成有機朗肯循環(huán)回路。所述的蒸汽朗肯循環(huán)和有機朗肯循環(huán)回路通過冷凝蒸發(fā)器10復(fù)合起來，高效回收蒸汽朗肯循環(huán)中蒸汽凝結(jié)釋放的汽化潛熱用于低溫端有機朗肯循環(huán)發(fā)電，所述的蒸汽朗肯循環(huán)的蒸汽凝結(jié)側(cè)為負壓。所述的過熱器9采用蒸汽朗肯循環(huán)中汽輪機4的抽汽4-1作為熱源，抽汽4-1經(jīng)過熱器9冷卻形成冷凝水26返回蒸汽朗肯循環(huán)系統(tǒng)。所述的液態(tài)有機工質(zhì)11為單一組分的有機工質(zhì)，或以有機工質(zhì)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(tài)有機工質(zhì)為多組分溶液時，設(shè)有回熱器15:液態(tài)有機工質(zhì)11經(jīng)循環(huán)泵
12、回熱器15、冷凝蒸發(fā)器10，形成的貧液經(jīng)回熱器15、返流管線19返回有機工質(zhì)冷凝器18，產(chǎn)生的有機工質(zhì)蒸汽經(jīng)乏汽回熱器22、過熱器9、有機工質(zhì)汽輪機17、有機工質(zhì)冷凝器18形成液態(tài)有機工質(zhì)11，再回到循環(huán)泵12，從而形成有機朗肯循環(huán)回路。設(shè)有熱交換器13:熱交換器13為相變換熱器時，包括蒸發(fā)器13-1、冷凝器13-2，其中蒸發(fā)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(zhì)采用水或其他適宜的物質(zhì)；煙氣通過相變換熱器13的相變工質(zhì)與冷凝蒸發(fā)器10出來的有機工質(zhì)蒸汽采用分離式換熱方式:相變工質(zhì)在蒸發(fā)器13-1中吸收煙氣的熱量產(chǎn)生飽和蒸汽，飽和蒸汽作為有機工質(zhì)蒸汽的熱源，通過冷凝器13-2與有機工質(zhì)蒸汽間壁式換熱，冷卻后形成凝結(jié)液再由蒸發(fā)器13-1吸收煙氣的熱量再產(chǎn)生蒸汽，從而形成相變工質(zhì)的內(nèi)循環(huán)回路；相變工質(zhì)采用自然循環(huán)或強制循環(huán)方式；冷凝蒸發(fā)器10出口的有機工質(zhì)蒸汽經(jīng)有機工質(zhì)管線25、熱換熱器13之冷凝器13-2，形成的有機工質(zhì)過熱蒸汽16進入有機工質(zhì)汽輪機17，再經(jīng)乏汽回熱器22、有機工質(zhì)冷凝器18、循環(huán)泵12回到冷凝蒸發(fā)器10，從而有機朗肯循環(huán)回路。設(shè)有有機工質(zhì)蒸發(fā)器14:有機工質(zhì)蒸發(fā)器14采用有機工質(zhì)汽輪機17出口的乏汽作為熱源，產(chǎn)生的有機工質(zhì)蒸汽經(jīng)乏汽回熱器22、過熱器9、有機工質(zhì)汽輪機17，拖動有機工質(zhì)發(fā)電機20發(fā)電，有機工質(zhì)汽輪機17排出的乏汽經(jīng)乏汽回熱器22、有機工質(zhì)蒸發(fā)器14、有機工質(zhì)冷凝器18冷卻形成液態(tài)有機工質(zhì)11，再進入循環(huán)泵12、有機工質(zhì)蒸發(fā)器14，從而形成有機朗肯循環(huán)回路；如為多組分有機工質(zhì)時，有機工質(zhì)蒸發(fā)器14產(chǎn)生的貧液經(jīng)返流管線27、冷凝蒸發(fā)器10、回熱器15、返流管線19回到有機工質(zhì)冷凝器18。所述的給水加熱器8、過熱器9、冷凝蒸發(fā)器10、回熱器15、熱交換器13、有機工質(zhì)蒸發(fā)器14、乏汽回熱器22可分別設(shè)置一個或多個，采用串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)方式連接。所述的有機工質(zhì)冷凝器18按照常規(guī)技術(shù)進行設(shè)置，采用水或空氣等作為冷卻介質(zhì)。本發(fā)明中所提及的前述設(shè)備的換熱元件可采用列管、翅片管、蛇形管或螺旋槽管，或采用其他強化傳熱措施的管子或其他型式的中空腔體換熱元件?？刂普舭l(fā)器13-1換熱面的壁面溫度稍高于煙氣酸露點溫度，或采用耐腐蝕的材料有效減輕煙氣的低溫腐蝕，能夠有效降低排煙溫度、避免煙氣低溫腐蝕的同時，高效回收煙氣余熱。本發(fā)明中未說明的設(shè)備及其備用系統(tǒng)、管道、儀表、閥門、保溫、具有調(diào)節(jié)功能旁路設(shè)施等采用公知的成熟技術(shù)進行配套。本發(fā)明中的燃氣輪機變?yōu)閮?nèi)燃機、斯特林機等其他氣動機時，同樣能形成奧圖循環(huán)-蒸汽朗肯-有機朗肯聯(lián)合循環(huán)、斯特林循環(huán)-蒸汽朗肯-有機朗肯聯(lián)合循環(huán)等發(fā)電裝置。設(shè)有與本發(fā)明系統(tǒng)配套的調(diào)控裝置，采用現(xiàn)有蒸汽朗肯循環(huán)發(fā)電廠、程氏循環(huán)發(fā)電廠或燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠的公知的成熟調(diào)控技術(shù)進行配套，使布列頓-蒸汽朗肯-有機朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置能經(jīng)濟、安全、高熱效率運行，達到節(jié)能降耗的目的。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點:
1、節(jié)能效果顯著:本發(fā)明設(shè)計的布列頓-蒸汽朗肯-有機朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，將蒸汽朗肯循環(huán)的凝汽器作為有機朗肯循環(huán)的蒸發(fā)器，利用有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)對中低溫熱源的利用有更高效率的特點，將蒸汽朗肯循環(huán)蒸汽凝結(jié)釋放的大量汽化潛熱用于有機朗肯循環(huán)高效發(fā)電，僅利用蒸汽的汽化潛熱發(fā)電這塊就多達50度/噸蒸汽以上；有機朗肯循環(huán)中有機工質(zhì)冷凝器負荷較傳統(tǒng)蒸汽朗肯循環(huán)中的凝汽器減輕的絕對值達15%左右，冷卻循環(huán)水的電耗顯著降低。2、電廠的三廢實現(xiàn)集成利用:尾部煙道設(shè)置的熱交換器采用相變換熱器時，可以高效回收煙氣的余熱，排煙溫度可降低至120°C左右，相變換熱器蒸發(fā)器采用耐腐蝕材料時，排煙溫度能降低更多，達到85°C左右，對脫硫脫硝系統(tǒng)的運行極為有利，有效避免煙氣低溫腐蝕的同時，回收的熱量用于有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)高效發(fā)電，更符合能量梯級利用原理。蒸汽朗肯循環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水、廢汽等余熱均可納入有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)回收利用。從根本上消除了其他廢氣、廢水、廢汽余熱回收裝置對整個機組熱力循環(huán)系統(tǒng)的影響，實現(xiàn)整個電廠系統(tǒng)余熱的真正意義的集成利用，節(jié)水、節(jié)汽、節(jié)電等效果明顯。3、采用汽輪機的抽汽作為有機朗肯循環(huán)中蒸汽的熱源，進一步回收抽汽的顯熱、汽化潛熱用于有機朗肯循環(huán)發(fā)電，使整個聯(lián)合循環(huán)機組的效益進一步提高。4、本發(fā)明的方案既可用于新建聯(lián)合動力裝置系統(tǒng)的設(shè)計、建造，也可用于對現(xiàn)有的純凝式、抽凝式機組進行節(jié)能改造，對現(xiàn)有機組的熱力循環(huán)不產(chǎn)生負面影響，能充分挖掘設(shè)備的節(jié)能潛力，同時符合國家的產(chǎn)業(yè)政策，經(jīng)濟及環(huán)保效益顯著。


圖1是本發(fā)明的一種布列頓-蒸汽朗肯-有機朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置流程示意圖。圖1中:1-余熱鍋爐本體，2-飽和蒸汽，3-過熱器，3-1-過熱蒸汽，4-汽輪機，
4-1-抽汽，5-乏汽，6-凝結(jié)水，6-1-凝結(jié)水泵，7-給水泵，7-1-除氧器，8-給水加熱器，9-過熱器，10-冷凝蒸發(fā)器，11-液態(tài)有機工質(zhì)，12-循環(huán)泵，13-熱交換器，13-1-蒸發(fā)器，13-2-冷凝器，14-有機工質(zhì)蒸發(fā)器，15-回熱器，16-有機工質(zhì)過熱蒸汽，17-有機工質(zhì)汽輪機，18-有機工質(zhì)冷凝器，19-返流管線，20-有機工質(zhì)發(fā)電機，21-蒸汽發(fā)電機，22-乏汽回熱器，23-煙道，24-有機工質(zhì)管線，25-有機工質(zhì)管線，26-凝結(jié)水，27-返流管線，35-空氣，36-壓氣機，37-燃燒設(shè)備，38-燃料，39-燃氣輪機，40-高溫煙氣，41-發(fā)電機。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。實施例1:
如圖1所示，一種布列頓-蒸汽朗肯-有機朗肯朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，該裝置包括布列頓循環(huán)、蒸汽朗肯循環(huán)、有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，具體實施例如下:
空氣35經(jīng)壓氣機36送入燃燒設(shè)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(fā)電機41發(fā)電,完成燃氣輪機機組布列頓循環(huán)。所述的燃氣輪機39排出的高溫煙氣40作為蒸汽朗肯循環(huán)系統(tǒng)的熱源，高溫煙氣40經(jīng)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(huán)，是指由余熱鍋爐本體I出來的飽和蒸汽2，經(jīng)過熱器3形成過熱蒸汽3-1，送入汽輪機4帶動蒸汽發(fā)電機21發(fā)電；汽輪機4出來的乏汽5進入冷凝蒸發(fā)器10形成凝結(jié)水6，凝結(jié)水6經(jīng)凝結(jié)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(chǎn)生飽和蒸汽，從而形成蒸汽朗肯循環(huán)回路。所述的有機朗肯循環(huán)，是指液態(tài)有機工質(zhì)11經(jīng)循環(huán)泵12、回熱器15、冷凝蒸發(fā)器10，形成的貧液經(jīng)回熱器15、返流管線19返回有機工質(zhì)冷凝器18，產(chǎn)生的有機工質(zhì)蒸汽經(jīng)乏汽回熱器22、過熱器9、有機工質(zhì)汽輪機17，從有機工質(zhì)汽輪機17排出的乏汽經(jīng)乏汽回熱器22、有機工質(zhì)冷凝器18形成液態(tài)有機工質(zhì)11，再回到循環(huán)泵12，從而形成有機朗肯循環(huán)回路；
或液態(tài)有機工質(zhì)11經(jīng)循環(huán)泵12、冷凝蒸發(fā)器10，產(chǎn)生的有機工質(zhì)蒸汽經(jīng)有機工質(zhì)管線25進入熱換熱器13，形成有機工質(zhì)過熱蒸汽16，進入有機工質(zhì)汽輪機17拖動有機工質(zhì)發(fā)電機20發(fā)電，從有機工質(zhì)汽輪機17排出的乏汽經(jīng)有機工質(zhì)冷凝器18冷卻形成液態(tài)有機工質(zhì)11，再進入循環(huán)泵12，從而形成有機朗肯循環(huán)回路；
所述的蒸汽朗肯循環(huán)和有機朗肯循環(huán)回路通過冷凝蒸發(fā)器10復(fù)合起來，高效回收蒸汽朗肯循環(huán)中蒸汽凝結(jié)釋放的汽化潛熱用于低溫端有機朗肯循環(huán)發(fā)電，所述的蒸汽朗肯循環(huán)的蒸汽凝結(jié)側(cè)為負壓。所述的過熱器9采用蒸汽朗肯循環(huán)中汽輪機4的抽汽4-1作為熱源，抽汽4-1經(jīng)過熱器9冷卻形成冷凝水26返回蒸汽朗肯循環(huán)系統(tǒng)。所述的液態(tài)有機工質(zhì)11為多組分的有機工質(zhì)溶液。所述的熱交換器13為相變換熱器時，包括蒸發(fā)器13-1、冷凝器13-2，其中蒸發(fā)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(zhì)采用水；煙氣通過相變換熱器13的相變工質(zhì)與冷凝蒸發(fā)器10出來的有機工質(zhì)蒸汽采用分離式換熱方式:相變工質(zhì)在蒸發(fā)器13-1中吸收煙氣的熱量產(chǎn)生飽和蒸汽，飽和蒸汽作為有機工質(zhì)蒸汽的熱源，通過冷凝器13-2與有機工質(zhì)蒸汽間壁式換熱，冷卻后形成凝結(jié)液再由蒸發(fā)器13-1吸收煙氣的熱量再產(chǎn)生蒸汽，從而形成相變工質(zhì)的內(nèi)循環(huán)回路；相變工質(zhì)采用自然循環(huán)方式；冷凝蒸發(fā)器10出口分流處的有機工質(zhì)蒸汽經(jīng)有機工質(zhì)管線25、相變換熱器13之冷凝器13-2，形成的有機工質(zhì)過熱蒸汽經(jīng)過熱器9進入有機工質(zhì)汽輪機17，再經(jīng)乏汽回熱器22、有機工質(zhì)冷凝器18、循環(huán)泵12回到冷凝蒸發(fā)器10，從而有機朗肯循環(huán)回路。設(shè)有有機工質(zhì)蒸發(fā)器14:有機工質(zhì)蒸發(fā)器14采用有機工質(zhì)汽輪機17出口的乏汽作為熱源，產(chǎn)生的有機工質(zhì)蒸汽經(jīng)乏汽回熱器22、過熱器9、有機工質(zhì)汽輪機17，拖動有機工質(zhì)發(fā)電機20發(fā)電，有機工質(zhì)汽輪機17排出的乏汽經(jīng)乏汽回熱器22、有機工質(zhì)蒸發(fā)器14、有機工質(zhì)冷凝器18冷卻形成液態(tài)有機工質(zhì)11，再進入循環(huán)泵12、有機工質(zhì)蒸發(fā)器14，從而形成有機朗肯循環(huán)回路；如為多組分有機工質(zhì)時，有機工質(zhì)蒸發(fā)器14產(chǎn)生的貧液經(jīng)返流管線27、冷凝蒸發(fā)器10、回熱器15、返流管線19回到有機工質(zhì)冷凝器18。所述的給水加熱器8、過熱器9、冷凝蒸發(fā)器10、回熱器15、熱交換器13、有機工質(zhì)蒸發(fā)器14、乏汽回熱器22可分別設(shè)置一個或多個，采用串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)方式連接。所述的有機工質(zhì)冷凝器18按照常規(guī)技術(shù)進行設(shè)置，采用水或空氣等作為冷卻介質(zhì)。
本發(fā)明中所提及的前述設(shè)備的換熱元件可采用列管、翅片管、蛇形管或螺旋槽管，或采用其他強化傳熱措施的管子或其他型式的中空腔體換熱元件?？刂普舭l(fā)器13-1換熱面的壁面溫度稍高于煙氣酸露點溫度，或采用耐腐蝕的材料有效減輕煙氣的低溫腐蝕，能夠有效降低排煙溫度、避免煙氣低溫腐蝕的同時，高效回收煙氣余熱。本發(fā)明中未說明的設(shè)備及其備用系統(tǒng)、管道、儀表、閥門、保溫、具有調(diào)節(jié)功能旁路設(shè)施等采用公知的成熟技術(shù)進行配套。設(shè)有與本發(fā)明系統(tǒng)配套的調(diào)控裝置，采用現(xiàn)有蒸汽朗肯循環(huán)發(fā)電廠、程氏循環(huán)發(fā)電廠或燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠的公知的成熟調(diào)控技術(shù)進行配套，使蒸汽朗肯-有機朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置能經(jīng)濟、安全、高熱效率運行，達到節(jié)能降耗的目的。雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，但它們并不是用來限定本發(fā)明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，自當可作各種變化或潤飾，同樣屬于本發(fā)明之保護范圍。因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當以本申請的權(quán)利要求所界定的為準。
權(quán)利要求
1.一種布列頓-蒸汽朗肯-有機朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，該裝置包括布列頓循環(huán)、蒸汽朗肯循環(huán)和有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于: 空氣(35 )經(jīng)壓氣機(36 )送入燃燒設(shè)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(fā)電機(41)發(fā)電,完成燃氣輪機機組布列頓循環(huán)；燃氣輪機(39)排出的高溫煙氣(40)作為蒸汽朗肯循環(huán)系統(tǒng)的熱源，高溫煙氣(40)經(jīng)降溫后排出； 所述的蒸汽朗肯循環(huán)，是指由余熱鍋爐本體(I)出來的飽和蒸汽(2)，經(jīng)過熱器(3)形成過熱蒸汽(3-1)，送入汽輪機(4)帶動蒸汽發(fā)電機(21)發(fā)電；汽輪機(4)出來的乏汽(5)經(jīng)冷凝蒸發(fā)器(10)形成凝結(jié)水(6)，凝結(jié)水(6)經(jīng)給水泵(7)、余熱鍋爐本體(I)，再產(chǎn)生飽和蒸汽，從而形成蒸汽朗肯循環(huán)回路； 所述的有機朗肯循環(huán)，是指液態(tài)有機工質(zhì)(11)經(jīng)循環(huán)泵(12)、冷凝蒸發(fā)器(10)，產(chǎn)生的有機工質(zhì)蒸汽經(jīng)有機工質(zhì)管線(24)進入過熱器(9)，形成有機工質(zhì)過熱蒸汽(16)，進入有機工質(zhì)汽輪機(17)拖動有機工質(zhì)發(fā)電機(20)發(fā)電，從有機工質(zhì)汽輪機(17)排出的乏汽經(jīng)有機工質(zhì)冷凝器(18)冷卻形成液態(tài)有機工質(zhì)(11)，再進入循環(huán)泵(12)，從而形成有機朗肯循環(huán)回路；或液態(tài)有機工質(zhì)(11)經(jīng)循環(huán)泵(12)、冷凝蒸發(fā)器(10)，產(chǎn)生的有機工質(zhì)蒸汽經(jīng)有機工質(zhì)管線(25)進入熱換熱器(13)，形成有機工質(zhì)過熱蒸汽(16)，進入有機工質(zhì)汽輪機(17)拖動有機工質(zhì)發(fā)電機(20)發(fā)電，從有機工質(zhì)汽輪機(17)排出的乏汽經(jīng)有機工質(zhì)冷凝器(18)冷卻形成液態(tài)有機工質(zhì)(11)，再進入循環(huán)泵(12)，從而形成有機朗肯循環(huán)回路； 所述的汽輪機(4)之抽汽(4-1)經(jīng)過熱器(9)形成冷凝水(26)，返回蒸汽朗肯循環(huán)系統(tǒng)； 所述的蒸汽朗肯循環(huán)和有機朗肯循環(huán)回路通過冷凝蒸發(fā)器(10)復(fù)合起來，高效回收蒸汽朗肯循環(huán)中蒸汽凝 結(jié)釋放的汽化潛熱用于低溫端有機朗肯循環(huán)發(fā)電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于: 設(shè)有給水加熱器(8): 由余熱鍋爐本體(I)出來的飽和蒸汽(2)，經(jīng)過熱器(3)形成過熱蒸汽(3-1)，送入汽輪機(4)帶動蒸汽發(fā)電機(21)發(fā)電；汽輪機(4)出來的乏汽(5)經(jīng)冷凝蒸發(fā)器(10)形成凝結(jié)水(6)，凝結(jié)水(6)經(jīng)給水泵(7)、給水加熱器(8)、余熱鍋爐本體(1)，再產(chǎn)生飽和蒸汽，從而形成蒸汽朗肯循環(huán)回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于: 設(shè)有除氧器(7-1): 由余熱鍋爐本體(I)出來的飽和蒸汽(2)，經(jīng)過熱器(3)形成過熱蒸汽(3-1)，送入汽輪機(4)帶動蒸汽發(fā)電機(21)發(fā)電；汽輪機(4)出來的乏汽(5)經(jīng)冷凝蒸發(fā)器(10)形成凝結(jié)水(6)，凝結(jié)水(6)經(jīng)凝結(jié)水泵(6-1)、除氧器(7-1)、給水泵(7)、余熱鍋爐本體(1)，再產(chǎn)生飽和蒸汽，從而形成蒸汽朗肯循環(huán)回路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于: 設(shè)有乏汽回熱器(22): 液態(tài)有機工質(zhì)(11)經(jīng)循環(huán)泵(12)、冷凝蒸發(fā)器(10)，產(chǎn)生的有機工質(zhì)蒸汽經(jīng)乏汽回熱器(22)、有機工質(zhì)管線(24)進入過熱器(9)，形成有機工質(zhì)過熱蒸汽(16)，進入有機工質(zhì)汽輪機(17)拖動有機工質(zhì)發(fā)電機(20)發(fā)電，從有機工質(zhì)汽輪機(17)排出的乏汽經(jīng)有機工質(zhì)冷凝器(18)冷卻形成液態(tài)有機工質(zhì)(11)，再進入循環(huán)泵(12)，從而形成有機朗肯循環(huán)回路。
5.根據(jù)權(quán)利要 求4所述的裝置，其特征在于: 設(shè)有有機工質(zhì)蒸發(fā)器(14): 液態(tài)有機工質(zhì)(11)經(jīng)循環(huán)泵(12)、有機工質(zhì)蒸發(fā)器(14)、或和乏汽回熱器(22)、有機工質(zhì)管線(24)、過熱器(9)，進入有機工質(zhì)汽輪機(17)拖動有機工質(zhì)發(fā)電機(20)發(fā)電，有機工質(zhì)汽輪機(17)排出的乏汽經(jīng)乏汽回熱器(22)、有機工質(zhì)蒸發(fā)器(14)、有機工質(zhì)冷凝器(18)冷卻形成液態(tài)有機工質(zhì)(11)，再進入循環(huán)泵(12)、有機工質(zhì)蒸發(fā)器(14)，從而形成有機朗肯循環(huán)回路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的裝置，其特征在于: 所述的熱交換器(13)為相變換熱器，包括蒸發(fā)器(13-1)、冷凝器(13-2)，其中蒸發(fā)器(13-1)布置于煙道(23)中，冷凝器(13-2)布置于煙道(23)外；煙氣通過相變工質(zhì)與冷凝蒸發(fā)器(10)出來的有機工質(zhì)蒸汽采用分離式換熱方式:相變工質(zhì)在蒸發(fā)器(13-1)中吸收煙氣的熱量產(chǎn)生飽和蒸汽，飽和蒸汽作為有機工質(zhì)蒸汽的熱源，通過冷凝器(13-2)與有機工質(zhì)蒸汽間壁式換熱，冷卻后形成凝結(jié)液再由蒸發(fā)器(13-1)吸收煙氣的熱量產(chǎn)生蒸汽，從而形成相變工質(zhì)的內(nèi)循環(huán)回路；冷凝蒸發(fā)器(10)出口分流出的有機工質(zhì)蒸汽經(jīng)有機工質(zhì)管線(25)、冷凝器(13-2)，形成的有機工質(zhì)過熱蒸汽(16)進入有機工質(zhì)汽輪機(17)，再經(jīng)有機工質(zhì)冷凝器(18)、循環(huán)泵(12)回到冷凝蒸發(fā)器(10)，從而形成有機朗肯循環(huán)回路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的裝置，其特征在于: 設(shè)有回熱器(15): 液態(tài)有機工質(zhì)(11)經(jīng)循環(huán)泵(12)、回熱器(15)、冷凝蒸發(fā)器(10)，形成的貧液經(jīng)回熱器(15)、返流管線(19)返回有機工質(zhì)冷凝器(18)，或有機工質(zhì)蒸發(fā)器(14)產(chǎn)生的貧液經(jīng)返流管線(27)、冷凝蒸發(fā)器(10)、回熱器(15)、返流管線(19)回到有機工質(zhì)冷凝器(18)，冷凝蒸發(fā)器(10)、有機工質(zhì)蒸發(fā)器(14)產(chǎn)生的有機工質(zhì)蒸汽經(jīng)過熱器(9)或熱交換器(13)，形成的有機工質(zhì)過熱蒸汽(16)經(jīng)有機工質(zhì)汽輪機(17)、有機工質(zhì)冷凝器(18)形成液態(tài)有機工質(zhì)(11)，再回到循環(huán)泵(12)，從而形成有機朗肯循環(huán)回路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于: 所述的過熱器(3)、給水加熱器(8)、過熱器(9)、冷凝蒸發(fā)器(10)、熱交換器(13)、有機工質(zhì)蒸發(fā)器(14)、回熱器(15)、乏汽回熱器(22)可分別設(shè)置一個或多個，采用串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)方式連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于: 本發(fā)明同樣適用于奧圖循環(huán)-蒸汽朗肯-有機朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置、斯特林循環(huán)-蒸汽朗肯-有機朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種布列頓-蒸汽朗肯-有機朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)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(lián)合循環(huán)的熱源，將蒸汽朗肯循環(huán)的凝汽器作為有機朗肯循環(huán)的蒸發(fā)器，利用有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)對中低溫熱源的利用有更高效率的特點，將蒸汽凝結(jié)釋放的大量汽化潛熱用于有機朗肯循環(huán)高效發(fā)電，僅利用蒸汽朗肯循環(huán)蒸汽的汽化潛熱用于發(fā)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(huán)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(fā)明既可用于現(xiàn)有機組的節(jié)能改造，也可用于新建機組的設(shè)計、建造，經(jīng)濟、社會、環(huán)保效益顯著。
文檔編號F01K25/08GK103089442SQ20131002938
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月27日
發(fā)明者王海波 申請人:南京瑞柯徠姆環(huán)?？萍加邢薰?br>