CN103195517B - 液体介质蒸汽非冷凝循环发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液体介质蒸汽非冷凝循环发电系统，包括蒸发器，液体介质蒸汽换热增压系统、液体介质蒸汽驱动汽轮机或螺杆膨胀动力机系统、发电机系统、气体压缩泵或增压泵以及管路系统。气体压缩泵或增压泵系统可以采用单级或多级，按照串联或并联或串联和并联的安装方式，将做过功的液体介质蒸汽，不经过冷凝而直接压缩回蒸汽换热增压器。本发明可以提高能量利用效率，达到节约能源的目的。
Description
技术领域
本发明属于热力发电或火力发电领域，尤其涉及一种液体介质蒸汽非冷凝循环发电技术。
背景技术
由锅炉或蒸发器产生的液体介质蒸汽经过蒸汽换热/增压器变为高压高温蒸汽驱动蒸汽轮机或螺杆膨胀动力机做功带动发电机发电，做过功的蒸汽经冷凝成液体后，返回锅炉或蒸发器再次被加热变成蒸汽后，再次被输出做功，依此步骤循环，是目前蒸汽轮机或螺杆膨胀动力机发电的通用步骤。
在此循环过程中，锅炉中的水由液体变为高压蒸汽，需要的热能为水的汽化热以及由低温气体变为高温气体的显热，而做过功的蒸汽被冷凝变为液体时，大量的热被交换到冷凝水中。
在这个过程中，蒸汽做功所利用的能量只占用来产生蒸汽所消耗能量的一小部分，为从百分之几到百分之三四十(超临界发电)，特别是对于低温热能发电而言，发电效率一般只有百分之几，大量的能量并未用于做功发电，而是被交换到了冷凝水中被白白浪费掉了，造成了能源的巨大浪费。
因此，提高热能的发电效率，是热能发电技术所要重点解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液体介质非冷凝循环发电系统，以解决传统的液体介质蒸汽非冷凝循环发电存在的能量利用率低的技术问题，能有效地提高热能发电效率。
本发明实现上述发明目的所采用的技术方案如下：
一种液体介质蒸汽非冷凝循环发电系统，包括蒸发器系统、蒸汽换热增压器、蒸汽驱动动力机系统、发电系统、汽液分离器、气体压缩泵系统以及管路系统，液体介质在蒸发器系统中蒸发成蒸汽后进入蒸汽换热增压器进行增温增压，蒸汽换热增压器与热源连接，增温增压后的液体介质蒸汽驱动汽轮机或螺杆膨胀动力机带动发电机发电，做功后排出的低温低压液体介质蒸汽进入汽液分离器分离，分离出的蒸汽通过气体压缩泵，直接压缩回蒸汽换热增压器，分离出的液体通过一液体泵输回蒸发器系统，再次蒸发成蒸汽后进入蒸汽换热增压器，完成一次循环。
所述的一种液体介质蒸汽非冷凝循环发电系统，所述蒸发器系统中的加热热源和/或蒸汽换热增压器的加热热源，采用燃油加热，燃煤加热，余热加热或太阳能集热加热。
所述的一种液体介质蒸汽非冷凝循环发电系统，所述气体压缩泵，采用柱塞泵或隔膜泵；根据低温低压液体介质蒸汽循环量和压力，采用单台气体压缩泵或多台气体压缩泵，多台气体压缩泵是串联或并联安装的结构。
所述液体介质是水。
本发明与原有的技术相比，因为在发电过程中，不再将做功后动力机排出的蒸汽进行冷凝后再蒸发。这样，就避免了
1、将介质蒸汽冷凝成液体要浪费掉大量冷凝热；
2、将冷凝液再次蒸发又需要重新供给介质蒸发所需汽化热；
这两步骤中的能量的大量损失。与原冷凝循环相比，只是蒸汽压缩时比原工艺耗能有所增加，而此增加量与上述冷凝及蒸发步骤损失能量相较很低。因此，介质非冷凝循环发电方法会有效提高蒸汽机类动力机的发电效率。
附图说明
图1是本发明的系统组成及工作原理图。
图中编号：1、蒸汽换热增压器；2、介质蒸汽驱动发电装置；3、汽液分离器；4、气体压缩泵；
具体实施方式
本发明的系统组成参见图1，一种液体介质蒸汽非冷凝循环发电系统，包括由蒸发器、蒸汽换热增压器、汽液分离器、蒸汽驱动动力机(如螺杆膨胀动力/汽轮机)、发电机、气体压缩泵以及管路系统。利用单级或多级气体压缩泵或增压泵将动力机排出的液体介质的蒸汽直接压回蒸汽换热增压器，而不是将其冷凝成液体后泵回蒸发器再蒸发成蒸汽。
介质以55℃、1.5MP,进入蒸发器，在蒸发器中蒸发后进入蒸汽换热增压器升温升压，升温升压至75℃、2.2MP后的介质蒸汽，推动蒸汽驱动动力机做功带动发电机发电，蒸汽驱动动力机做功后排出的介质蒸汽经由单级或多级气体压缩泵泵入蒸发换热增压器变为高温高压蒸汽后进入下一次循环。
所述气体压缩泵为柱塞泵或隔膜泵或增压泵，根据所需压缩的液体介质蒸汽量可以安装单级或多级泵，可以并列或串联或并联和串联安装。
采用该方法循环介质发电，热能利用：如进入动力机前蒸汽：压力P1,温度T1,焓H1,动力机排出蒸汽：压力P2，温度T2,焓H3；
绝热状态发电量＝H1-H2,P1>P2,T1>T2
只要液体介质在P1，T2条件下处于气体或超临界流体状态，就可以采用本发明的方法。
只要将动力机排出的蒸汽加压到≧P1,就可以将动力机排出的蒸汽压送到换热/增压器，进入下一个循环。因此我们消耗得能量是：Hp1-Hp2
节约的能量是：汽化潜热。
例如：进入动力机前蒸汽：压力9MP,温度450℃,焓H1,动力机排出蒸汽：压力3MP，温度230℃,焓H2；
绝热状态发电量＝H1-H2,P1>P2,T1>T2。
Claims (4)
1.一种液体介质蒸汽非冷凝循环发电系统，其特征在于：包括蒸发器系统、蒸汽换热增压器、蒸汽驱动动力机系统、发电系统、汽液分离器、气体压缩泵系统以及管路系统，液体介质在蒸发器系统中蒸发成蒸汽后进入蒸汽换热增压器进行增温增压，蒸汽换热增压器与热源连接，增温增压后的液体介质蒸汽驱动汽轮机或螺杆膨胀动力机带动发电机发电，做功后排出的低温低压液体介质蒸汽进入汽液分离器分离，分离出的蒸汽通过气体压缩泵，直接压缩回蒸汽换热增压器，分离出的液体通过一液体泵输回蒸发器系统，再次蒸发成蒸汽后进入蒸汽换热增压器，完成一次循环。
2.根据权利要求1所述的一种液体介质蒸汽非冷凝循环发电系统，其特征在于：所述蒸发器系统中的加热热源和/或蒸汽换热增压器的加热热源，采用燃油加热，燃煤加热，余热加热或太阳能集热加热。
3.根据权利要求1所述的一种液体介质蒸汽非冷凝循环发电系统，其特征在于：所述气体压缩泵，采用柱塞泵或隔膜泵；根据低温低压液体介质蒸汽循环量和压力，采用单台气体压缩泵或多台气体压缩泵，多台气体压缩泵是串联或并联安装的结构。
4.根据权利要求1所述的一种液体介质蒸汽非冷凝循环发电系统，其特征在于：所述液体介质是水。
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