CN205714295U - 基于超临界二氧化碳和蒸汽联合循环的热发电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于超临界二氧化碳和蒸汽联合循环的热发电装置，所述装置包括汽轮机发电单元、S‑CO2压缩机、S‑CO2涡轮发电单元、燃煤锅炉、蒸汽高压加热器、蒸汽低压加热器、S‑CO2加热器、给水泵、凝结水泵、冷凝器、射汽抽气器、除氧器。本实用新型联合了郎肯循环与S‑CO2布雷顿循环，两个循环热量互补利用，可有效提高热电转换效率。与纯蒸汽循环的燃煤发电机组相比，本实用新型的热发电装置在650℃的热源温度条件下将供电效率提高至50％。本实用新型大幅度降低了燃煤发电厂的运行成本，提高盈利水平；同时，降低了燃煤发电厂的环境污染，有效的实现了节能减排。
Description
技术领域
本实用新型属于能源领域，具体涉及一种基于超临界二氧化碳和蒸汽联合循环的热发电装置。
背景技术
燃煤火力发电机组作为中国目前最主要的发电技术，尽可能提高燃煤电厂效率，是当前提高燃煤机组经济性、降低燃煤机组二氧化碳排放最现实可行、也是最经济有效的途径。而受限于材料科学的限制，汽轮机技术参数已经发展到一个瓶颈，已经很难用提高蒸汽参数的方式来提高汽轮机的发电效率。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型实施例的目的是提供一种基于超临界二氧化碳和蒸汽联合循环的热发电装置和方法，利用超临界二氧化碳和蒸汽联合循环进行热发电，提高燃煤火力发电机组的热电转换效率，降低燃煤机组的二氧化碳排放量、煤耗以及汽耗率等，实现节能减排。
(二)技术方案
一种基于超临界二氧化碳和蒸汽联合循环的热发电装置，所述装置包括S-CO2涡轮发电单元、高温S-CO2加热器、低温S-CO2加热器；所述高温S-CO2加热器和低温S-CO2加热器用于S-CO2涡轮出口的S-CO2与水进行换热将排气余热传递给锅炉给水；高温S-CO2加热器与低温S-CO2加热器同时作为S-CO2布雷顿循环发电系统单元的冷却器使用，减少了S-CO2布雷顿循环发电系统单元的冷却系统的投入，有效提高本发电装置的经济性。
(三)有益效果
利用超临界二氧化碳和蒸汽联合循环所形成的燃煤发电技术，在同等热源参数下将取得更高的发电效率，具体表现为可取得以下有益效果：郎肯循环与S-CO2布雷顿循环两个循环热量互补利用，有效地提高了热电转换效率；与纯蒸汽循环的燃煤发电机组相比，本实用新型的热发电装置在650℃的热源温度条件下将供电效率提高至50％；热电效率与最先进的纯汽轮机发电机组相比，在同等热源条件下，发电效率提高5％以上；锅炉负荷降低5％以上，冷凝器负荷降低10％以上。本实用新型大幅度降低了燃煤发电厂的运行成本，提高盈利水平；同时，降低了燃煤发电厂的环境污染，有效的实现了节能减排。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例二的热发电装置结构示意图；
图2是本实用新型实施例三的热发电装置结构示意图；
图3是本实用新型实施例四的热发电装置结构示意图；
图4是本实用新型实施例五的热发电装置结构示意图；
图5是本实用新型实施例六的热发电装置结构示意图；
图6是本实用新型实施例七的热发电装置结构示意图。
附图标记说明：
1、汽轮机发电单元；2、高压抽汽加热器；3、燃煤锅炉；4、S-CO2抽汽加热器；5、S-CO2压缩机；6、S-CO2涡轮发电单元；7、高温S-CO2加热器；8、除氧器；9、给水泵；10、低压抽汽加热器；11、低温S-CO2加热器；12、射汽抽气器；13、凝结水泵；14、冷凝器。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
实施例一
本实施例提供了一种基于超临界二氧化碳和蒸汽联合循环的热发电装置，所述装置包括S-CO2涡轮发电单元6、高温S-CO2加热器7、低温S-CO2加热器11；其中，
所述高温S-CO2加热器7和低温S-CO2加热器11用于S-CO2涡轮出口的S-CO2与水进行换热将排气余热传递给锅炉给水。
图1所示为本实施例的热发电装置示意图。如图1所示，所述装置还包括S-CO2压缩机5、汽轮机发电单元1、燃煤锅炉3、给水泵9、凝结水泵13、冷凝器14、射汽抽气器12、除氧器8。所述汽轮机发电单元1至少包括汽轮机。
所述S-CO2压缩机5的进口与所述低温S-CO2加热器11的S-CO2出口相连，所述S-CO2 压缩机5的出口与所述燃煤锅炉3的S-CO2进口相连，所述S-CO2压缩机5用于对所述压缩机内的S-CO2气体进行压缩。
所述燃煤锅炉3的S-CO2出口与所述S-CO2涡轮发电单元6涡轮的进口相连，所述燃煤锅炉3的给水进口与所述高温S-CO2加热器7的给水出口相连，所述燃煤锅炉3的高温蒸汽出口与汽轮机发电单元1主蒸汽进口相连，所述燃煤锅炉3的一次再热蒸汽入口与所述汽轮机发电单元1高压缸的出口相连，所述燃煤锅炉3的一次再热蒸汽出口与所述汽轮机发电单元1一次再热蒸汽入口相连，所述燃煤锅炉3的二次再热蒸汽入口与所述汽轮机发电单元1中压缸的出口相连，所述燃煤锅炉3的二次再热蒸汽出口与所述汽轮机发电单元1二次再热蒸汽入口相连，其中一次再热蒸汽出入口与二次再热蒸汽出入口根据发汽轮机电单元1的需求而增加或减少若干个，所述燃煤锅炉3用于为发电系统提供热源。
所述S-CO2涡轮发电单元6涡轮的出口与所述高温S-CO2加热器7S-CO2进口相连，所述S-CO2涡轮发电单元6用于将储存于高温高压S-CO2中的热能转化为电能。
所述高温S-CO2加热器7的S-CO2出口与所述低温S-CO2加热器11的S-CO2进口相连，所述高温S-CO2加热器7的给水进口与所述给水泵9的出口相连，所述高温S-CO2加热器7用于加热给水，回收S-CO2余热。
所述低温S-CO2加热器11的给水出口与所述除氧器8的给水进口相连，所述低温S-CO2加热器11的给水进口与所述射汽抽气器12的出口相连，所述低温S-CO2加热器11用于加热给水，回收S-CO2余热。
所述冷凝器14的进口与所述汽轮机发电单元1汽轮机的出口相连，所述冷凝器14的出口与所述凝结水泵13的进口相连，所述冷凝器14用于将汽轮机出口的水蒸气冷却凝结。
所述凝结水泵13的出口与所述射汽抽气器12的进口相连，所述凝结水泵13用于提供汽轮机排汽所需的极低排汽压力。
所述射汽抽气器12用于除去漏入给水的空气。
所述除氧器8的给水出口与所述给水泵9的进口相连，所述除氧器8用于降低给水中的含氧量。
所述给水泵9用于提高给水压力至1-50MPa，确保汽轮机进汽压力。
所述汽轮机发电单元1用于将储存于高温高压水蒸气中的热能转化为电能。
S-CO2涡轮发电单元6涡轮的进口温度为300-1000℃。优选的，进口温度为600-800℃。
本实施例所提供的一种基于超临界二氧化碳和蒸汽联合循环的热发电装置，联合了郎肯循环与S-CO2布雷顿循环，两个循环热量互补利用，可有效提高热电转换效率。与纯蒸汽循环的燃煤发电机组相比，本实施例的热发电装置在650℃的热源温度条件下将供电效率提高 至50％，大幅度降低了燃煤发电厂的运行成本，提高盈利水平；同时，降低了燃煤发电厂的环境污染，有效的实现了节能减排。
实施例二
图2是本实用新型实施例二的热发电装置示意图。如图2所示，本实施例的热发电装置，包括：汽轮机发电单元1、高压抽汽加热器2、燃煤锅炉3、S-CO2抽汽加热器4、S-CO2压缩机5、S-CO2涡轮发电单元6、高温S-CO2加热器7、除氧器8、给水泵9、低压抽汽加热器10、低温S-CO2加热器11、射汽抽气器12、凝结水泵13、冷凝器14。
所述S-CO2压缩机5的进口与所述低温S-CO2加热器11的S-CO2出口相连，所述S-CO2压缩机5的出口与所述燃煤锅炉3的S-CO2进口相连，所述S-CO2压缩机5用于对所述压缩机内的S-CO2气体进行压缩。
所述S-CO2抽汽加热器4的S-CO2出口与所述燃煤锅炉3的S-CO2进口相连，所述S-CO2抽汽加热器4的蒸汽进口与所述汽轮机抽汽口相连，所述S-CO2抽汽加热器4的疏水出口与所述除氧器8的高温疏水进口相连，所述S-CO2抽汽加热器4用于利用抽汽汽化潜热预热高压S-CO2。
所述燃煤锅炉3的S-CO2出口与所述S-CO2涡轮发电单元6涡轮的进口相连，所述燃煤锅炉3的给水进口同时与所述高温S-CO2加热器7的给水出口和所述高压抽汽加热器2的给水出口相连，所述燃煤锅炉3的高温蒸汽出口与汽轮机发电单元1主蒸汽进口相连，所述燃煤锅炉3的一次再热蒸汽入口与所述汽轮机发电单元1高压缸的出口相连，所述燃煤锅炉3的一次再热蒸汽出口与所述汽轮机发电单元1一次再热蒸汽入口相连，所述燃煤锅炉3的二次再热蒸汽入口与所述汽轮机发电单元1中压缸的出口相连，所述燃煤锅炉3的二次再热蒸汽出口与所述汽轮机发电单元1二次再热蒸汽入口相连，其中一次再热蒸汽出入口与二次再热蒸汽出入口根据发电单元的需求而增加或减少若干个，所述燃煤锅炉3用于为发电系统提供热源。
所述S-CO2涡轮发电单元6涡轮的出口与所述高温S-CO2加热器7S-CO2进口相连，所述S-CO2涡轮发电单元6用于将储存于高温高压S-CO2中的热能转化为电能。
所述高温S-CO2加热器7的S-CO2出口与所述低温S-CO2加热器11的S-CO2进口相连，所述高温S-CO2加热器7的给水进口同时与所述给水泵9的出口和所述高压抽汽加热器2的给水进口相连，所述高温S-CO2加热器7用于加热给水，回收S-CO2余热。
所述低温S-CO2加热器11的给水出口同时与所述除氧器8的给水进口和所述低压抽汽加热器10的给水出口相连，所述低温S-CO2加热器11的给水进口同时与所述射汽抽气器12的出口和所述低压抽汽加热器10的给水进口相连，所述低温S-CO2加热器11用于加热给水， 回收S-CO2余热。
所述冷凝器14的进口与所述汽轮机发电单元1蒸汽轮机的出口相连，所述冷凝器14的出口与所述凝结水泵13的进口相连，所述冷凝器14用于将汽轮机出口的水蒸气冷却凝结。
所述凝结水泵13的出口与所述射汽抽气器12的进口相连，所述凝结水泵13用于提供汽轮机排汽所需的极低排汽压力。
所述射汽抽气器12用于除去漏入给水的空气。
所述低压抽汽加热器10蒸汽的进口与所述汽轮机发电单元1低压抽汽口相连，所述低压抽汽加热器10的疏水出口与冷凝器14的出口相连，根据热力系统的要求，同样的低压抽汽加热器10的数量可以增加或减少若干，所述低压抽汽加热器10用于利用汽轮机抽汽加热给水，同时用于匹配给水加热过程中的热量平衡。
所述除氧器8的给水出口与所述给水泵9的进口相连，所述除氧器8用于降低给水中的含氧量。
所述给水泵9用于提高给水压力至1-50MPa，确保汽轮机进汽压力。
所述高压抽汽加热器2蒸汽的进口与所述汽轮机发电单元1高压抽汽口相连，所述高压抽汽加热器2的疏水出口与所述除氧器8的进口相连，根据热力系统的要求，同样的高压抽汽加热器2的数量可以增加或减少若干，所述高压抽汽加热器2用于利用汽轮机抽汽加热给水，同时用于匹配给水加热过程中的热量平衡。
实施例三
图3为本实用新型实施例三的热发电装置示意图。本实施例相比实施例二仅仅减少了高压抽汽加热器。
如图3所示，本实施例的热发电装置包括：汽轮机发电单元1、S-CO2压缩机5、S-CO2涡轮发电单元6、燃煤锅炉3、低压抽汽加热器10、S-CO2抽汽加热器4、高温S-CO2加热器7、低温S-CO2加热器11、给水泵9、凝结水泵13、冷凝器14、射汽抽气器12、除氧器8。
所述S-CO2压缩机5的进口与所述低温S-CO2加热器11的S-CO2出口相连，所述S-CO2压缩机5的出口与所述S-CO2抽汽加热器4的S-CO2进口相连，所述S-CO2压缩机5用于对所述压缩机内的S-CO2气体进行压缩。
所述S-CO2抽汽加热器4的S-CO2出口与所述燃煤锅炉3的S-CO2进口相连，所述S-CO2抽汽加热器4的蒸汽进口与所述汽轮机抽汽口相连，所述S-CO2抽汽加热器4的疏水出口与所述除氧器8的高温疏水进口相连，所述S-CO2抽汽加热器4用于利用抽汽汽化潜热预热高压S-CO2。
所述燃煤锅炉3的S-CO2出口与所述S-CO2涡轮发电单元6涡轮的进口相连，所述燃煤 锅炉3的给水进口与所述高温S-CO2加热器7的给水出口相连，所述燃煤锅炉3的高温蒸汽出口与汽轮机发电单元1主蒸汽进口相连，所述燃煤锅炉3的一次再热蒸汽入口与所述汽轮机发电单元1高压缸的出口相连，所述燃煤锅炉3的一次再热蒸汽出口与所述汽轮机发电单元1一次再热蒸汽入口相连，所述燃煤锅炉3的二次再热蒸汽入口与所述汽轮机发电单元1中压缸的出口相连，所述燃煤锅炉3的二次再热蒸汽出口与所述汽轮机发电单元1二次再热蒸汽入口相连，其中一次再热蒸汽出入口与二次再热蒸汽出入口根据发电单元的需求而增加或减少若干个，所述燃煤锅炉3用于为发电系统提供热源。
所述S-CO2涡轮发电单元6涡轮的出口与所述高温S-CO2加热器7S-CO2进口相连，所述S-CO2涡轮发电单元6用于将储存于高温高压S-CO2中的热能转化为电能。
所述高温S-CO2加热器7的S-CO2出口与所述低温S-CO2加热器11的S-CO2进口相连，所述高温S-CO2加热器7的给水进口与所述给水泵9的出口相连，所述高温S-CO2加热器7用于加热给水，回收S-CO2余热。
所述低温S-CO2加热器11的给水出口同时与所述除氧器8的给水进口和所述低压抽汽加热器10的给水出口相连，所述低温S-CO2加热器11的给水进口同时与所述射汽抽气器12的出口和所述低压抽汽加热器10的给水进口相连，所述低温S-CO2加热器11用于加热给水，回收S-CO2余热。
所述冷凝器14的进口与所述汽轮机发电单元1蒸汽轮机的出口相连，所述冷凝器14的出口与所述凝结水泵13的进口相连，所述冷凝器14用于将汽轮机出口的水蒸气冷却凝结。
所述凝结水泵13的出口与所述射汽抽气器12的进口相连，所述凝结水泵13用于提供汽轮机排汽所需的极低排汽压力。
所述射汽抽气器12用于除去漏入给水的空气。
所述低压抽汽加热器10蒸汽的进口与所述汽轮机发电单元1低压抽汽口相连，所述低压抽汽加热器10的疏水出口与冷凝器14的出口相连，根据热力系统的要求，同样的低压抽汽加热器10的数量可以增加或减少若干，所述低压抽汽加热器10用于利用汽轮机抽汽加热给水，同时用于匹配给水加热过程中的热量平衡。
所述除氧器8的给水出口与所述给水泵9的进口相连，所述除氧器8用于降低给水中的含氧量。
所述给水泵9用于提高给水压力至1-50MPa，确保汽轮机进汽压力。
所述汽轮机发电单元1用于将储存于高温高压水蒸气中的热能转化为电能。
实施例四
图4为本实用新型实施例四的热发电装置示意图，本实施例相比实施例二仅仅减少了低 压抽汽加热器。
如图4所示，本实施例的热发电装置包括：汽轮机发电单元1、S-CO2压缩机5、S-CO2涡轮发电单元6、燃煤锅炉3、高压抽汽加热器2、S-CO2抽汽加热器4、高温S-CO2加热器7、低温S-CO2加热器11、给水泵9、凝结水泵13、冷凝器14、射汽抽气器12、除氧器8。
所述S-CO2压缩机5的进口与所述低温S-CO2加热器11的S-CO2出口相连，所述S-CO2压缩机5的出口与所述S-CO2抽汽加热器4的S-CO2进口相连，所述S-CO2压缩机5用于对所述压缩机内的S-CO2气体进行压缩。
所述S-CO2抽汽加热器4的S-CO2出口与所述燃煤锅炉3的S-CO2进口相连，所述S-CO2抽汽加热器4的蒸汽进口与所述汽轮机抽汽口相连，所述S-CO2抽汽加热器4的疏水出口与所述除氧器8的高温疏水进口相连，所述S-CO2抽汽加热器4用于利用抽汽汽化潜热预热高压S-CO2。
所述燃煤锅炉3的S-CO2出口与所述S-CO2涡轮发电单元6涡轮的进口相连，所述燃煤锅炉3的给水进口同时与所述高温S-CO2加热器7的给水出口和所述高压抽汽加热器2的给水出口相连，所述燃煤锅炉3的高温蒸汽出口与汽轮机发电单元1主蒸汽进口相连，所述燃煤锅炉3的一次再热蒸汽入口与所述汽轮机发电单元1高压缸的出口相连，所述燃煤锅炉3的一次再热蒸汽出口与所述汽轮机发电单元1一次再热蒸汽入口相连，所述燃煤锅炉3的二次再热蒸汽入口与所述汽轮机发电单元1中压缸的出口相连，所述燃煤锅炉3的二次再热蒸汽出口与所述汽轮机发电单元1二次再热蒸汽入口相连，其中一次再热蒸汽出入口与二次再热蒸汽出入口根据发电单元的需求而增加或减少若干个，所述燃煤锅炉3用于为发电系统提供热源。
所述S-CO2涡轮发电单元6涡轮的出口与所述高温S-CO2加热器7S-CO2进口相连，所述S-CO2涡轮发电单元6用于将储存于高温高压S-CO2中的热能转化为电能。
所述高温S-CO2加热器7的S-CO2出口与所述低温S-CO2加热器11的S-CO2进口相连，所述高温S-CO2加热器7的给水进口同时与所述给水泵9的出口和所述高压抽汽加热器2的给水进口相连，所述高温S-CO2加热器7用于加热给水，回收S-CO2余热。
所述低温S-CO2加热器11的给水出口与所述除氧器8的给水进口相连，所述低温S-CO2加热器11的给水进口与所述射汽抽气器12的出口相连，所述低温S-CO2加热器11用于加热给水，回收S-CO2余热。
所述冷凝器14的进口与所述汽轮机发电单元1蒸汽轮机的出口相连，所述冷凝器14的出口与所述凝结水泵13的进口相连，所述冷凝器14用于将汽轮机出口的水蒸气冷却凝结。
所述凝结水泵13的出口与所述射汽抽气器12的进口相连，所述凝结水泵13用于提供汽 轮机排汽所需的极低排汽压力。
所述射汽抽气器12用于除去漏入给水的空气。
所述除氧器8的给水出口与所述给水泵9的进口相连，所述除氧器8用于降低给水中的含氧量。
所述给水泵9用于提高给水压力至1-50MPa，确保汽轮机进汽压力。
所述高压抽汽加热器2蒸汽的进口与所述汽轮机发电单元1高压抽汽口相连，所述高压抽汽加热器2的疏水出口与所述除氧器8的进口相连，根据热力系统的要求，同样的高压抽汽加热器2的数量可以增加或减少若干，所述高压抽汽加热器2用于利用汽轮机抽汽加热给水，同时用于匹配给水加热过程中的热量平衡。
所述汽轮机发电单元1用于将储存于高温高压水蒸气中的热能转化为电能。
实施例五
图5为本实用新型实施例五的热发电装置示意图，本实施例相比实施例三仅仅减少了S-CO2抽汽加热器。
如图5所示，本实施例的热发电装置包括：汽轮机发电单元1、S-CO2压缩机5、S-CO2涡轮发电单元6、燃煤锅炉3、低压抽汽加热器10、高温S-CO2加热器7、低温S-CO2加热器11、给水泵9、凝结水泵13、冷凝器14、射汽抽气器12、除氧器8。
所述S-CO2压缩机5的进口与所述低温S-CO2加热器11的S-CO2出口相连，所述S-CO2压缩机5的出口与所述燃煤锅炉3的S-CO2进口相连，所述S-CO2压缩机5用于对所述压缩机内的S-CO2气体进行压缩。
所述燃煤锅炉3的S-CO2出口与所述S-CO2涡轮发电单元6涡轮的进口相连，所述燃煤锅炉3的给水进口与所述高温S-CO2加热器7的给水出口相连，所述燃煤锅炉3的高温蒸汽出口与汽轮机发电单元1主蒸汽进口相连，所述燃煤锅炉3的一次再热蒸汽入口与所述汽轮机发电单元1高压缸的出口相连，所述燃煤锅炉3的一次再热蒸汽出口与所述汽轮机发电单元1一次再热蒸汽入口相连，所述燃煤锅炉3的二次再热蒸汽入口与所述汽轮机发电单元1中压缸的出口相连，所述燃煤锅炉3的二次再热蒸汽出口与所述汽轮机发电单元1二次再热蒸汽入口相连，其中一次再热蒸汽出入口与二次再热蒸汽出入口根据发电单元的需求而增加或减少若干个，所述燃煤锅炉3用于为发电系统提供热源。
所述S-CO2涡轮发电单元6涡轮的出口与所述高温S-CO2加热器7S-CO2进口相连，所述S-CO2涡轮发电单元6用于将储存于高温高压S-CO2中的热能转化为电能。
所述高温S-CO2加热器7的S-CO2出口与所述低温S-CO2加热器11的S-CO2进口相连，所述高温S-CO2加热器7的给水进口与所述给水泵9的出口相连，所述高温S-CO2加热器7 用于加热给水，回收S-CO2余热。
所述低温S-CO2加热器11的给水出口同时与所述除氧器8的给水进口和所述低压抽汽加热器10的给水出口相连，所述低温S-CO2加热器11的给水进口同时与所述射汽抽气器12的出口和所述低压抽汽加热器10的给水进口相连，所述低温S-CO2加热器11用于加热给水，回收S-CO2余热。
所述冷凝器14的进口与所述汽轮机发电单元1蒸汽轮机的出口相连，所述冷凝器14的出口与所述凝结水泵13的进口相连，所述冷凝器14用于将汽轮机出口的水蒸气冷却凝结。
所述凝结水泵13的出口与所述射汽抽气器12的进口相连，所述凝结水泵13用于提供汽轮机排汽所需的极低排汽压力。
所述射汽抽气器12用于除去漏入给水的空气。
所述低压抽汽加热器10蒸汽的进口与所述汽轮机发电单元1低压抽汽口相连，所述低压抽汽加热器10的疏水出口与冷凝器14的出口相连，根据热力系统的要求，同样的低压抽汽加热器10的数量可以增加或减少若干，所述低压抽汽加热器10用于利用汽轮机抽汽加热给水，同时用于匹配给水加热过程中的热量平衡。
所述除氧器8的给水出口与所述给水泵9的进口相连，所述除氧器8用于降低给水中的含氧量。
所述给水泵9用于提高给水压力至1-50MPa，确保汽轮机进汽压力。
所述汽轮机发电单元1用于将储存于高温高压水蒸气中的热能转化为电能。
实施例六
图6为本实用新型实施例六的热发电装置示意图，本实施例相比实施例四仅仅减少了S-CO2抽汽加热器。
如图6所示，本实施例的热发电装置包括：汽轮机发电单元1、S-CO2压缩机5、S-CO2涡轮发电单元6、燃煤锅炉3、高压抽汽加热器2、S-CO2抽汽加热器4、高温S-CO2加热器7、低温S-CO2加热器11、给水泵9、凝结水泵13、冷凝器14、射汽抽气器12、除氧器8；其中，
所述S-CO2压缩机5的进口与所述低温S-CO2加热器11的S-CO2出口相连，所述S-CO2压缩机5的出口与所述燃煤锅炉3的S-CO2进口相连，所述S-CO2压缩机5用于对所述压缩机内的S-CO2气体进行压缩；
所述燃煤锅炉3的S-CO2出口与所述S-CO2涡轮发电单元6涡轮的进口相连，所述燃煤锅炉3的给水进口同时与所述高温S-CO2加热器7的给水出口和所述高压抽汽加热器2的给水出口相连，所述燃煤锅炉3的高温蒸汽出口与汽轮机发电单元主蒸汽进口相连，所述燃煤锅炉3的一次再热蒸汽入口与所述汽轮机发电单元1高压缸的出口相连，所述燃煤锅炉3的 一次再热蒸汽出口与所述汽轮机发电单元1一次再热蒸汽入口相连，所述燃煤锅炉3的二次再热蒸汽入口与所述汽轮机发电单元1中压缸的出口相连，所述燃煤锅炉3的二次再热蒸汽出口与所述汽轮机发电单元1二次再热蒸汽入口相连，其中一次再热蒸汽出入口与二次再热蒸汽出入口根据发电单元的需求而增加或减少若干个，所述燃煤锅炉3用于为发电系统提供热源。
所述S-CO2涡轮发电单元6涡轮的出口与所述高温S-CO2加热器7S-CO2进口相连，所述S-CO2涡轮发电单元6用于将储存于高温高压S-CO2中的热能转化为电能。
所述高温S-CO2加热器7的S-CO2出口与所述低温S-CO2加热器11的S-CO2进口相连，所述高温S-CO2加热器7的给水进口同时与所述给水泵9的出口和所述高压抽汽加热器2的给水进口相连，所述高温S-CO2加热器用于加热给水，回收S-CO2余热。
所述低温S-CO2加热器11的给水出口与所述除氧器8的给水进口相连，所述低温S-CO2加热器11的给水进口与所述射汽抽气器12的出口相连，所述低温S-CO2加热器11用于加热给水，回收S-CO2余热。
所述冷凝器14的进口与所述汽轮机发电单元1蒸汽轮机的出口相连，所述冷凝器14的出口与所述凝结水泵13的进口相连，所述冷凝器14用于将汽轮机出口的水蒸气冷却凝结。
所述凝结水泵13的出口与所述射汽抽气器12的进口相连，所述凝结水泵13用于提供汽轮机排汽所需的极低排汽压力。
所述射汽抽气器12用于除去漏入给水的空气。
所述除氧器8的给水出口与所述给水泵9的进口相连，所述除氧器8用于降低给水中的含氧量。
所述给水泵9用于提高给水压力至1-50MPa，确保汽轮机进汽压力。
所述高压抽汽加热器2蒸汽的进口与所述汽轮机发电单元1高压抽汽口相连，所述高压抽汽加热器2的疏水出口与所述除氧器8的进口相连，根据热力系统的要求，同样的高压抽汽加热器2的数量可以增加或减少若干，所述高压抽汽加热器2用于利用汽轮机抽汽加热给水，同时用于匹配给水加热过程中的热量平衡。
所述汽轮机发电单元1用于将储存于高温高压水蒸气中的热能转化为电能。
上述实施例所提供的基于超临界二氧化碳和蒸汽联合循环的热发电装置，联合了郎肯循环与S-CO2布雷顿循环，两个循环热量互补利用，可有效提高热电转换效率。与纯蒸汽循环的燃煤发电机组相比，本实施例的热发电装置在650℃的热源温度条件下将供电效率提高至50％，大幅度降低了燃煤发电厂的运行成本，提高盈利水平；同时，降低了燃煤发电厂的环境污染，有效的实现了节能减排。
应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (7)
1.一种基于超临界二氧化碳和蒸汽联合循环的热发电装置，其特征在于，所述装置包括S-CO2涡轮发电单元、高温S-CO2加热器、低温S-CO2加热器；其中
所述高温S-CO2加热器和低温S-CO2加热器用于S-CO2涡轮出口的S-CO2与水进行换热将排气余热传递给锅炉给水。
2.根据权利要求1所述的热发电装置，其特征在于，所述装置还包括S-CO2压缩机、汽轮机发电单元、燃煤锅炉、给水泵、凝结水泵、冷凝器、射汽抽气器、除氧器；其中，
所述S-CO2压缩机的进口与所述低温S-CO2加热器的S-CO2出口相连，所述S-CO2压缩机的出口与所述燃煤锅炉的S-CO2进口相连；
所述燃煤锅炉的S-CO2出口与所述S-CO2涡轮发电单元涡轮的进口相连，所述燃煤锅炉的给水进口与所述高温S-CO2加热器的给水出口相连，所述燃煤锅炉的高温蒸汽出口与汽轮机发电单元主蒸汽进口相连，所述燃煤锅炉的一次再热蒸汽入口与所述汽轮机发电单元高压缸的出口相连，所述燃煤锅炉的一次再热蒸汽出口与所述汽轮机发电单元一次再热蒸汽入口相连，所述燃煤锅炉的二次再热蒸汽入口与所述汽轮机发电单元中压缸的出口相连，所述燃煤锅炉的二次再热蒸汽出口与所述汽轮机发电单元二次再热蒸汽入口相连，其中一次再热蒸汽出入口与二次再热蒸汽出入口根据发电单元的需求而增加或减少若干个；
所述S-CO2涡轮发电单元涡轮的出口与所述高温S-CO2加热器S-CO2进口相连；
所述高温S-CO2加热器的S-CO2出口与所述低温S-CO2加热器的S-CO2进口相连，所述高温S-CO2加热器的给水进口与所述给水泵的出口相连；
所述低温S-CO2加热器的给水出口与所述除氧器的给水进口相连，所述低温S-CO2加热器的给水进口与所述射汽抽气器的出口相连；
所述冷凝器的进口与所述汽轮机发电单元蒸汽轮机的出口相连，所述冷凝器的出口与所述凝结水泵的进口相连；
所述凝结水泵的出口与所述射汽抽气器的进口相连；
所述除氧器的给水出口与所述给水泵的进口相连；
所述给水泵用于提高给水压力至1-50MPa，确保汽轮机进汽压力。
3.根据权利要求1所述的热发电装置，其特征在于，所述装置还包括S-CO2压缩机、汽轮机发电单元、燃煤锅炉、高压抽汽加热器、低压抽汽加热器、S-CO2抽汽加热器、给水泵、凝结水泵、冷凝器、射汽抽气器、除氧器；其中，
所述S-CO2压缩机的进口与所述低温S-CO2加热器的S-CO2出口相连，所述S-CO2压缩机的出口与所述S-CO2抽汽加热器的S-CO2进口相连；
所述S-CO2抽汽加热器的S-CO2出口与所述燃煤锅炉的S-CO2进口相连，所述S-CO2抽汽加热器的蒸汽进口与所述汽轮机抽汽口相连，所述S-CO2抽汽加热器的疏水出口与所述除氧器的高温疏水进口相连；
所述燃煤锅炉的S-CO2出口与所述S-CO2涡轮发电单元涡轮的进口相连，所述燃煤锅炉的给水进口同时与所述高温S-CO2加热器的给水出口和所述高压抽汽加热器的给水出口相连，所述燃煤锅炉的高温蒸汽出口与汽轮机发电单元主蒸汽进口相连，所述燃煤锅炉的一次再热蒸汽入口与所述汽轮机发电单元高压缸的出口相连，所述燃煤锅炉的一次再热蒸汽出口 与所述汽轮机发电单元一次再热蒸汽入口相连，所述燃煤锅炉的二次再热蒸汽入口与所述汽轮机发电单元中压缸的出口相连，所述燃煤锅炉的二次再热蒸汽出口与所述汽轮机发电单元二次再热蒸汽入口相连，其中一次再热蒸汽出入口与二次再热蒸汽出入口根据发电单元的需求而增加或减少若干个；
所述S-CO2涡轮发电单元涡轮的出口与所述高温S-CO2加热器S-CO2进口相连；
所述高温S-CO2加热器的S-CO2出口与所述低温S-CO2加热器的S-CO2进口相连，所述高温S-CO2加热器的给水进口同时与所述给水泵的出口和所述高压抽汽加热器的给水进口相连；
所述低温S-CO2加热器的给水出口同时与所述除氧器的给水进口和所述低压抽汽加热器的给水出口相连，所述低温S-CO2加热器的给水进口同时与所述射汽抽气器的出口和所述低压抽汽加热器的给水进口相连；
所述冷凝器的进口与所述汽轮机发电单元蒸汽轮机的出口相连，所述冷凝器的出口与所述凝结水泵的进口相连；
所述凝结水泵的出口与所述射汽抽气器的进口相连；
所述低压抽汽加热器蒸汽的进口与所述汽轮机发电单元低压抽汽口相连，所述低压抽汽加热器的疏水出口与冷凝器的出口相连，根据热力系统的要求，同样的低压抽汽加热器的数量可以增加或减少若干；
所述除氧器的给水出口与所述给水泵的进口相连；
所述给水泵用于提高给水压力至1-50MPa，确保汽轮机进汽压力；
所述高压抽汽加热器蒸汽的进口与所述汽轮机发电单元高压抽汽口相连，所述高压抽汽加热器的疏水出口与所述除氧器的进口相连，根据热力系统的要求，同样的高压抽汽加热器的数量可以增加或减少若干。
4.根据权利要求1所述的热发电装置，其特征在于，所述装置还包括S-CO2压缩机、汽轮机发电单元、燃煤锅炉、低压抽汽加热器、S-CO2抽汽加热器、给水泵、凝结水泵、冷凝器、射汽抽气器、除氧器；其中，
所述S-CO2压缩机的进口与所述低温S-CO2加热器的S-CO2出口相连，所述S-CO2压缩机的出口与所述S-CO2抽汽加热器的S-CO2进口相连；
所述S-CO2抽汽加热器的S-CO2出口与所述燃煤锅炉的S-CO2进口相连，所述S-CO2抽汽加热器的蒸汽进口与所述汽轮机抽汽口相连，所述S-CO2抽汽加热器的疏水出口与所述除氧器的高温疏水进口相连；
所述燃煤锅炉的S-CO2出口与所述S-CO2涡轮发电单元涡轮的进口相连，所述燃煤锅炉的给水进口与所述高温S-CO2加热器的给水出口相连，所述燃煤锅炉的高温蒸汽出口与汽轮机发电单元主蒸汽进口相连，所述燃煤锅炉的一次再热蒸汽入口与所述汽轮机发电单元高压缸的出口相连，所述燃煤锅炉的一次再热蒸汽出口与所述汽轮机发电单元一次再热蒸汽入口相连，所述燃煤锅炉的二次再热蒸汽入口与所述汽轮机发电单元中压缸的出口相连，所述燃煤锅炉的二次再热蒸汽出口与所述汽轮机发电单元二次再热蒸汽入口相连，其中一次再热蒸汽出入口与二次再热蒸汽出入口根据发电单元的需求而增加或减少若干个；
所述S-CO2涡轮发电单元涡轮的出口与所述高温S-CO2加热器S-CO2进口相连；
所述高温S-CO2加热器的S-CO2出口与所述低温S-CO2加热器的S-CO2进口相连，所述高温S-CO2加热器的给水进口与所述给水泵的出口相连；
所述低温S-CO2加热器的给水出口同时与所述除氧器的给水进口和所述低压抽汽加热器的给水出口相连，所述低温S-CO2加热器的给水进口同时与所述射汽抽气器的出口和所述低压抽汽加热器的给水进口相连；
所述冷凝器的进口与所述汽轮机发电单元蒸汽轮机的出口相连，所述冷凝器的出口与所述凝结水泵的进口相连；
所述凝结水泵的出口与所述射汽抽气器的进口相连；
所述低压抽汽加热器蒸汽的进口与所述汽轮机发电单元低压抽汽口相连，所述低压抽汽加热器的疏水出口与冷凝器的出口相连，根据热力系统的要求，同样的低压抽汽加热器的数量可以增加或减少若干；
所述除氧器的给水出口与所述给水泵的进口相连；
所述给水泵用于提高给水压力至1-50MPa，确保汽轮机进汽压力。
5.根据权利要求1所述的热发电装置，其特征在于，所述装置还包括S-CO2压缩机、汽轮机发电单元、燃煤锅炉、高压抽汽加热器、S-CO2抽汽加热器、给水泵、凝结水泵、冷凝器、射汽抽气器、除氧器，其中，
所述S-CO2压缩机的进口与所述低温S-CO2加热器的S-CO2出口相连，所述S-CO2压缩机的出口与所述S-CO2抽汽加热器的S-CO2进口相连；
所述S-CO2抽汽加热器的S-CO2出口与所述燃煤锅炉的S-CO2进口相连，所述S-CO2抽汽加热器的蒸汽进口与所述汽轮机抽汽口相连，所述S-CO2抽汽加热器的疏水出口与所述除氧器的高温疏水进口相连；
所述燃煤锅炉的S-CO2出口与所述S-CO2涡轮发电单元涡轮的进口相连，所述燃煤锅炉的给水进口同时与所述高温S-CO2加热器的给水出口和所述高压抽汽加热器的给水出口相连，所述燃煤锅炉的高温蒸汽出口与汽轮机发电单元主蒸汽进口相连，所述燃煤锅炉的一次再热蒸汽入口与所述汽轮机发电单元高压缸的出口相连，所述燃煤锅炉的一次再热蒸汽出口与所述汽轮机发电单元一次再热蒸汽入口相连，所述燃煤锅炉的二次再热蒸汽入口与所述汽轮机发电单元中压缸的出口相连，所述燃煤锅炉的二次再热蒸汽出口与所述汽轮机发电单元二次再热蒸汽入口相连，其中一次再热蒸汽出入口与二次再热蒸汽出入口根据发电单元的需求而增加或减少若干个；
所述S-CO2涡轮发电单元涡轮的出口与所述高温S-CO2加热器S-CO2进口相连；
所述高温S-CO2加热器的S-CO2出口与所述低温S-CO2加热器的S-CO2进口相连，所述高温S-CO2加热器的给水进口同时与所述给水泵的出口和所述高压抽汽加热器的给水进口相连；
所述低温S-CO2加热器的给水出口与所述除氧器的给水进口相连，所述低温S-CO2加热器的给水进口与所述射汽抽气器的出口相连；
所述冷凝器的进口与所述汽轮机发电单元蒸汽轮机的出口相连，所述冷凝器的出口与所 述凝结水泵的进口相连；
所述凝结水泵的出口与所述射汽抽气器的进口相连；
所述除氧器的给水出口与所述给水泵的进口相连；
所述给水泵用于提高给水压力至1-50MPa，确保汽轮机进汽压力；
所述高压抽汽加热器蒸汽的进口与所述汽轮机发电单元高压抽汽口相连，所述高压抽汽加热器的疏水出口与所述除氧器的进口相连，根据热力系统的要求，同样的高压抽汽加热器的数量可以增加或减少若干。
6.根据权利要求1所述的热发电装置，其特征在于，所述装置还包括S-CO2压缩机、汽轮机发电单元、燃煤锅炉、低压抽汽加热器、给水泵、凝结水泵、冷凝器、射汽抽气器、除氧器，其中，
所述S-CO2压缩机的进口与所述低温S-CO2加热器的S-CO2出口相连，所述S-CO2压缩机的出口与所述燃煤锅炉的S-CO2进口相连；
所述燃煤锅炉的S-CO2出口与所述S-CO2涡轮发电单元涡轮的进口相连，所述燃煤锅炉的给水进口与所述高温S-CO2加热器的给水出口相连，所述燃煤锅炉的高温蒸汽出口与汽轮机发电单元主蒸汽进口相连，所述燃煤锅炉的一次再热蒸汽入口与所述汽轮机发电单元高压缸的出口相连，所述燃煤锅炉的一次再热蒸汽出口与所述汽轮机发电单元一次再热蒸汽入口相连，所述燃煤锅炉的二次再热蒸汽入口与所述汽轮机发电单元中压缸的出口相连，所述燃煤锅炉的二次再热蒸汽出口与所述汽轮机发电单元二次再热蒸汽入口相连，其中一次再热蒸汽出入口与二次再热蒸汽出入口根据发电单元的需求而增加或减少若干个；
所述S-CO2涡轮发电单元涡轮的出口与所述高温S-CO2加热器S-CO2进口相连；
所述高温S-CO2加热器的S-CO2出口与所述低温S-CO2加热器的S-CO2进口相连，所述高温S-CO2加热器的给水进口与所述给水泵的出口相连；
所述低温S-CO2加热器的给水出口同时与所述除氧器的给水进口和所述低压抽汽加热器的给水出口相连，所述低温S-CO2加热器的给水进口同时与所述射汽抽气器的出口和所述低压抽汽加热器的给水进口相连；
所述冷凝器的进口与所述汽轮机发电单元蒸汽轮机的出口相连，所述冷凝器的出口与所述凝结水泵的进口相连；
所述凝结水泵的出口与所述射汽抽气器的进口相连；
所述低压抽汽加热器蒸汽的进口与所述汽轮机发电单元低压抽汽口相连，所述低压抽汽加热器的疏水出口与冷凝器的出口相连，根据热力系统的要求，同样的低压抽汽加热器的数量可以增加或减少若干；
所述除氧器的给水出口与所述给水泵的进口相连，
所述给水泵用于提高给水压力至1-50MPa，确保汽轮机进汽压力。
7.根据权利要求1所述的热发电装置，其特征在于，所述装置还包括S-CO2压缩机、汽轮机发电单元、燃煤锅炉、高压抽汽加热器、S-CO2抽汽加热器、给水泵、凝结水泵、冷凝器、射汽抽气器、除氧器；其中，
所述S-CO2压缩机的进口与所述低温S-CO2加热器的S-CO2出口相连，所述S-CO2压缩 机的出口与所述燃煤锅炉的S-CO2进口相连；
所述燃煤锅炉的S-CO2出口与所述S-CO2涡轮发电单元涡轮的进口相连，所述燃煤锅炉的给水进口同时与所述高温S-CO2加热器的给水出口和所述高压抽汽加热器的给水出口相连，所述燃煤锅炉的高温蒸汽出口与汽轮机发电单元主蒸汽进口相连，所述燃煤锅炉的一次再热蒸汽入口与所述汽轮机发电单元高压缸的出口相连，所述燃煤锅炉的一次再热蒸汽出口与所述汽轮机发电单元一次再热蒸汽入口相连，所述燃煤锅炉的二次再热蒸汽入口与所述汽轮机发电单元中压缸的出口相连，所述燃煤锅炉的二次再热蒸汽出口与所述汽轮机发电单元二次再热蒸汽入口相连，其中一次再热蒸汽出入口与二次再热蒸汽出入口根据发电单元的需求而增加或减少若干个；
所述S-CO2涡轮发电单元涡轮的出口与所述高温S-CO2加热器S-CO2进口相连；
所述高温S-CO2加热器的S-CO2出口与所述低温S-CO2加热器的S-CO2进口相连，所述高温S-CO2加热器的给水进口同时与所述给水泵的出口和所述高压抽汽加热器的给水进口相连；
所述低温S-CO2加热器的给水出口与所述除氧器的给水进口相连，所述低温S-CO2加热器的给水进口与所述射汽抽气器的出口相连；
所述冷凝器的进口与所述汽轮机发电单元蒸汽轮机的出口相连，所述冷凝器的出口与所述凝结水泵的进口相连；
所述凝结水泵的出口与所述射汽抽气器的进口相连；
所述除氧器的给水出口与所述给水泵的进口相连；
所述给水泵用于提高给水压力至1-50MPa，确保汽轮机进汽压力；
所述高压抽汽加热器蒸汽的进口与所述汽轮机发电单元高压抽汽口相连，所述高压抽汽加热器的疏水出口与所述除氧器的进口相连，根据热力系统的要求，同样的高压抽汽加热器的数量可以增加或减少若干。
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