CN209875232U - 一种回收电厂冷源热量的发电装置 - Google Patents

Abstract

一种回收电厂冷源热量的发电装置，包括朗肯循环发电装置、CO₂跨临界‑喷射发电装置和喷射式热泵装置；所述朗肯循环发电装置通过大汽轮机和小汽轮机与CO₂跨临界‑喷射发电装置的第一喷射器相连，所述朗肯循环发电装置通过大汽轮机和小汽轮机与喷射式热泵装置相连，所述喷射式热泵装置与CO₂跨临界‑喷射发电装置相连。在喷射式热泵装置中设置第十一流量调节阀及第六、第七和第八隔离阀，可使节流阀流出的低温低压CO₂直接流进有机工质冷凝器中与CO₂乏气换热，能够降低进入二级蒸发器的CO₂温度，进而降低二级蒸发器出口热源温度，使得进入凝汽器的乏汽温度减小，对节约传统朗肯循环中循环泵耗功，减少凝汽器面积，降低循环冷却水量具有重要意义。

Description

一种回收电厂冷源热量的发电装置

技术领域

本实用新型涉及一种余热回收利用技术，尤其涉及一种回收电厂冷源热量的发电装置。

背景技术

随着经济及工业的高速发展，传统的火力发电厂逐渐向大容量、高参数、超临界形式转变，但冷源损失作为电厂中最重要的损失，由于其温度仅为295K-320K，回收利用较为困难，依然是制约发电效率进一步提高的最关键因素。因此目前，如何能对电厂中低温冷源热量进行有效回收及合理利用，成为提高传统火电厂发电效率及缓解能源问题的重要途径。

火力发电厂冷源温度一般在295K—320K范围内，回收利用较为困难。CO₂作为一种低压高沸工质，其临界温度仅为304K，可以更好地实现对低温能源的回收利用；而热泵技术是一种吸收低温热源热量向高温热源放热的逆向循环技术，通过利用CO₂跨临界循环或热泵技术均能实现对冷源热量的有效回收。

因此，通过喷射器提升低温冷源品位，并根据不同工况，合理对CO₂跨临界循环发电技术及热泵技术进行耦合利用对电厂低温冷源热量回收具有重要意义。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种充分利用能源，能提升低温冷源品位，可对电厂冷源热量回收进行梯级利用的回收电厂冷源热量的发电装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种回收电厂冷源热量的发电装置，其特征在于，包括朗肯循环发电装置、CO₂跨临界-喷射发电装置和喷射式热泵装置；

所述CO₂跨临界-喷射发电装置包括一级蒸发器、二级蒸发器、低压级工质泵、高压级工质泵、有机工质气轮机、第一喷射器、第二喷射器、有机工质冷凝器、有机工质发电机、第二流量调节阀、第四流量调节阀、第六流量调节阀、第七流量调节阀、第八流量调节阀、第九流量调节阀、第一隔离阀、第二隔离阀、第三隔离阀、第四隔离阀、第五隔离阀及管道，所述第一喷射器吸入流入口与朗肯循环发电装置小汽轮机输出端及大汽轮机输出端均通过第四流量调节阀相连，所述第一喷射器驱动流入口与朗肯循环发电装置大汽轮机抽汽口之间通过第二流量调节阀相连，所述一级蒸发器壳侧入口与所述第一喷射器出口相连，所述一级蒸发器壳侧出口与二级蒸发器壳侧入口及朗肯循环发电装置的凝汽器入口之间分别通过第一隔离阀、第二隔离阀相连，一级蒸发器管侧出口与有机工质气轮机入口和第二喷射器驱动流入口相连，且一级蒸发器管侧出口第二喷射器驱动流入口之间设有第八流量调节阀，有机工质气轮机的抽气口与第二喷射器驱动流入口之间通过第九流量调节阀相连，有机工质气轮机出口与第二喷射器吸入流入口及有机工质冷凝器管侧入口之间分别通过第四隔离阀、第五隔离阀相连，所述第二喷射器出口与有机工质冷凝器管侧入口相连，有机工质冷凝器管侧出口与低压级工质泵及高压级工质泵入口之间分别通过第六流量调节阀、第七流量调节阀相连，所述低压级工质泵出口与二级蒸发器管侧入口相连，所述二级蒸发器管侧出口与第二喷射器驱动流入口之间通过第三隔离阀相连，二级蒸发器壳侧出口与朗肯循环发电装置的凝汽器入口相连，所述高压级工质泵出口与一级蒸发器管侧入口相连，所述有机工质气轮机与有机工质发电机相连；

所述喷射式热泵装置包括第一热泵蒸发器、第二热泵蒸发器、热泵喷射器、压缩泵、冷凝器、节流阀、第三流量调节阀、第五流量调节阀、第十流量调节阀、第十一流量调节阀、第六隔离阀、第七隔离阀、第八隔离阀及相关管道，所述冷凝器管侧出口与第一热泵蒸发器管侧入口及所述节流阀入口之间分别通过第十流量调节阀和第十一流量调节阀相连，所述节流阀出口与所述CO₂跨临界发电装置中有机工质冷凝器壳侧入口及所述第二热泵蒸发器管侧入口之间分别通过第六隔离阀和第七隔离阀相连，所述第一热泵蒸发器壳侧入口与朗肯循环发电装置中大汽轮机抽汽口之间通过第三流量调节阀相连，所述第二热泵蒸发器管侧入口与所述CO₂跨临界发电装置中有机工质冷凝器壳侧出口之间通过第八隔离阀相连，所述第二热泵蒸发器壳侧入口与朗肯循环发电装置中大汽轮机和小汽轮机输出端及所述第一热泵蒸发器壳侧出口相连，且第二热泵蒸发器壳侧入口与大汽轮机和小汽轮机输出端之间设有第五流量调节阀，所述第二热泵蒸发器壳侧出口与朗肯循环发电装置中凝汽器入口相连，所述热泵喷射器驱动流入口与所述第一热泵蒸发器管侧出口连接，所述热泵喷射器吸入流入口与所述第二热泵蒸发器管侧出口相连，所述热泵喷射器出口与压缩泵入口相连，所述压缩泵出口与所述冷凝器相连，所述冷凝器用于对外供热或者加热厂区用水。

所述朗肯循环发电装置包括锅炉、过热器、大汽轮机、凝汽器、汽动给水泵、小汽轮机、发电机、第一流量调节阀及管道，所述锅炉输出端与过热器输入端相连，过热器输出端与大汽轮机输入端相连，大汽轮机抽汽口分别与小汽轮机输入端、第一喷射器驱动流入口和第一热泵蒸发器壳侧入口相连，且大汽轮机抽汽口通过第一流量调节阀与小汽轮机输入端相连，所述大汽轮机抽汽口通过第二流量调节阀与第一喷射器驱动流入口相连，所述大汽轮机抽汽口通过第三流量调节阀与第一热泵蒸发器壳侧入口相连，所述大汽轮机及所述小汽轮机出口分别通过第四流量调节阀、第五流量调节阀与第一喷射器吸入流入口和第二热泵蒸发器壳侧入口相连，所述大汽轮机与发电机相连，所述小汽轮机与汽动给水泵相连，所述汽动给水泵输入端与凝汽器输出端相连，所述凝汽器输入端与所述一级蒸发器、二级蒸发器及第二热泵蒸发器壳侧出口相连，且所述凝汽器与一级蒸发器之间设置第二隔离阀，所述汽动给水泵输出端与锅炉输入端相连。

一种回收电厂冷源热量的发电方法，采用一种回收电厂冷源热量的发电装置，包括以下步骤：

步骤1，在朗肯循环装置中，水在锅炉、过热器中定压吸热至过热蒸汽状态，进入大汽轮机中膨胀做功，此时大汽轮机中的一部分蒸汽由抽汽口抽出分别通过第一流量调节阀进入小汽轮机中用以牵引汽动给水泵做功或通过第二流量调节阀进入CO₂跨临界-喷射发电装置中第一喷射器驱动流入口或通过第三流量调节阀进入喷射式热泵装置中第一热泵蒸发器壳侧入口，剩余部分蒸汽在大汽轮机中继续做功用于带动发电机向外输出电能，从大汽轮机及小汽轮机中排出的低温乏汽经由第四流量调节阀进入第一喷射器吸入流入口，被第一喷射器驱动流入口的高压蒸汽带动混合升温升压用以提高CO₂跨临界-喷射发电装置热源品位或者从大汽轮机及小汽轮机中排出的低温乏汽经由第五流量调节阀进入第二热泵蒸发器中用作换热热源，在CO₂跨临界-喷射发电装置或喷射式热泵装置中充分放热后进入凝汽器；

步骤2，一种回收电厂冷源热量的发电装置分为四个工况，分别为夏季工况、冬季工况、春季工况和秋季工况；

夏季工况时，一般热负荷需求量少、发电量要求占机组总容量的80％以上，凝汽器中真空度为89-95，大汽轮机和小汽轮机输出端乏汽温度≥318K，此时第四流量调节阀打开，来自朗肯循环装置中大汽轮机及小汽轮机尾端的低温乏汽全部流入第一喷射器吸入流入口中，CO₂跨临界-喷射发电装置运行，来自大汽轮机抽汽口的一部分抽汽通过第二流量调节阀进入第一喷射器驱动流入口用以引射吸入流入口的低温乏汽，并在第一喷射器中混合升温升压，提高乏汽品位后进入一级蒸发器用作换热热源；

当一级蒸发器壳侧出口热源温度依然高于313K时，打开一级蒸发器与二级蒸发器之间的第一隔离阀，热源继续流入二级蒸发器中，首次运行CO₂跨临界-喷射发电装置时，外设CO₂存储装置与有机工质冷凝器管侧入口相连，有机工质冷凝器管侧出口流出的CO₂工质经过第六流量调节阀、低压级工质泵及第七流量调节阀、高压级工质泵分别进入二级蒸发器和一级蒸发器内，从二级蒸发器管侧出口流出的CO₂工质经由第三隔离阀流入第二喷射器驱动流入口中用以引射来自于有机工质气轮机的CO₂乏气；从一级蒸发器管侧出口流出的高压CO₂工质直接流入有机工质气轮机中膨胀做功用以带动有机工质发电机向外输出电能，经有机工质气轮机出口流出的CO₂乏气经过第四隔离阀通过第二喷射器的吸入流入口进入到第二喷射器中，第二喷射器中的CO₂高压气体和CO₂乏气在第二喷射器中混合升压，通过第二喷射器的出口流出后，流入有机工质冷凝器管侧入口；当一级蒸发器壳侧出口热源温度低于313K时，打开一级蒸发器与凝汽器之间的第二隔离阀，热源直接流入凝汽器；

当第一隔离阀关闭时，第六流量调节阀关闭，二级蒸发器及低压级工质泵均停止运行，CO₂工质从有机工质冷凝器中全部经第七流量调节阀、高压级工质进入一级蒸发器中；

当第二喷射器所需驱动流入口压力高于4MPa时，开启第八流量调节阀，高压CO₂工质一部分经第八流量调节阀送入第二喷射器驱动流入口中用以引射来自于有机工质气轮机的CO₂乏气，剩余高压CO₂工质直接进入有机工质气轮机中膨胀做功至CO₂工质变成CO₂乏气状态后进入第二喷射器吸入流入口，带动有机工质发电机发电；

当第二喷射器所需驱动流入口压力低于4MPa时，关闭第八流量调节阀，将高压CO₂工质全部送入有机工质气轮机中膨胀做功，带动有机工质发电机发电，同时一部分CO₂工质从有机工质气轮机抽气口抽出通过第九流量调节阀进入第二喷射器驱动流入口，在第二喷射器内作为工作流体，与CO₂乏气在第二喷射器中混合升压后，经过第二喷射器的出口流出，流入有机工质冷凝器内；当工况处于不适用于第二喷射器状态，关闭第四隔离阀，打开第五隔离阀，从一级蒸发器管侧出口流出的CO₂工质全部进入有机工质气轮机中，经过有机工质气轮机出口和第五隔离阀全部送入有机工质冷凝器；

在喷射式热泵装置中，第五流量调节阀、第七隔离阀关闭，同时来自大汽轮机抽汽口的另一部分抽汽通过第三流量调节阀进入第一热泵蒸发器壳侧入口与来自冷凝器的低温高压CO₂换热，换热后的抽汽流入第二热泵蒸发器壳侧入口与低温低压CO₂进一步换热，吸热后的高温高压CO₂进入热泵喷射器驱动流入口用以引射来自第二热泵蒸发器管侧出口的高温低压CO₂，混合升压后流入压缩泵中继续升压至冷凝器所需供热压力，在冷凝器中换热用于加热厂区用水，来自节流阀的低温低压CO₂经过第六隔离阀进入有机工质冷凝器壳侧与管侧的CO₂乏气换热，实现对CO₂乏气的充分冷凝后经第八隔离阀流入第二热泵蒸发器管侧入口；

冬季工况时，一般热负荷需求量大、发电量占机组总容量的50％-80％，凝汽器中真空度为95-98，大汽轮机和小汽轮机输出端乏汽温度为298-308K，此时，第二流量调节阀、第四流量调节阀关闭，CO₂跨临界-喷射发电装置停止运行；第五流量调节阀打开，来自大汽轮机及小汽轮机输出端的乏汽全部进入第二热泵蒸发器中与CO₂介质换热，喷射式热泵装置运行，在热泵装置中，大汽轮机中的一部分高压蒸汽通过抽汽口抽出经第三流量调节阀送至第一热泵蒸发器壳侧入口中用于与来自冷凝器出口的低温高压CO₂介质换热，换热后的抽汽从第一热泵蒸发器壳侧出口流出进入第二热泵蒸发器进行进一步换热，从第一热泵蒸发器流出的高温高压CO₂介质进入热泵喷射器用以引射第二热泵蒸发器管侧出口的高温低压CO₂介质，在热泵喷射器中混合升压后流入压缩泵继续升压至热泵冷凝器所需压力，通过冷凝器换热后向热用户供热，另一部分高压低温CO₂介质经冷凝器管侧出口流出，通过节流阀经第七隔离阀流入第二热泵蒸发器中完成循环；

春季和秋季工况时，热负荷及发电量需求均比较适中，此时同时打开第二流量调节阀、第三流量调节阀、第四流量调节阀、第五流量调节阀，通过调节第二流量调节阀、第三流量调节阀开度分别控制进入第一喷射器驱动流入口和第一热泵蒸发器中的抽汽量，通过调节第四流量调节阀、第五流量调节阀开度分别控制进入第一喷射器吸入流入口和第二热泵蒸发器中的乏汽量用以合理调节供热、发电比例，在CO₂跨临界-喷射发电装置中，来自大汽轮机和小汽轮机尾端的一部分低温乏汽通过第四流量调节阀送入第一喷射器吸入流入口，来自大汽轮机抽汽口的一部分抽汽通过第二流量调节阀进入第一喷射器驱动流入口用以引射吸入流入口的低温乏汽，并在第一喷射器中混合升温升压，提高乏汽品位后进入一级蒸发器用作换热热源，进行发电；

当一级蒸发器壳侧出口热源温度高于313K时，打开一级蒸发器与二级蒸发器之间的第一隔离阀，热源继续流入二级蒸发器中，首次运行CO₂跨临界-喷射发电装置时，外设CO₂存储装置与有机工质冷凝器管侧入口相连，对系统充入CO₂工质，有机工质冷凝器管侧出口流出的CO₂工质经过第六流量调节阀、低压级工质泵及第七流量调节阀、高压级工质泵分别进入二级蒸发器和一级蒸发器内，从二级蒸发器管侧出口流出的CO₂工质经由第三隔离阀流入第二喷射器驱动流入口中用以引射来自于有机工质气轮机的CO₂乏气；从一级蒸发器管侧出口流出的高压CO₂工质直接流入有机工质气轮机中膨胀做功用以带动有机工质发电机向外输出电能，经有机工质气轮机出口流出的CO₂乏气经过第四隔离阀通过第二喷射器的吸入流入口进入到第二喷射器中，第二喷射器中的CO₂高压气体和CO₂乏气在第二喷射器中混合升压，通过第二喷射器的出口流出后，流入有机工质冷凝器管侧入口；

当一级蒸发器壳侧出口热源温度低于313K时，打开一级蒸发器与凝汽器之间的第二隔离阀，热源直接流入凝汽器；

当第一隔离阀和第六流量调节阀同时关闭时，二级蒸发器及低压级工质泵均停止运行，CO₂工质从有机工质冷凝器中全部经第七流量调节阀、高压级工质泵进入一级蒸发器中；当第二喷射器所需驱动流入口压力高于4MPa时，开启第八流量调节阀，高压CO₂工质一部分经第八流量调节阀送入第二喷射器驱动流入口中用以引射来自于有机工质气轮机的CO₂乏气，剩余高压CO₂工质直接进入有机工质气轮机中膨胀做功至CO₂工质变成CO₂乏气状态后进入第二喷射器吸入流入口，带动有机工质发电机发电；

当第二喷射器所需驱动流入口压力低于4MPa时，关闭第八流量调节阀，将高压CO₂工质全部送入有机工质气轮机中膨胀做功，带动有机工质发电机发电，同时一部分CO₂工质从有机工质气轮机抽气口抽出通过第九流量调节阀进入第二喷射器驱动流入口，在第二喷射器内作为工作流体，与CO₂乏气在第二喷射器中混合升压后，经过第二喷射器的出口流出，流入有机工质冷凝器内；当工况处于不适用于第二喷射器状态，关闭第四隔离阀，打开第五隔离阀，从一级蒸发器管侧出口流出的CO₂工质全部进入有机工质气轮机中，经过有机工质气轮机出口和第五隔离阀全部送入有机工质冷凝器；

在喷射式热泵装置中，同时从大汽轮机和小汽轮机中流出的另一部分低温乏汽通过第五流量调节阀送入第二热泵蒸发器壳侧入口，来自大汽轮机抽汽口的另一部分抽汽通过第三流量调节阀进入第一热泵蒸发器壳侧入口与来自冷凝器的低温高压CO₂换热，换热后的抽汽从第一热泵蒸发器壳侧出口流出进入第二热泵蒸发器进行进一步换热，吸热后的高温高压CO₂从第一热泵蒸发器流出进入热泵喷射器驱动流入口用以引射来自第二热泵蒸发器管侧出口的高温低压CO₂，混合升压后送入压缩泵中继续升压至热泵中冷凝器所需供热压力，在冷凝器中用于对外供热，来自节流阀的低温低压CO₂经过第六隔离阀进入有机工质冷凝器壳侧，与管侧的CO₂乏气换热，对CO₂乏气充分冷凝后经第八隔离阀流入第二热泵蒸发器管侧入口，与第二热泵蒸发器壳侧介质充分换热，实现向外供热。

本实用新型的有益效果为：

1、通过在大汽轮机和小汽轮机尾端排汽管道上设有流量调节阀，可根据负荷需要及其自身品位高低合理调节供热、发电比例，能够实现利用冷端低温热量单独发电、单独供热或者热电联产，一方面对冷端低温热量进行了充分回收，另一方面避免了通过利用循环冷却水热量回收冷端能量过程中造成的不可逆损失。同时在喷射式热泵装置中设置第十一流量调节阀及第六隔离阀、第七隔离阀、第八隔离阀，可使节流阀流出的低温低压CO₂直接流进有机工质冷凝器中与CO₂乏气换热，在提高第二热泵蒸发器管侧入口CO₂温度，实现能量梯级利用的同时，能够降低进入二级蒸发器的CO₂温度，进而降低二级蒸发器出口热源温度，使得进入凝汽器的乏汽温度减小，对节约传统朗肯循环中循环泵耗功，减少凝汽器面积，降低循环冷却水量具有重要意义。

2、在CO₂跨临界-喷射发电系统中设置两级喷射器，一方面能够通过第一喷射器有效提升冷端低温能源品位，提高进入一级蒸发器的热源温度；同时第二喷射器的设置能够有效利用CO₂的高压低沸特性使CO₂工质在有机工质气轮机中实现充分的膨胀做功。

3、在一种回收电厂冷源热量的发电装置中，设置第一热泵蒸发器、第二热泵蒸发器、一级蒸发器、二级蒸发器以及至第二喷射器的流量调节阀或隔离阀，在实现梯级换热的同时，能够有效根据能源品位合理选择第二喷射器能量来源，充分实现能源的合理利用。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型夏季工况结构示意图；

图3为本实用新型冬季工况结构示意图；

图4为为本实用新型春季和秋季工况结构示意图；

1-锅炉，2-过热器，3-大汽轮机，4-凝汽器，5-汽动给水泵，6-小汽轮机，7-发电机，8-第一喷射器，9-一级蒸发器，10-二级蒸发器，11-有机工质气轮机，12-有机工质冷凝器，13-第二喷射器，14-有机工质发电机，15-低压级工质泵，16-高压级工质泵，17-第一热泵蒸发器，18-第二热泵蒸发器，19-热泵喷射器，20-压缩泵，21-冷凝器，22-节流阀，23-第一流量调节阀，24-第二流量调节阀，25-第三流量调节阀，26-第四流量调节阀，27-第五流量调节阀，28-第六流量调节阀，29-第七流量调节阀，30-第八流量调节阀，31-第九流量调节阀，32-第十流量调节阀，33-第十一流量调节阀，34-第一隔离阀，35-第二隔离阀，36-第三隔离阀，37-第四隔离阀，38-第五隔离阀，39-第六隔离阀，40-第七隔离阀，41-第八隔离阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1所示，一种回收电厂冷源热量的发电装置，包括朗肯循环发电装置、CO₂跨临界-喷射发电装置和喷射式热泵装置；

所述CO₂跨临界-喷射发电装置包括一级蒸发器9、二级蒸发器10、低压级工质泵15、高压级工质泵16、有机工质气轮机11、第一喷射器8、第二喷射器13、有机工质冷凝器12、有机工质发电机14、第二流量调节阀24、第四流量调节阀26、第六流量调节阀28、第七流量调节阀29、第八流量调节阀30、第九流量调节阀31、第一隔离阀34、第二隔离阀35、第三隔离阀36、第四隔离阀37、第五隔离阀38及管道，所述第一喷射器8吸入流入口与朗肯循环发电装置小汽轮机6输出端及大汽轮机3输出端均通过第四流量调节阀26相连，所述第一喷射器8驱动流入口与朗肯循环发电装置大汽轮机3抽汽口之间通过第二流量调节阀24相连，所述一级蒸发器9壳侧入口与所述第一喷射器8出口相连，所述一级蒸发器9壳侧出口与二级蒸发器10壳侧入口及朗肯循环发电装置的凝汽器4入口之间分别通过第一隔离阀34、第二隔离阀35相连，一级蒸发器9管侧出口与有机工质气轮机11入口和第二喷射器13驱动流入口相连，且一级蒸发器9管侧出口与第二喷射器13驱动流入口之间设有第八流量调节阀30，有机工质气轮机11的抽气口与第二喷射器13驱动流入口之间通过第九流量调节阀31相连，有机工质气轮机11出口与第二喷射器13吸入流入口及有机工质冷凝器12管侧入口之间分别通过第四隔离阀37、第五隔离阀38相连，所述第二喷射器13出口与有机工质冷凝器12管侧入口相连，有机工质冷凝器12管侧出口与低压级工质泵15及高压级工质泵16入口之间分别通过第六流量调节阀28、第七流量调节阀29相连，所述低压级工质泵15出口与二级蒸发器10管侧入口相连，所述二级蒸发器10管侧出口与第二喷射器13驱动流入口之间通过第三隔离阀36相连，二级蒸发器10壳侧出口与朗肯循环发电装置的凝汽器4入口相连，所述高压级工质泵16出口与一级蒸发器9管侧入口相连，所述有机工质气轮机11与有机工质发电机14相连；

所述喷射式热泵装置包括第一热泵蒸发器17、第二热泵蒸发器18、热泵喷射器19、压缩泵20、冷凝器21、节流阀22、第三流量调节阀25、第五流量调节阀27、第十流量调节阀32、第十一流量调节阀33、第六隔离阀39、第七隔离阀40、第八隔离阀41及相关管道，所述冷凝器21管侧出口与所述第一热泵蒸发器17管侧入口及所述节流阀22入口之间分别通过第十流量调节阀32和第十一流量调节阀33相连，所述节流阀22出口与所述CO₂跨临界发电装置中有机工质冷凝器12壳侧入口及第二热泵蒸发器18管侧入口之间分别通过第六隔离阀39和第七隔离阀40相连，所述第一热泵蒸发器17壳侧入口与朗肯循环发电装置中大汽轮机3抽汽口之间通过第三流量调节阀25相连，所述第二热泵蒸发器18管侧入口与所述CO₂跨临界发电装置中有机工质冷凝器12壳侧出口之间通过第八隔离阀41相连，所述第二热泵蒸发器18壳侧入口与朗肯循环发电装置中大汽轮机3和小汽轮机6输出端及所述第一热泵蒸发器17壳侧出口相连，且第二热泵蒸发器18壳侧入口与大汽轮机3和小汽轮机6输出端之间设有第五流量调节阀27，所述第二热泵蒸发器18壳侧出口与朗肯循环发电装置中凝汽器4入口相连，所述热泵喷射器19驱动流入口与所述第一热泵蒸发器17管侧出口连接，所述热泵喷射器19吸入流入口与所述第二热泵蒸发器18管侧出口相连，所述热泵喷射器19出口与所述压缩泵20入口相连，所述压缩泵20出口与所述冷凝器21管侧入口相连，所述冷凝器21用于对外供热或者加热厂区用水。

所述朗肯循环发电装置包括锅炉1、过热器2、大汽轮机3、凝汽器4、汽动给水泵5、小汽轮机6、发电机7、第一流量调节阀23及管道，所述锅炉1输出端与过热器2输入端相连，过热器2输出端与大汽轮机3输入端相连，大汽轮机3的抽汽口分别与小汽轮机6输入端、第一喷射器8驱动流入口和第一热泵蒸发器17壳侧入口相连，且大汽轮机3的抽汽口通过第一流量调节阀23与小汽轮机6输入端相连，所述大汽轮机3的抽汽口通过第二流量调节阀24与第一喷射器8驱动流入口相连，所述大汽轮机3抽汽口通过第三流量调节阀25与第一热泵蒸发器17壳侧入口相连，所述大汽轮机3及所述小汽轮机6出口分别通过第四流量调节阀26、第五流量调节阀27与第一喷射器8吸入流入口和第二热泵蒸发器18壳侧入口相连，所述大汽轮机3与发电机7相连，所述小汽轮机6与汽动给水泵5相连，所述汽动给水泵5输入端与凝汽器4输出端相连，所述凝汽器4输入端与所述一级蒸发器9、二级蒸发器10及第二热泵蒸发器18壳侧出口相连，且所述凝汽器4与所述一级蒸发器9之间设置第二隔离阀35，所述汽动给水泵5输出端与锅炉1输入端相连。

一种回收电厂冷源热量的发电方法，采用一种回收电厂冷源热量的发电装置，包括以下步骤：

步骤1，在朗肯循环装置中运行，水在锅炉1、过热器2中定压吸热至过热蒸汽状态，进入大汽轮机3中膨胀做功，此时大汽轮机3中的一部分蒸汽由抽汽口抽出分别通过第一流量调节阀23进入小汽轮机6中用以牵引汽动给水泵5做功或通过第二流量调节阀24进入CO₂跨临界-喷射发电装置中第一喷射器8驱动流入口或通过第三流量调节阀25进入喷射式热泵装置中第一热泵蒸发器17壳侧入口，剩余部分蒸汽在大汽轮机3中继续做功用于带动发电机7向外输出电能，从大汽轮机3及小汽轮机6中排出的低温乏汽经由第四流量调节阀26进入第一喷射器8吸入流入口，被第一喷射器8驱动流入口的高压蒸汽带动混合升温升压用以提高CO₂跨临界-喷射发电装置热源品位或者从大汽轮机3及小汽轮机6中排出的低温乏汽经由第五流量调节阀27进入第二热泵蒸发器18中用作换热热源，在CO₂跨临界-喷射发电装置或喷射式热泵装置中充分放热后进入凝汽器4；

步骤2，一种回收电厂冷源热量的发电装置分为四个工况，分别为夏季工况、冬季工况、春季工况和秋季工况；

如图2所示，夏季工况时，一般热负荷需求量少、发电量要求占机组总容量的80％以上，凝汽器4中真空度为89-95，大汽轮机3和小汽轮机6输出端乏汽温度≥318K，此时第四流量调节阀26打开，来自朗肯循环装置中大汽轮机3及小汽轮机6尾端的低温乏汽全部流入第一喷射器8吸入流入口中，CO₂跨临界-喷射发电装置运行，来自大汽轮机3抽汽口的一部分抽汽通过第二流量调节阀24进入第一喷射器8驱动流入口用以引射吸入流入口的低温乏汽，并在第一喷射器8中混合升温升压，提高乏汽品位后进入一级蒸发器9用作换热热源；当一级蒸发器9壳侧出口热源温度高于313K时，打开一级蒸发器9与二级蒸发器10之间的第一隔离阀34，热源继续流入二级蒸发器10中，首次运行CO₂跨临界-喷射发电装置时，外设CO₂存储装置与有机工质冷凝器12管侧入口相连，对系统充入CO₂工质，有机工质冷凝器12管侧出口流出的CO₂工质经过第六流量调节阀28、低压级工质泵15及第七流量调节阀29、高压级工质泵16分别进入二级蒸发器10和一级蒸发器9内，从二级蒸发器10管侧出口流出的CO₂工质经由第三隔离阀36流入第二喷射器13驱动流入口中用以引射来自于有机工质气轮机11的CO₂乏气；从一级蒸发器9管侧出口流出的高压CO₂工质直接流入有机工质气轮机11中膨胀做功用以带动有机工质发电机14向外输出电能，经有机工质气轮机11出口流出的CO₂乏气经过第四隔离阀37通过第二喷射器13的吸入流入口进入到第二喷射器13中，第二喷射器13中的CO₂高压气体和CO₂乏气在第二喷射器13中混合升压，通过第二喷射器13的出口流出后，流入有机工质冷凝器12管侧入口；当一级蒸发器9壳侧出口热源温度低于313K，打开一级蒸发器9与凝汽器4之间的第二隔离阀35，热源直接流入凝汽器4；

当第一隔离阀34和第六流量调节阀28同时关闭时，二级蒸发器10及低压级工质泵15均停止运行，CO₂工质从有机工质冷凝器12中全部经第七流量调节阀29、高压级工质泵16进入一级蒸发器9中；

当第二喷射器13所需驱动流入口压力高于4MPa时，开启第八流量调节阀30，高压CO₂工质一部分经第八流量调节阀30送入第二喷射器13驱动流入口中用以引射来自于有机工质气轮机11的CO₂乏气，剩余高压CO₂工质直接进入有机工质气轮机11中膨胀做功至CO₂工质变成CO₂乏气状态后进入第二喷射器13吸入流入口，带动有机工质发电机14发电；

当第二喷射器13所需驱动流入口压力低于4MPa时，关闭第八流量调节阀30，将高压CO₂工质全部送入有机工质气轮机11中膨胀做功，带动有机工质发电机14发电，同时一部分CO₂工质从有机工质气轮机11抽气口抽出通过第九流量调节阀31进入第二喷射器13驱动流入口，在第二喷射器13内作为工作流体，与CO₂乏气在第二喷射器13中混合升压后，经过第二喷射器13的出口流出，流入有机工质冷凝器12内；当工况处于不适用于第二喷射器13状态，关闭第四隔离阀37，打开第五隔离阀38，从一级蒸发器9管侧出口流出的CO₂工质全部进入有机工质气轮机11中，经过有机工质气轮机11出口和第五隔离阀38全部送入有机工质冷凝器12；

在喷射式热泵装置中，第五流量调节阀27、第七隔离阀40关闭，同时来自大汽轮机3抽汽口的另一部分抽汽通过第三流量调节阀25进入第一热泵蒸发器17壳侧入口与来自冷凝器21的低温高压CO₂换热，换热后的抽汽流入第二热泵蒸发器18壳侧与低温低压CO₂进一步换热，吸热后的高温高压CO₂进入热泵喷射器19驱动流入口用以引射来自第二热泵蒸发器18管侧出口的高温低压CO₂，混合升压后送入压缩泵20中继续升压至冷凝器21所需供热压力，在冷凝器21中用于加热厂区用水，来自节流阀22的低温低压CO₂经过第六隔离阀39进入有机工质冷凝器12壳侧与管侧的CO₂乏气换热，实现对CO₂乏气的充分冷凝后经第八隔离阀41流入第二热泵蒸发器18管侧入口；

如图3所示，冬季工况时，一般热负荷需求量大、发电量占机组总容量的50％—80％，凝汽器4中真空度为95-98，大汽轮机3和小汽轮机6输出端乏汽温度为298-308K，此时，第二流量调节阀24、第四流量调节阀26关闭，CO₂跨临界-喷射发电装置停止运行；第五流量调节阀27打开，来自大汽轮机3及小汽轮机6输出端的乏汽全部进入第二热泵蒸发器18中与CO₂介质换热，喷射式热泵装置运行，在热泵装置中，大汽轮机3中的一部分高压蒸汽通过抽汽口抽出经第三流量调节阀25送至第一热泵蒸发器17壳侧入口中用于与来自冷凝器21出口的低温高压CO₂介质换热，换热后的抽汽从第一热泵蒸发器17壳侧出口流出进入第二热泵蒸发器18进行进一步换热，从第一热泵蒸发器17流出的高温高压CO₂介质进入热泵喷射器19驱动流入口用以引射第二热泵蒸发器18管侧出口的高温低压CO₂介质，在热泵喷射器19中混合升压后送至压缩泵20继续升压至冷凝器21所需压力，通过冷凝器21换热后向热用户供热，另一部分高压低温CO₂介质经冷凝器21管侧出口流出，通过节流阀22经第七隔离阀40流入第二热泵蒸发器18中完成循环；

如图4所示，春季和秋季工况时，热负荷及发电量需求均比较适中，此时同时打开第二流量调节阀24、第三流量调节阀25、第四流量调节阀26、第五流量调节阀27，通过调节第二流量调节阀24、第三流量调节阀25开度分别控制进入第一喷射器8驱动流入口和第一热泵蒸发器17中的抽汽量，通过调节第四流量调节阀26、第五流量调节阀27开度分别控制进入第一喷射器8吸入流入口和第二热泵蒸发器18中的乏汽量用以合理调节供热、发电比例，在CO₂跨临界-喷射发电装置中，来自大汽轮机3和小汽轮机6尾端的一部分低温乏汽通过第四流量调节阀26送入第一喷射器8吸入流入口，来自大汽轮机3抽汽口的一部分抽汽通过第二流量调节阀24进入第一喷射器8驱动流入口用以引射吸入流入口的低温乏汽，并在第一喷射器8中混合升温升压，提高乏汽品位后进入一级蒸发器9用作换热热源，进行发电；

当一级蒸发器9壳侧出口热源温度高于313K时，打开一级蒸发器9与二级蒸发器10之间的第一隔离阀34，热源继续流入二级蒸发器10中，首次运行CO₂跨临界-喷射发电装置时，外设CO₂存储装置与有机工质冷凝器12管侧入口相连，对系统充入CO₂工质，有机工质冷凝器12管侧出口流出的CO₂工质经过第六流量调节阀28、低压级工质泵15及第七流量调节阀29、高压级工质泵16分别进入二级蒸发器10和一级蒸发器9内，从二级蒸发器10管侧出口流出的CO₂工质经由第三隔离阀36流入第二喷射器13驱动流入口中用以引射来自于有机工质气轮机11的CO₂乏气；从一级蒸发器9管侧出口流出的高压CO₂工质直接流入有机工质气轮机11中膨胀做功用以带动有机工质发电机14向外输出电能，经有机工质气轮机11出口流出的CO₂乏气经过第四隔离阀37通过第二喷射器13的吸入流入口进入到第二喷射器13中，第二喷射器13中的CO₂高压气体和CO₂乏气在第二喷射器13中混合升压，通过第二喷射器13的出口流出后，流入有机工质冷凝器12管侧入口；

当一级蒸发器9壳侧出口热源温度低于303K时，打开一级蒸发器9与凝汽器4之间的第二隔离阀35，热源直接流入凝汽器4；

当第一隔离阀34和第六流量调节阀28同时关闭时，二级蒸发器10及低压级工质泵15均停止运行，CO₂工质从有机工质冷凝器12中全部经第七流量调节阀29、高压级工质泵16进入一级蒸发器9中；当第二喷射器13所需驱动流入口压力高于4MPa时，开启第八流量调节阀30，高压CO₂工质一部分经第八流量调节阀30送入第二喷射器13驱动流入口中用以引射来自于有机工质气轮机11的CO₂乏气，剩余高压CO₂工质直接进入有机工质气轮机11中膨胀做功至CO₂工质变成CO₂乏气状态后进入第二喷射器13吸入流入口，带动有机工质发电机14发电；

当第二喷射器13所需驱动流入口压力低于4MPa时，关闭第八流量调节阀30，将高压CO₂工质全部送入有机工质气轮机11中膨胀做功，带动有机工质发电机14发电，同时一部分CO₂工质从有机工质气轮机11抽气口抽出通过第九流量调节阀31进入第二喷射器13驱动流入口，在第二喷射器13内作为工作流体，与CO₂乏气在第二喷射器13中混合升压后，经过第二喷射器13的出口流出，流入有机工质冷凝器12内；当工况处于不适用于第二喷射器13状态，关闭第四隔离阀37，打开第五隔离阀38，从一级蒸发器9管侧出口流出的CO₂工质全部进入有机工质气轮机11中，经过有机工质气轮机11出口和第五隔离阀38全部送入有机工质冷凝器12；

在喷射式热泵装置中，同时从大汽轮机3和小汽轮机6中流出的另一部分低温乏汽通过第五流量调节阀27送入第二热泵蒸发器18壳侧入口，来自大汽轮机3抽汽口的另一部分抽汽通过第三流量调节阀25进入第一热泵蒸发器17壳侧入口与来自冷凝器21的低温高压CO₂换热，换热后的抽汽从第一热泵蒸发器17壳侧出口流出进入第二热泵蒸发器18进行进一步换热，吸热后的高温高压CO₂从第一热泵蒸发器17流出进入热泵喷射器19驱动流入口用以引射来自第二热泵蒸发器18管侧出口的高温低压CO₂，混合升压后送入压缩泵20中继续升压至冷凝器21所需供热压力，在冷凝器21中用于对外供热，来自节流阀22的低温低压CO₂经过第六隔离阀39进入有机工质冷凝器12壳侧，与管侧的CO₂乏气换热，对CO₂乏气的充分冷凝后经第八隔离阀41流入第二热泵蒸发器18管侧入口，与第二热泵蒸发器18壳侧介质充分换热，实现向外供热。

Claims (2)

1.一种回收电厂冷源热量的发电装置，其特征在于，包括朗肯循环发电装置、CO₂跨临界-喷射发电装置和喷射式热泵装置；

所述CO₂跨临界-喷射发电装置包括一级蒸发器、二级蒸发器、低压级工质泵、高压级工质泵、有机工质气轮机、第一喷射器、第二喷射器、有机工质冷凝器、有机工质发电机、第二流量调节阀、第四流量调节阀、第六流量调节阀、第七流量调节阀、第八流量调节阀、第九流量调节阀、第一隔离阀、第二隔离阀、第三隔离阀、第四隔离阀、第五隔离阀及管道，所述第一喷射器吸入流入口与朗肯循环发电装置小汽轮机输出端及大汽轮机输出端均通过第四流量调节阀相连，所述第一喷射器驱动流入口与朗肯循环发电装置大汽轮机抽汽口之间通过第二流量调节阀相连，所述一级蒸发器壳侧入口与所述第一喷射器出口相连，所述一级蒸发器壳侧出口与二级蒸发器壳侧入口及朗肯循环发电装置的凝汽器入口之间分别通过第一隔离阀、第二隔离阀相连，一级蒸发器管侧出口与有机工质气轮机入口和第二喷射器驱动流入口相连，且一级蒸发器管侧出口第二喷射器驱动流入口之间设有第八流量调节阀，有机工质气轮机的抽气口与第二喷射器驱动流入口之间通过第九流量调节阀相连，有机工质气轮机出口与第二喷射器吸入流入口及有机工质冷凝器管侧入口之间分别通过第四隔离阀、第五隔离阀相连，所述第二喷射器出口与有机工质冷凝器管侧入口相连，有机工质冷凝器管侧出口与低压级工质泵及高压级工质泵入口之间分别通过第六流量调节阀、第七流量调节阀相连，所述低压级工质泵出口与二级蒸发器管侧入口相连，所述二级蒸发器管侧出口与第二喷射器驱动流入口之间通过第三隔离阀相连，二级蒸发器壳侧出口与朗肯循环发电装置的凝汽器入口相连，所述高压级工质泵出口与一级蒸发器管侧入口相连，所述有机工质气轮机与有机工质发电机相连；

所述喷射式热泵装置包括第一热泵蒸发器、第二热泵蒸发器、热泵喷射器、压缩泵、冷凝器、节流阀、第三流量调节阀、第五流量调节阀、第十流量调节阀、第十一流量调节阀、第六隔离阀、第七隔离阀、第八隔离阀及相关管道，所述冷凝器管侧出口与所述第一热泵蒸发器管侧入口及所述节流阀入口之间分别通过第十流量调节阀和第十一流量调节阀相连，所述节流阀出口与CO₂跨临界发电装置中有机工质冷凝器壳侧入口及所述第二热泵蒸发器管侧入口之间分别通过第六隔离阀和第七隔离阀相连，所述第一热泵蒸发器壳侧入口与朗肯循环发电装置中大汽轮机抽汽口之间通过第三流量调节阀相连，所述第二热泵蒸发器管侧入口与所述CO₂跨临界发电装置中有机工质冷凝器壳侧出口之间通过第八隔离阀相连，所述第二热泵蒸发器壳侧入口与朗肯循环发电装置中大汽轮机和小汽轮机输出端及所述第一热泵蒸发器壳侧出口相连，且第二热泵蒸发器壳侧入口与大汽轮机和小汽轮机输出端之间设有第五流量调节阀，所述第二热泵蒸发器壳侧出口与朗肯循环发电装置中凝汽器入口相连，所述热泵喷射器驱动流入口与所述第一热泵蒸发器管侧出口连接，所述热泵喷射器吸入流入口与所述第二热泵蒸发器管侧出口相连，所述热泵喷射器出口与所述压缩泵入口相连，所述压缩泵出口与所述冷凝器相连，所述冷凝器用于对外供热或者加热厂区用水。

2.根据权利要求1所述的一种回收电厂冷源热量的发电装置，其特征在于：所述朗肯循环发电装置包括锅炉、过热器、大汽轮机、凝汽器、汽动给水泵、小汽轮机、发电机、第一流量调节阀及管道，所述锅炉输出端与过热器输入端相连，过热器输出端与大汽轮机输入端相连，大汽轮机抽汽口分别与小汽轮机输入端、第一喷射器驱动流入口和第一热泵蒸发器壳侧入口相连，且大汽轮机抽汽口通过第一流量调节阀与小汽轮机输入端相连，所述大汽轮机抽汽口通过第二流量调节阀与第一喷射器驱动流入口相连，所述大汽轮机抽汽口通过第三流量调节阀与第一热泵蒸发器壳侧入口相连，所述大汽轮机及所述小汽轮机出口分别通过第四流量调节阀、第五流量调节阀与第一喷射器吸入流入口和第二热泵蒸发器壳侧入口相连，所述大汽轮机与发电机相连，所述小汽轮机与汽动给水泵相连，所述汽动给水泵输入端与凝汽器输出端相连，所述凝汽器输入端与所述一级蒸发器、二级蒸发器及第二热泵蒸发器壳侧出口相连，且所述凝汽器与一级蒸发器之间设置第二隔离阀，所述汽动给水泵输出端与锅炉输入端相连。