CN217632596U - 双工质联合循环发电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了双工质联合循环发电装置，包括第一工质发电系统、第二工质发电系统，第一工质发电系统采用水蒸气为发电工质，第二发电系统采用二氧化碳为发电工质，第一工质发电系统做完功的水蒸气将余热换给第二发电系统中的二氧化碳，作为第二发电系统的二氧化碳发电工质的驱动热源。第二工质发电系统中的二氧化碳发电工质为将液态二氧化碳加压至超过二氧化碳的临界压力，通过驱动热源再加热至超过超临界温度。本申请的新型双工质联合循环发电装置，在原有蒸汽循环基础上，做完功的蒸汽进入换热器作为二氧化碳循环的热源，驱动二氧化碳发电循环，通过水蒸气和二氧化碳联合循环，提高系统发电效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种双工质联合循环发电装置。
背景技术
发电厂利用锅炉和发电机，将燃料的化学能转化为电能供人类生活与生产使用。火力发电厂蒸汽动力循环可以简化为给水泵、锅炉、汽轮机和凝汽器等4个主要装置组成。水在水泵中被压缩升压，然后进入锅炉被加热汽化，直至成为过热蒸汽后，进入汽轮机膨胀作功，作功后的低压蒸汽进入凝汽器被冷却凝结成水再回到给水泵中，如此循环往复。传统蒸汽循环中，通过凝汽器放出的热量占比较大，导致系统综合效率低。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种综合效率好，提升发电效率的双工质联合循环发电装置。
实现本实用新型的技术方案如下
双工质联合循环发电装置，包括第一工质发电系统、第二工质发电系统，第一工质发电系统采用水蒸气为发电工质，第二发电系统采用二氧化碳为发电工质，第一工质发电系统做完功的水蒸气将余热换给第二发电系统中的二氧化碳，作为第二发电系统的二氧化碳发电工质的驱动热源。
进一步地，第二工质发电系统中的二氧化碳发电工质为将液态二氧化碳加压至超过二氧化碳的临界压力，通过驱动热源再加热至超过超临界温度。
进一步地，第一工质发电系统、第二工质发电系统均为朗肯循环发电系统。
进一步地，第一工质发电系统包括锅炉、第一汽轮发电机组、第一换热器，低温水经过锅炉加热成高温高压蒸汽，进入第一汽轮发电机组中做功后，经过第一换热器后循环到锅炉内。
进一步地，第二工质发电系统包括二氧化碳储罐、工质泵、冷凝器、第二换热器、第二汽轮发电机组；
二氧化碳储罐内储放液态二氧化碳，工质泵将二氧化碳储罐的液体二氧化碳依次抽经过第二换热器、第一换热器进入第二汽轮发电机组中；
通过工质泵将从二氧化碳储罐内的液体二氧化碳加压到超过临界压力；
第二汽轮发电机组中排出的乏气经过第二换热器预热液体二氧化碳，后经过冷凝器冷凝形成液体二氧化碳回流到二氧化碳储罐中；
经过第二换热器的液体二氧化碳进入第一换热器，与第一汽轮发电机组排出的乏气换热后，被加热至超过超临界温度，最终变成超临界二氧化碳进入第二汽轮发电机组中做功。
采用了本申请的双工质联合发电，其中水蒸气循环流程：低温水经过锅炉加热成高温高压蒸汽，进入汽轮机做功，出口乏汽进入换热器冷凝放热，最终经过给水泵回到锅炉。二氧化碳循环流程：工质泵将液态二氧化碳加压至超过超临界压力，后进入换热器预热，变成超临界二氧化碳后进入汽轮机做功，做完功的乏气进入换热器预热液态二氧化碳后再进入冷凝器冷凝成液态二氧化碳，最终液态二氧化碳回到工质泵。本申请的新型双工质联合循环发电装置，在原有蒸汽循环基础上，做完功的蒸汽进入换热器作为二氧化碳循环的热源，驱动二氧化碳发电循环，通过水蒸气和二氧化碳联合循环，提高系统发电效率。
附图说明
图1为本实用新型的示意图；
附图中，100为锅炉，101为第一汽轮发电机组，102为第一换热器，103为给水泵，104为二氧化碳储罐，105为工质泵，106为冷凝器，107为第二换热器，108为第二汽轮发电机组，109为控制阀。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参见图1，双工质联合循环发电装置，包括第一工质发电系统、第二工质发电系统，第一工质发电系统采用水蒸气为发电工质，水蒸气在第一工质发电系统内循环；第二发电系统采用二氧化碳为发电工质，二氧化碳在第二发电系统内循环；第一工质发电系统做完功的水蒸气将余热换给第二发电系统中的二氧化碳，作为第二发电系统的二氧化碳发电工质的驱动热源。第二工质发电系统中的二氧化碳发电工质为将液态二氧化碳加压至超过二氧化碳的临界压力，通过驱动热源再加热至超过超临界温度，作为循环发电的工质。
本申请中的第一工质发电系统、第二工质发电系统均为朗肯循环发电系统。
本申请中的第一工质发电系统包括锅炉100、第一汽轮发电机组101、第一换热器102、给水泵103，锅炉100内排出端与第一汽轮发电机组101的进入端通过管道形成连通，第一汽轮发电机组101的乏气排出端与第一换热器102的一次侧进入端形成连通，第一换热器102的一次侧出口端与锅炉100的进入端形成连通，给水泵103安装于第一换热器102的一次侧出口端与锅炉100进入端之间；从第一换热器102一次侧出口端排出，经过给水泵103输送的低温水经过锅炉100加热成高温高压蒸汽，进入第一汽轮发电机组101中做功后，经过第一换热器102后，温度降低形成低温水，循环回流到锅炉100内。第一工质发电系统由此形成发电循环过程。
本申请中的第二工质发电系统包括二氧化碳储罐104、工质泵105、冷凝器106、第二换热器107、第二汽轮发电机组108；二氧化碳储罐104内储放液态二氧化碳，二氧化碳储罐104上方有向罐内加二氧化碳的添加端，添加端有控制阀109，以根据需要打开控制阀，来补充二氧化碳。二氧化碳储罐104的出口端与第二换热器107的二次侧的进入端形成连通，第二换热器107二次侧的出口端与第一换热器102的二次侧进入端形成连通，第一换热器102二次侧的出口端与第二汽轮发电机组108的进入端形成连通，第二汽轮发电机组108的乏气排出端与第二换热器107的一次侧进入端形成连通，第二换热器107的一次侧出口端与冷凝器106的进入端形成连通，冷凝器106的出口端与二氧化储罐的回流端形成连通。工质泵105为二氧化碳工质在第二工质发电系统中的循环提供动力。工质泵105将二氧化碳储罐104的液体二氧化碳依次抽经过第二换热器107、第一换热器102进入第二汽轮发电机组108中；通过工质泵105将从二氧化碳储罐104内的液体二氧化碳加压到超过临界压力；第二汽轮发电机组108中排出的乏气经过第二换热器107预热液体二氧化碳，后经过冷凝器106冷凝形成液体二氧化碳回流到二氧化碳储罐104中；经过第二换热器107的液体二氧化碳进入第一换热器102，与第一汽轮发电机组101排出的乏气换热后，被加热至超过超临界温度，最终变成超临界二氧化碳进入第二汽轮发电机组108中做功。
举例分析：
低压缸背压参数压力P＝0.092MPa，温度168.8℃，蒸汽焓H＝2814.3kj/kg，流量M＝506.3t/h；冷凝温度为40.3℃，冷凝压力为7.5kPa，凝水焓H＝168.79kj/kg。
背压蒸汽发电量的计算如下
现有发电系统中的纯凝机组：
入口参数：压力P＝0.092MPa，温度168.8℃，蒸汽焓H＝2814.3kj/kg
出口参数：压力P＝0.0075MPa，温度40.3℃，蒸汽焓H＝2422.7kj/kg
发电量＝506.3/3600*(2814.3-2422.7)＝55MW
本申请的双工质联合循环机组：
背压蒸汽冷凝成水放出的热量作为二氧化碳循环的驱动热源。
入口参数：压力P＝0.092MPa，温度168.8℃，蒸汽焓H＝2814.3kj/kg
出口参数：压力P＝0.0075MPa，温度47℃，凝水焓H＝197.4kj/kg
驱动热源＝506.3/3600*(2814.3-197.4)＝368MW
换热器二氧化碳入口参数：压力P＝17.5MPa，温度42℃，焓H＝284.46kj/kg
换热器二氧化碳出口参数：压力P＝17MPa，温度163℃，焓H＝556.46kj/kg，熵s＝1.9813kj/kg.k
二氧化碳质量流量M＝1352.9kg/s
二氧化碳汽轮机出口压力定为5MPa，缸效率按92％计算。
计算汽轮机出口参数：压力P＝5MPa，温度59℃，焓H＝492.46kj/kg，熵s＝2.0001kj/kg.k发电量＝1352.9/1000*(556.46-492.46)＝86.6MW
二氧化碳工质泵耗电＝1352.9*(18-4.73)*100*9.8/0.8/1000000＝22MW
扣除工质泵的净发电量＝86.6-22＝64.6MW
从上述数据对比分析，单循环纯凝机组背压蒸汽发电量为55MW，联合循环机组背压蒸汽发电量为64.6MW，在蒸汽流量506.3t/h时增加发电量9.6MW。
Claims (5)
1.双工质联合循环发电装置，包括第一工质发电系统、第二工质发电系统，其特征在于，第一工质发电系统采用水蒸气为发电工质，第二发电系统采用二氧化碳为发电工质，第一工质发电系统做完功的水蒸气将余热换给第二发电系统中的二氧化碳，作为第二发电系统的二氧化碳发电工质的驱动热源。
2.如权利要求1所述的双工质联合循环发电装置，其特征在于，第二工质发电系统中的二氧化碳发电工质为将液态二氧化碳加压至超过二氧化碳的临界压力，通过驱动热源再加热至超过超临界温度。
3.如权利要求1或2所述的双工质联合循环发电装置，其特征在于，第一工质发电系统、第二工质发电系统均为朗肯循环发电系统。
4.如权利要求1或2所述的双工质联合循环发电装置，其特征在于，第一工质发电系统包括锅炉、第一汽轮发电机组、第一换热器，低温水经过锅炉加热成高温高压蒸汽，进入第一汽轮发电机组中做功后，经过第一换热器后循环到锅炉内。
5.如权利要求1或2所述的双工质联合循环发电装置，其特征在于，第二工质发电系统包括二氧化碳储罐、工质泵、冷凝器、第二换热器、第二汽轮发电机组；
二氧化碳储罐内储放液态二氧化碳，工质泵将二氧化碳储罐的液体二氧化碳依次抽经过第二换热器、第一换热器进入第二汽轮发电机组中；
通过工质泵将从二氧化碳储罐内的液体二氧化碳加压到超过临界压力；
第二汽轮发电机组中排出的乏气经过第二换热器预热液体二氧化碳，后经过冷凝器冷凝形成液体二氧化碳回流到二氧化碳储罐中；
经过第二换热器的液体二氧化碳进入第一换热器，与第一汽轮发电机组排出的乏气换热后，被加热至超过超临界温度，最终变成超临界二氧化碳进入第二汽轮发电机组中做功。
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