專利名稱：抽汽型蒸汽朗肯-低沸點(diǎn)工質(zhì)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)明涉及一種抽汽型蒸汽朗肯-低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，具體屬火力發(fā)電廠動(dòng)力裝置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
以水蒸汽為工質(zhì)的火力發(fā)電廠，是大規(guī)模地進(jìn)行著把熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，并又把機(jī)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(shí)質(zhì)，主要是由鍋爐、汽輪機(jī)、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(jī)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(jìn)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(jìn)而形成的新的循環(huán)即回?zé)嵫h(huán)，回?zé)岬慕橘|(zhì)為水。朗肯循環(huán)已成為現(xiàn)代蒸汽動(dòng)力裝置的基本循環(huán)?，F(xiàn)代大中型蒸汽動(dòng)力裝置毫無例外地全都采用抽汽加熱給水回?zé)嵫h(huán)，采用抽汽回?zé)峒訜峤o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(jí)抽汽使排汽率減少，這有利于實(shí)際做功量和理論做功量之比即該循環(huán)的相對(duì)內(nèi)效率Htji的提高，同時(shí)解決了大功率汽輪機(jī)末級(jí)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(shí)仍釋放出大量的汽化潛熱，需要大量的水 或空氣進(jìn)行冷卻，即浪費(fèi)了熱量、造成熱污染，又浪費(fèi)了電能、水資源。因此如何有效利用凝汽器中蒸汽凝結(jié)時(shí)釋放的大量的汽化潛熱，值得深入研究。電站鍋爐生產(chǎn)過程中排放出大量的煙氣，其中可回收利用的熱量很多。電站鍋爐運(yùn)行過程中還需通過連續(xù)排污和定期排污保障鍋爐的水質(zhì)符合安全需求，同時(shí)必須將鍋爐給水中的氧氣除去，以避免對(duì)鍋爐系統(tǒng)的腐蝕。目前熱力除氧器是電站鍋爐的首選技術(shù)，除氧器在工作的同時(shí)，夾帶大量的工作蒸汽排入大氣。由于鍋爐連排水和除氧器排汽中含有大量的熱量及優(yōu)良的水質(zhì)，如果直接排放將造成極大的能源和資源浪費(fèi)，而且對(duì)環(huán)境造成污染。雖然這兩部分余熱資源浪費(fèi)巨大，但回收利用有較大的難度，其主要原因是:(1)余熱的品質(zhì)較低，未找到有效的利用方法；(2)回收者三部分的余熱，往往對(duì)鍋爐原有熱力系統(tǒng)做出較大改動(dòng)，具有一定的風(fēng)險(xiǎn)性；(3)熱平衡問題難以組織，難以在工廠內(nèi)部全部直接利用，往往需要向外尋找合適的熱用戶，而熱用戶的用熱負(fù)荷往往會(huì)有波動(dòng)，從而限制了回收方法的通用性。顧偉等(低溫?zé)崮馨l(fā)電的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[JL熱能動(dòng)力工程.2007.03.Vol.22,N0.2.)介紹了國(guó)內(nèi)外低溫?zé)崮馨l(fā)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。從近幾年低溫?zé)崮馨l(fā)電技術(shù)研究的發(fā)展情況來看，研究工作主要集中在對(duì)動(dòng)力循環(huán)工質(zhì)的研究和循環(huán)過程的改進(jìn)和最優(yōu)控制等方面。Kalina循環(huán)、氨吸收式動(dòng)力制冷復(fù)合循環(huán)等在理論上可以達(dá)到比簡(jiǎn)單循環(huán)更高的能量利用率?；谟邢迺r(shí)間熱力學(xué)的低溫?zé)崮馨l(fā)電在考慮時(shí)變因素對(duì)系統(tǒng)的影響時(shí)具有重要意義，可能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的能量利用的最大化。提高發(fā)電效率和環(huán)保是低溫?zé)犭娂夹g(shù)的核心內(nèi)容。文中提及的Kalina循環(huán)、氨吸收式動(dòng)力制冷復(fù)合循環(huán)等理論值得關(guān)注。上述提及卡琳娜循環(huán)發(fā)電技術(shù)還有其固有的缺點(diǎn):如氨具有易燃、易爆有毒等特點(diǎn)，在鍋爐或工業(yè)爐窯尾部煙道利用煙氣余熱組織卡琳娜循環(huán)發(fā)電時(shí)，必須要考慮煙氣中粉塵等對(duì)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(hù)以及環(huán)境與工作地點(diǎn)的防護(hù)等；以氨水混合物為工作介質(zhì)的卡琳娜循環(huán)，氨水中的氨是易燃、易爆、有毒的介質(zhì)。這是卡琳娜循環(huán)發(fā)電技術(shù)在電站系統(tǒng)中回收含塵、有腐蝕物質(zhì)的煙氣余熱時(shí)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(dòng)力裝置技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，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(dòng)力裝置熱效率的新途徑，成為該領(lǐng)域研究的難點(diǎn)。
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)以及卡琳娜循環(huán)等技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提出一種抽汽型蒸汽朗肯-低沸點(diǎn)工質(zhì)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)機(jī)組進(jìn)行節(jié)能改造，采用汽輪機(jī)的抽汽作為低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)機(jī)組的熱源，有效減輕凝汽器的負(fù)荷的同時(shí)，回收抽汽凝結(jié)時(shí)釋放的大量的汽化潛熱用于低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電，并可對(duì)高溫廢水、廢汽的余熱進(jìn)行集成回收，同時(shí)解決了低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)機(jī)組安全運(yùn)行的關(guān)鍵問題，從而有效提聞?wù)麄€(gè)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的熱效率，最終達(dá)到節(jié)能降耗、提聞系統(tǒng)熱效率的目的。本發(fā)明的目的是通過以下措施實(shí)現(xiàn)的:一種蒸汽朗肯-低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，該裝置包括蒸汽朗肯循環(huán)、低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)，其特征在于:`[0011]所述的蒸汽朗肯循環(huán)，是指由鍋爐本體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(jī)4帶動(dòng)蒸汽發(fā)電機(jī)21發(fā)電；汽輪機(jī)4出來的凝汽器5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。所述的低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)，是指液態(tài)11經(jīng)循環(huán)泵12分別或依次送入冷凝蒸發(fā)器10、冷卻蒸發(fā)器12、蒸發(fā)器14，產(chǎn)生的低沸點(diǎn)工質(zhì)蒸汽經(jīng)過熱器9形成低沸點(diǎn)工質(zhì)過熱蒸汽16，再進(jìn)入汽輪機(jī)17，拖動(dòng)發(fā)電機(jī)20發(fā)電，從汽輪機(jī)17排出的乏汽經(jīng)冷凝器18冷卻形成液態(tài)工質(zhì)11，再進(jìn)入循環(huán)泵12，從而形成低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)回路。所述的過熱器9、冷凝蒸發(fā)器10采用蒸汽朗肯循環(huán)的抽汽4-1作為熱源，抽汽4-1經(jīng)冷卻形成冷凝水24返回蒸汽朗肯循環(huán)系統(tǒng)。所述的液態(tài)工質(zhì)包括低沸點(diǎn)工質(zhì),為單一組分或多組分的以高沸點(diǎn)工質(zhì)為吸收劑的混合液體，包括但不限于有機(jī)工質(zhì)、氨水混合物，低沸點(diǎn)工質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點(diǎn)小于-1o°c，且具有良好的熱穩(wěn)定性。所述的低沸點(diǎn)工質(zhì)采用多組分溶液時(shí)，液態(tài)工質(zhì)11經(jīng)循環(huán)泵12、或和回?zé)崞?5依次或分別送入冷凝蒸發(fā)器10、冷卻蒸發(fā)器12、蒸發(fā)器14，形成的貧液經(jīng)回?zé)崞?5、返流管線19返回冷凝器18，產(chǎn)生的低沸點(diǎn)工質(zhì)蒸汽經(jīng)過熱器9、汽輪機(jī)17、蒸發(fā)器14、冷凝器18形成液態(tài)工質(zhì)11，再回到循環(huán)泵12，從而形成低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)回路。所述的蒸汽朗肯循環(huán)回路通過汽輪機(jī)4的抽汽4-1與低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)回路的過熱器9、冷凝蒸發(fā)器10、或和冷卻蒸發(fā)器13、或和蒸發(fā)器14，將高溫端蒸汽朗肯循環(huán)和低溫端低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)有機(jī)復(fù)合在一起，高效回收高溫端蒸汽朗肯循環(huán)的抽汽4-1冷凝時(shí)釋放的汽化潛熱用于低溫端低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電。所述的冷卻蒸發(fā)器13的換熱介質(zhì)即液態(tài)工質(zhì)11與煙氣采用分離式換熱方式，冷卻蒸發(fā)器13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，其中的相變工質(zhì)采用水或其他適宜的物質(zhì)；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，飽和蒸汽作為液態(tài)工質(zhì)的熱源，通過冷凝器13-2與液態(tài)工質(zhì)11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(qiáng)制循環(huán)方式。設(shè)有乏汽回?zé)崞?2:蒸發(fā)器14產(chǎn)生的低沸點(diǎn)工質(zhì)蒸汽經(jīng)乏汽回?zé)崞?2、過熱器
9、汽輪機(jī)17、乏汽回?zé)崞?2、蒸發(fā)器14、冷凝器18、循環(huán)泵12回到蒸發(fā)器14，從而形成低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)回路。所述的給水加熱器8、過熱器9、冷凝蒸發(fā)器10、冷卻蒸發(fā)器13、蒸發(fā)器14、乏汽回?zé)崞?2可分別設(shè)置一個(gè)或多個(gè)，采用串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)方式連接。送風(fēng)機(jī)31送來的空氣30進(jìn)入空氣預(yù)熱器32，形成熱空氣33，進(jìn)入燃燒設(shè)備34參與燃燒，生成的高溫?zé)煔饨?jīng)鍋爐本體1、過熱器2、給水加熱器8、空氣預(yù)熱器32、蒸發(fā)器13-1降低溫度后排出。 所述的冷凝器18按照常規(guī)技術(shù)進(jìn)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(qiáng)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(diǎn)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(shí)，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(jìn)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?xì)?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(jìn)行配套，使抽汽型蒸汽朗肯-低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置能經(jīng)濟(jì)、安全、高熱效率運(yùn)行，達(dá)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(diǎn):1、節(jié)能效果顯著:本發(fā)明設(shè)計(jì)的抽汽型蒸汽朗肯-低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，將汽輪機(jī)的抽汽作為低沸點(diǎn)工質(zhì)如氨蒸汽朗肯循環(huán)的熱源，利用低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)系統(tǒng)對(duì)中低溫?zé)嵩吹睦糜懈咝实奶攸c(diǎn)，除將抽汽的顯熱用于低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)高效發(fā)電外，同時(shí)還回收了更大量的抽汽的汽化潛熱用于發(fā)電，僅利用抽汽的汽化潛熱發(fā)電這塊就多達(dá)50度/噸蒸汽以上。2、發(fā)電機(jī)組運(yùn)行安全性能提高:[0029](I)蒸汽輪機(jī)抽汽用于低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電，蒸汽朗肯循環(huán)中的凝汽器負(fù)荷有效減輕，同時(shí)減輕了蒸汽朗肯循環(huán)中汽輪機(jī)末級(jí)葉片因濕蒸汽帶來的運(yùn)行安全問題，蒸汽輪機(jī)的運(yùn)行工況得到優(yōu)化，蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)較之前明顯改善；(2)結(jié)合煙氣余熱回收方案時(shí)，相比于傳統(tǒng)的卡琳娜循環(huán)技術(shù)，采用優(yōu)選方案時(shí)，無需在煙道中設(shè)置間壁式的熱交換器，代之采用安全性更好的分體式的相變換熱器冷凝器回收熱量，因煙氣中的粉塵、腐蝕介質(zhì)等引起的磨損、腐蝕導(dǎo)致液態(tài)工質(zhì)跟煙氣接觸而引起的眾多安全問題得到根本解決；液態(tài)工質(zhì)在相變換熱器冷凝器中進(jìn)行間壁式換熱，因?yàn)樗魵獾臒o毒、非助燃物質(zhì)、非可燃、阻燃等優(yōu)良的特點(diǎn)，即使發(fā)生泄漏，事故也容易得到處理、控制，低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)中的熱交換器的運(yùn)行工況明顯改善；(3)由于蒸汽朗肯循環(huán)的抽汽為正壓，因此可以通過管道引到采用可靠防護(hù)措施的安全處所，低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)系統(tǒng)(包括相變換熱器冷凝器)可以獨(dú)立設(shè)置在安全可靠的防護(hù)空間內(nèi)并配備可靠的安全設(shè)施，避免跟蒸汽朗肯循環(huán)系統(tǒng)直接交錯(cuò)在一起而引發(fā)的諸多問題，低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的安全性得到可靠保證，為其工業(yè)化應(yīng)用進(jìn)一步消除安全隱患。3、電廠的三廢實(shí)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(shí)，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(shí)，排煙溫度能降低更多，達(dá)到85°C左右，對(duì)脫硫脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行極為有利，有效避免煙氣低溫腐蝕的同時(shí)，回收的熱量用于低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)系統(tǒng)高效發(fā)電，更符合能量梯級(jí)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低沸點(diǎn)工質(zhì)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(duì)整個(gè)機(jī)組熱力循環(huán)系統(tǒng)的影響，實(shí)現(xiàn)整個(gè)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。4、本發(fā)明的方案既可用于新建聯(lián)合動(dòng)力裝置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造，也可用于對(duì)現(xiàn)有的純凝式、抽凝、抽背機(jī)組進(jìn)行節(jié)能改造，能充分挖掘設(shè)備的潛力，盤活現(xiàn)有資產(chǎn)，同時(shí)符合國(guó)家的產(chǎn)業(yè)政策，機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)型、安全性得到可靠保證，能有效提高系統(tǒng)的熱效率。


·[0034]圖1是本發(fā)明的一種抽汽型蒸汽朗肯-低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置流程示意圖。圖1中:1_鍋爐本體，2-飽和蒸汽，3-過熱器，3-1-過熱蒸汽，4-汽輪機(jī)，4-1-抽汽，5-凝汽器，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)工質(zhì)，12-循環(huán)泵，13-冷卻蒸發(fā)器，13-1-蒸發(fā)器，13-2-冷凝器，14-蒸發(fā)器，15-回?zé)崞鳎?6-低沸點(diǎn)工質(zhì)過熱蒸汽，17-汽輪機(jī)，18-冷凝器，19-返流液體，20-發(fā)電機(jī)，21-蒸汽發(fā)電機(jī)，22-乏汽回?zé)崞鳎?3-煙道，24-冷凝水，30-空氣，31-送風(fēng)機(jī)，32-空氣預(yù)熱器，33-熱空氣，34-燃燒設(shè)備。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實(shí)施例1:如圖1所示，一種蒸汽朗肯-低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，該裝置包括蒸汽朗肯循環(huán)、低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)系統(tǒng)，具體實(shí)施例如下:氨蒸汽朗肯循環(huán)采用氨水混合物。所述的蒸汽朗肯循環(huán)，是指由鍋爐本體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(jī)4帶動(dòng)蒸汽發(fā)電機(jī)21發(fā)電；汽輪機(jī)4出來的凝汽器5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。所述的氨蒸汽朗肯循環(huán)，是指氨液11經(jīng)氨液循環(huán)泵12分別或依次送入冷凝蒸發(fā)器10、冷卻蒸發(fā)器12、氨蒸發(fā)器14，產(chǎn)生的氨蒸汽經(jīng)過熱器9形成氨過熱蒸汽16，再進(jìn)入氨汽輪機(jī)17，拖動(dòng)氨發(fā)電機(jī)20發(fā)電，從氨汽輪機(jī)17排出的乏汽經(jīng)氨冷凝器18冷卻形成氨液11，再進(jìn)入氨液循環(huán)泵12，從而形成氨蒸汽朗肯循環(huán)回路。所述的過熱器9、冷凝蒸發(fā)器10采用蒸汽朗肯循環(huán)的抽汽4-1作為熱源，抽汽4-1經(jīng)冷卻形成冷凝水24返回蒸汽朗肯循環(huán)系統(tǒng)。氨液11經(jīng)氨液循環(huán)泵12、或和回?zé)崞?5依次或分別送入冷凝蒸發(fā)器10、冷卻蒸發(fā)器12、氨蒸發(fā)器14，形成的貧液經(jīng)回?zé)崞?5、返流管線19返回氨冷凝器18，產(chǎn)生的氨蒸汽經(jīng)過熱器9、氨汽輪機(jī)17、氨蒸發(fā)器14、氨冷凝器18形成氨液11，再回到氨液循環(huán)泵12，從而形成氨蒸汽朗肯循環(huán)回路。所述的蒸汽朗肯循環(huán)回路通過汽輪機(jī)4的抽汽4-1與氨蒸汽朗肯循環(huán)回路的過熱器9、冷凝蒸發(fā)器10、冷卻蒸發(fā)器13、氨蒸發(fā)器14，將高溫端蒸汽朗肯循環(huán)和低溫端氨蒸汽朗肯循環(huán)有機(jī)復(fù)合在一起，高效回收高溫端蒸汽朗肯循環(huán)的抽汽4-1冷凝時(shí)釋放的汽化潛熱用于低溫端氨蒸汽朗肯循環(huán)發(fā)電。所述的冷卻蒸發(fā)器13的換熱介質(zhì)氨液與煙氣采用分離式換熱方式，冷卻蒸發(fā)器13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，其中的相變工質(zhì)采用水；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，飽和蒸汽作為氨液的熱源，通過冷凝器13-2與氨液11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)。設(shè)有乏汽回?zé)崞?2:氨蒸發(fā)器14產(chǎn)生的氨蒸汽經(jīng)乏汽回?zé)崞?2、過熱器9、氨汽輪機(jī)17、乏汽回?zé)崞?2、氨蒸發(fā)器14、氨冷凝器18、氨液循環(huán)泵12回到氨蒸發(fā)器14，從而形成氨蒸汽朗肯循環(huán)回路。所述的給水加熱器8、氨過熱器9、冷凝蒸發(fā)器10、冷卻蒸發(fā)器13、氨蒸發(fā)器14、乏汽回?zé)崞?2可分別設(shè)置一個(gè)或多個(gè)，采用串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)方式連接。送風(fēng)機(jī)31送來的空氣30進(jìn)入空氣預(yù)熱器32，形成熱空氣33，進(jìn)入燃燒設(shè)備34參與燃燒，生成的高溫?zé)煔饨?jīng)鍋爐本體1、過熱器2、給水加熱器8、空氣預(yù)熱器32、蒸發(fā)器13-1降低溫度后排出。所述的氨冷凝器18按照常規(guī)技術(shù)進(jìn)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(qiáng)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(diǎn)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(shí)，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(jìn)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?xì)?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(jìn)行配套，使抽汽型蒸汽朗肯-低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置能經(jīng)濟(jì)、安全、高熱效率運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)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(dāng)可作各種變化或潤(rùn)飾，同樣屬于本發(fā)明之保護(hù)范圍。因此本發(fā)明的保 護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本申請(qǐng)的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種蒸汽朗肯-低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，該裝置包括蒸汽朗肯循環(huán)和低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于: 所述的蒸汽朗肯循環(huán)，是指由鍋爐本體(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(jī)(4)帶動(dòng)蒸汽發(fā)電機(jī)(21)發(fā)電；汽輪機(jī)(4)出來的乏汽經(jīng)凝汽器(5)形成凝結(jié)水(6)，凝結(jié)水(6)經(jīng)給水泵(7)送入鍋爐本體(1)，再產(chǎn)生飽和蒸汽，從而形成蒸汽朗肯循環(huán)回路； 所述的低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)回路設(shè)有過熱器(9)，采用蒸汽朗肯循環(huán)汽輪機(jī)(4)的抽汽(4-1)作為熱源:液態(tài)工質(zhì)(11)經(jīng)循環(huán)泵(12)、冷凝蒸發(fā)器(10)，產(chǎn)生的低沸點(diǎn)工質(zhì)蒸汽經(jīng)過熱器(9)形成低沸點(diǎn)工質(zhì)過熱蒸汽(16)，再進(jìn)入汽輪機(jī)(17)，拖動(dòng)發(fā)電機(jī)(20)發(fā)電，從汽輪機(jī)(17)排出的乏汽經(jīng)冷凝器(18)冷卻形成液態(tài)工質(zhì)(11)，再進(jìn)入循環(huán)泵(12)，從而形成低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)回路；或液態(tài)工質(zhì)(11)經(jīng)循環(huán)泵(12)、蒸發(fā)器(14)，產(chǎn)生的低沸點(diǎn)工質(zhì)蒸汽經(jīng)過熱器(9)形成低沸點(diǎn)工質(zhì)過熱蒸汽(16)，再進(jìn)入汽輪機(jī)(17)，拖動(dòng)發(fā)電機(jī)(20)發(fā)電，從汽輪機(jī)(17)排出的乏汽經(jīng)冷凝器(18)冷卻形成液態(tài)工質(zhì)(11)，再進(jìn)入循環(huán)泵(12)，從而形成低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)回路；或液態(tài)工質(zhì)(11)經(jīng)循環(huán)泵(12)、冷卻蒸發(fā)器(13)，產(chǎn)生的低沸點(diǎn)工質(zhì)蒸汽經(jīng)過熱器(9)形成低沸點(diǎn)工質(zhì)過熱蒸汽(16)，再進(jìn)入汽輪機(jī)(17)，拖動(dòng)發(fā)電機(jī)(20)發(fā)電，從汽輪機(jī)(17)排出的乏汽經(jīng)冷凝器(18)冷卻形成液態(tài)工質(zhì)(11),再進(jìn)入循環(huán)泵(12)，從而形成低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)回路； 所述的低沸點(diǎn)工質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點(diǎn)小于-10 °c。
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(jī)(4)帶動(dòng)蒸汽發(fā)電機(jī)(21)發(fā)電；汽輪機(jī)(4)出來的乏汽(5)經(jīng)過熱器(9)或和冷凝蒸發(fā)器(10)，由氨蒸汽朗肯循環(huán)的氨冷卻形成凝結(jié)水(6)，凝結(jié)水(6)經(jīng)給水泵(7)、給水加熱器(8)、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。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于: 設(shè)有除氧器(7-1):由鍋爐本體(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(jī)(4)帶動(dòng)蒸汽發(fā)電機(jī)(21)發(fā)電；汽輪機(jī)(4)出來的凝汽器(5)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。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于: 設(shè)有回?zé)崞?15): 冷凝蒸發(fā)器(10)、蒸發(fā)器(14)、冷卻蒸發(fā)器(12)的部分或全部蒸發(fā)器產(chǎn)生的貧液經(jīng)回?zé)崞?15)、返流管線(19)，回到冷凝器(18);液態(tài)工質(zhì)(11)經(jīng)循環(huán)泵(12)、回?zé)崞?15)、或和冷凝蒸發(fā)器(10)、或和蒸發(fā)器(14)、或和冷卻蒸發(fā)器(12)的部分或全部產(chǎn)生低沸點(diǎn)工質(zhì)蒸汽。
5.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?zé)崞?22): 液態(tài)工質(zhì)(11)經(jīng)循環(huán)泵(12)、蒸發(fā)器(14)產(chǎn)生的低沸點(diǎn)工質(zhì)蒸汽經(jīng)乏汽回?zé)崞?22)、過熱器(9)、汽輪機(jī)(17)、乏汽回?zé)崞?22)、蒸發(fā)器(14)、冷凝器(18)形成液態(tài)工質(zhì)(11)，再進(jìn)入循環(huán)泵(12)，從而形成低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)回路；或液態(tài)工質(zhì)(11)經(jīng)循環(huán)泵(12)、冷凝蒸發(fā)器(10)產(chǎn)生的低沸點(diǎn)工質(zhì)蒸汽經(jīng)乏汽回?zé)崞?22)、過熱器(9)、汽輪機(jī)(17)、乏汽回?zé)崞?22)、冷凝蒸發(fā)器(10)、冷凝器(18)形成氨液(11)，再進(jìn)入循環(huán)泵(12)，從而形成低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)回路。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5之一所述的裝置，其特征在于: 所述的冷卻蒸發(fā)器(13)中的煙氣跟液態(tài)工質(zhì)(11)采用分離式換熱方式:冷卻蒸發(fā)器(13)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)在蒸發(fā)器(13-1)中吸收煙氣的熱量產(chǎn)生飽和蒸汽，飽和蒸汽在冷凝器(13-2)中作為液態(tài)工質(zhì)(11)的熱源，通過冷凝器(13-2)與液態(tài)工質(zhì)(11)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。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于: 設(shè)有空氣預(yù)熱器(32):送風(fēng)機(jī)(31)送來的空氣(30)經(jīng)空氣預(yù)熱器(32)形成熱空氣(33)，進(jìn)入燃燒設(shè)備(34)參與燃燒，生成的高溫?zé)煔饨?jīng)鍋爐本體(I)、過熱器(2)、或和給水加熱器(8)、空氣預(yù)熱器(32)、或和蒸發(fā)器(13-1)降低溫度后排出。
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)、冷卻蒸發(fā)器(13)、蒸發(fā)器(14)、空氣預(yù)熱器(32)、回?zé)崞?15)、乏汽回?zé)崞?22)可分別設(shè)置一個(gè)或多個(gè)，采用串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)方式連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種抽汽型蒸汽朗肯-低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，通過低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)中的低沸點(diǎn)工質(zhì)冷卻蒸汽朗肯循環(huán)中的抽汽，回收蒸汽朗肯循環(huán)中抽汽的汽化潛熱用于低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電，從而將蒸汽朗肯-低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)復(fù)合在一起，同時(shí)解決了低沸點(diǎn)工質(zhì)朗肯循環(huán)回收煙氣余熱的安全難題，有效回收煙氣的余熱并避免煙氣的低溫腐蝕，蒸汽朗肯循環(huán)系統(tǒng)的廢氣、廢水、廢汽余熱可得到有效回收利用。本實(shí)用新型既可用于現(xiàn)有機(jī)組的節(jié)能改造，也可用于新建機(jī)組的設(shè)計(jì)、建造，特別適宜于缺水地區(qū)、缺電等地區(qū)的新建、擴(kuò)建、改建發(fā)電機(jī)組，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)保效益顯著。
文檔編號(hào)F01K25/10GK203097974SQ20132004219
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)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(qǐng)人:南京瑞柯徠姆環(huán)保科技有限公司