蒸汽冷凝系统及发电系统技术方案

本实用新型专利技术提供蒸汽冷凝系统及发电系统。本实用新型专利技术的蒸汽冷凝系统，使发电用汽轮机产生的高温排汽冷凝成凝结水并收集，包括：第一换热器，使所述高温排汽向第一冷却介质释放热能而形成凝结水并收集；第二换热器，使所述第一冷却介质与第二冷却介质直接进行热交换，所述第一冷却介质吸收所述第二冷却介质的冷能，与此同时，所述第二冷却介质通过释放所述冷能而从液相天然气变成气相天然气，并且，所述热能与所述冷能的能量大致相等；高温气体流路，与所述第一换热器连接，将所述高温排汽引导至所述第一换热器；第一介质流路，使第一冷却介质依次流经所述第二换热器、所述第一换热器；和第二介质流路，使所述第二冷却介质流经所述第二换热器。

Steam condensation system and power generation system

【技术实现步骤摘要】
蒸汽冷凝系统及发电系统
本技术涉及LNG冷能技术在发电机组中的应用，具体而言，涉及利用LNG冷能对燃煤火电机组、燃气-蒸汽联合循环发电机组等发电机组中的汽轮机排汽进行冷凝的蒸汽冷凝系统及采用了该蒸汽冷凝系统的发电系统。
技术介绍
天然气作为环保绿色能源之一，正在被广泛使用。天然气在运输过程中大部分是以液化天然气(LNG)的方式进行输送。大量输送的LNG携带着大量的冷能，如果不能有效地利用这些冷能，将会造成巨大的能源浪费和环境污染。因此，对LNG冷能应用的研究与开发一直在进行。目前，LNG冷能的用途有：发电、液化空气分离、仓库冷冻、制干冰、低温粉碎等。冷能利用方案的选择需根据LNG接收站的工艺、市场情况、能量利用效率等多方面因素综合分析。例如，专利文件1中公开了将LNG冷能用于斯特林发电机和冷库制冷。另一方面，在已知的利用天然气发电的技术中，燃气-蒸汽联合循环发电机组的发电效率最高，业界公认可达到50％左右。在另外50％的损失中，蒸汽朗肯循环在冷凝器(凝汽器)内由循环水带走的冷源损失热量，可达整个蒸汽朗肯循环效率的50％左右。对于燃煤火电机组发电效率一般在40％以下，冷源损失所占整个朗肯循环效率的60％以上，可见，冷凝器的冷却效率(蒸汽朗肯循环的冷凝效率)直接影响蒸汽朗肯循环的效率，进而影响发电机组的发电效率。现有技术文献专利文献1：CN109339973A
技术实现思路
本技术正是鉴于上述现有技术中存在的问题而提出的，目的之一在于提供一种利用LNG冷能对燃气-蒸汽联合循环发电机组中的汽轮机排汽进行冷凝的蒸汽冷凝系统，从而能够提高朗肯循环中的冷凝效率，进而提高发电系统的发电效率。本技术的又一目的是提供一种应用了本技术的蒸汽冷凝系统的发电系统。为了实现上述目的，本技术采用如下的技术方案。(1)作为本技术的一方式的蒸汽冷凝系统，使发电用汽轮机产生的高温排汽冷凝成凝结水并收集，其特征在于，包括：第一换热器，使所述高温排汽向第一冷却介质释放热能而形成凝结水并收集；第二换热器，使所述第一冷却介质与第二冷却介质直接进行热交换，所述第一冷却介质吸收所述第二冷却介质的冷能，与此同时，所述第二冷却介质通过释放所述冷能而从液相天然气变成气相天然气，并且，所述热能与所述冷能的能量大致相等；高温气体流路，与所述第一换热器连接，将所述高温排汽引导至所述第一换热器；第一介质流路，使第一冷却介质依次流经所述第二换热器、所述第一换热器；和第二介质流路，使所述第二冷却介质流经所述第二换热器。(2)在上述的蒸汽冷凝系统中，所述第一介质流路可以是循环流路，还可以是不循环流路，若所述第一介质流路是循环流路，则所述第一冷却介质在依次流经所述第二换热器和所述第一换热器后返回至所述第二换热器；若所述第一介质流路是不循环流路，则来自外部的所述第一冷却介质在在依次流经所述第二换热器和所述第一换热器后并引导至外部。(3)在上述的蒸汽冷凝系统中，可以包括多个所述第二换热器，各所述第二换热器均包括第二冷却介质的输入端和输出端，从所述输入端进入了所述第二换热器的所述第二冷却介质经热交换释放冷能后从所述输出端流出，多个所述第二换热器中的至少两个以并联或串联的方式连接，所述第一介质流路包括多个并联的第一介质支路，各所述第一介质支路分别将所述第一冷却介质引导至各所述第二换热器；所述热能的量与所述第二冷却介质在每个所述第二换热器中释放的所述冷能的量之和相等。(4)本技术的蒸汽冷凝系统还可以是如下结构，包括：第一换热器，使所述高温排汽向第一冷却介质释放热能而形成凝结水；第二换热器，使空气与第二冷却介质进行热交换，从而使所述空气吸收所述第二冷却介质的冷能，与此同时，所述第二冷却介质通过释放所述冷能而从第一温度的液相天然气变成第二温度的气相天然气，并且，所述热能与所述冷能的能量大致相等；空气冷却装置，使所述第一冷却介质与吸收了所述冷能的所述空气进行热交换，从而使所述第一冷却介质吸收所述冷能；高温气体流路，与所述第一换热器连接，将所述高温排汽引导至所述第一换热器；第一介质流路，使第一冷却介质依次流经所述空气冷却装置、所述第一换热器；空气流路，使所述空气依次流过所述第二换热器、所述空气冷却装置；和第二介质流路，使所述第二冷却介质流经所述第二换热器。(5)本技术的蒸汽冷凝系统还可以是如下结构，包括：第一换热器，使所述高温排汽的一部分与第一冷却介质进行热交换而形成第一凝结水并收集；第三换热器，使所述高温排汽的其余部分向第二冷却介质释放热能而形成第二凝结水并收集，与此同时，所述第二冷却介质通过释放冷能而从第一温度的液相天然气变成第二稳定的气相天然气，所述高温排汽的所述其余部分释放的所述热能与所述第二冷却介质释放的所述冷能的量相等；第一高温气体流路，连接于所述第一换热器，将所述高温气体的一部分引导至所述第一换热器；第二高温气体流路，连接于所述第三换热器，将所述高温气体的其余部分引导至所述第三换热器；其中，所述第二凝结水经由管路而与所述第一凝结水汇流。(6)作为本技术的又一方式的发电系统，包括：发电机；驱动所述发电机进行发电并排出高温排汽的汽轮机；以及上述(1)至(5)中任一项所述的蒸汽冷凝系统。技术效果通过本技术，至少能够实现如下的技术效果。1)充分利用燃煤火电机组、燃气-蒸汽联合发电机组中的冷源损失来加热LNG气化或提升天然气温度。2)降低了发电机组中汽轮机排汽温度、压力，增加了朗肯循环发电等的发电效率。3)避免了燃煤火电机组、联合循环发电机组冷源损失造成海水升温的负面环境影响。4)避免了原来LNG气化或冷能发电冷却海水，造成海水温度下降等负面环境影响。5)同时利用燃煤火电机组或燃气-蒸汽发电系统中高温排汽的热能与LNG气化过程中释放的冷能，并使得该热能与冷能相匹配，从而能够在提高凝汽机冷凝效率、进而提高朗肯循环的循环效率的同时，充分利用能源，避免了能量的浪费。附图说明图1是采用本技术实施例1的蒸汽冷凝系统的发电系统的结构示意图。图2是采用本技术实施例2的蒸汽冷凝系统的发电系统的结构示意图。图3是采用本技术实施例3的蒸汽冷凝系统的发电系统的结构示意图。图4是采用本技术实施例4的蒸汽冷凝系统的发电系统的结构示意图。图5是采用本技术实施例5的蒸汽冷凝系统的发电系统的结构示意图。附图标记说明1-燃气轮机；2-燃烧室；3-压气机；4-余热锅炉；6-凝结水泵；7-低压加热器；8-高压加热器；9-给水泵；11-LNG储罐；12，13-加热器(第二换热器)；14-膨胀机；15-天然气输送管道；21-汽轮机；22-凝汽器(第一换热器)；23-阀；24-第一排汽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蒸汽冷凝系统，使发电用汽轮机产生的高温排汽冷凝成凝结水并收集，其特征在于，包括：/n第一换热器，使所述高温排汽向第一冷却介质释放热能而形成凝结水并收集；/n第二换热器，使所述第一冷却介质与第二冷却介质直接进行热交换，所述第一冷却介质吸收所述第二冷却介质的冷能，与此同时，所述第二冷却介质通过释放所述冷能而从液相天然气变成气相天然气，并且，所述热能与所述冷能的能量大致相等；/n高温气体流路，与所述第一换热器连接，将所述高温排汽引导至所述第一换热器；/n第一介质流路，使第一冷却介质依次流经所述第二换热器、所述第一换热器；和/n第二介质流路，使所述第二冷却介质流经所述第二换热器。/n

【技术特征摘要】
1.一种蒸汽冷凝系统，使发电用汽轮机产生的高温排汽冷凝成凝结水并收集，其特征在于，包括：
第一换热器，使所述高温排汽向第一冷却介质释放热能而形成凝结水并收集；
第二换热器，使所述第一冷却介质与第二冷却介质直接进行热交换，所述第一冷却介质吸收所述第二冷却介质的冷能，与此同时，所述第二冷却介质通过释放所述冷能而从液相天然气变成气相天然气，并且，所述热能与所述冷能的能量大致相等；
高温气体流路，与所述第一换热器连接，将所述高温排汽引导至所述第一换热器；
第一介质流路，使第一冷却介质依次流经所述第二换热器、所述第一换热器；和
第二介质流路，使所述第二冷却介质流经所述第二换热器。


2.根据权利要求1所述的蒸汽冷凝系统，其特征在于，
所述第一介质流路是循环流路或不循环流路，
若所述第一介质流路是循环流路，则所述第一冷却介质在依次流经所述第二换热器和所述第一换热器后返回至所述第二换热器；
若所述第一介质流路是不循环流路，则来自外部的所述第一冷却介质在在依次流经所述第二换热器和所述第一换热器后并引导至外部。


3.根据权利要求1所述的蒸汽冷凝系统，其特征在于，
包括多个所述第二换热器，各所述第二换热器均包括第二冷却介质的输入端和输出端，从所述输入端进入了所述第二换热器的所述第二冷却介质经热交换释放冷能后从所述输出端流出，
多个所述第二换热器中的至少两个以并联或串联的方式连接，
所述第一介质流路包括多个并联的第一介质支路，各所述第一介质支路分别将所述第一冷却介质引导至各所述第二换热器；
所述热能的量与所述第二冷却介质在每个所述第二换热器中释放的所述冷能的量之和相等。


4.一种蒸汽冷凝系统，使发电用汽轮机产生的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨豫森，陈辉，崔华，
申请(专利权)人：赫普科技发展北京有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11