一种空气-蒸汽双介质耦合循环高效发电系统技术方案

本发明专利技术提供了一种空气

【技术实现步骤摘要】
一种空气
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蒸汽双介质耦合循环高效发电系统


[0001]本专利技术属于电力设备
，涉及一种空气
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蒸汽双介质耦合循环高效发电系统。

技术介绍

[0002]电能被广泛应用在动力、照明、化学、纺织、通信、广播等各个领域，在我们的生活中起到重大的作用。利用各种其它能源进行发电是电能产生的主要途径。
[0003]例如，人们设计了压缩空气储能调压及膨胀机做功系统，并申请了中国专利，其申请号为：201710769719.5；其公布号为：CN107401499A；该系统包括依次连接储能系统、调压系统和做功系统，以及位于储能系统和做功系统上的调温系统，储能系统包括电动机、与电动机连接的若干台串联的空气压缩机，以及与最后一个空气压缩机连接的压缩空气储罐，调压系统包括可调式压力匹配器与自动控制装置，可调式压力匹配器与压缩空气储罐连接并通过自动控制装置调压，做功系统包括与可调式压力匹配器连接的若干台串联的空气膨胀机，以及与空气膨胀机连接的发电机，温调系统设置在可调式压力匹配器、空气膨胀机的入口处，通过温调系统及可调式压力匹配器形成高温中压气流实现空气膨胀机对外做功。该系统通过若干台串联的空气压缩机将空气压缩后储存在压缩空气储罐中，在需要时释放至若干台串联的空气膨胀机处做功，并带动发电机发电。
[0004]在该系统的工作过程中，空气需要经过多台串联的空气压缩机进行多次压缩，但是，随着空气的压缩，压缩空气的温度会升高，而温度升高后的空气对进一步的压缩会产生更大的阻力，需要更大的机械能来进一步压缩空气，整套系统能耗损失较大，发电效率较低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种空气
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蒸汽双介质耦合循环高效发电系统，解决了现有发电系统发电效率较低的问题。
[0006]本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：
[0007]一种空气
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蒸汽双介质耦合循环高效发电系统，包括锅炉发电装置以及依次通过管路串联的压缩机一、压缩机二和膨胀机，所述锅炉发电装置包括锅炉、与锅炉连接的用于排出尾气的烟道以及具有待加热段的汽水管网，其特征在于，所述压缩机一和压缩机二之间还串联有一冷却器，所述待加热段连接至所述冷却器且待加热段内的介质能吸收所述压缩机一排出的压缩空气的热量，所述烟道处还设置有换热器，所述膨胀机和压缩机二之间的管路连接至所述换热器内并能与烟道中的尾气进行热交换。
[0008]锅炉发电装置是目前电厂较为常用的发电系统，其通过在锅炉燃烧燃料产生热量以进行发电，燃料燃烧后的尾气通过烟道排出，并依次经过脱销、空预、电除尘、脱硫等处理以后自烟囱中排出至空气中；汽水管网是能使水流在管网中循环流动并不断经历加热和冷却过程的管路系统，用以配合锅炉等结构使用，其中的待加热段内流动的为温度相对较低
的介质，需要通过低压加热器加热后循环使用。
[0009]本空气
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蒸汽双介质耦合循环高效发电系统在使用时，由压缩机一将空气进行初次压缩，压缩后的空气压力和温度升高，从压缩机一内送出的压缩空气经过管路进入冷却器中，由汽水管网中的待加热段中的介质与压缩空气进行热交换，吸收压缩空气的热量，使得压缩空气降温后再次进入压缩机二进行压缩，压缩完成后的压缩空气在进入膨胀机中做功之前，先经过烟道中的换热器，吸收烟道中高温尾气的热量，使得压缩空气最终达到高温高压的状态后进入膨胀机中做功。
[0010]在此工作过程中，选取锅炉发电装置的待加热段吸收压缩空气的热量，使压缩空气的温度降低，不仅降低了下一步压缩机二压缩空气时阻力和能耗，且同时减少了汽水管网中的加热能耗，进一步降低了能耗，提高了发电效率。而锅炉发电装置中，自烟道中排出的尾气温度很高，通过换热器的设置可将锅炉尾气的热量重新利用，采用热传递的方式提高被压缩后的空气温度，使其达到甚至超过进入膨胀机做功的标准，充分利用了尾气的热量，减少了尾气处理的能量损失，也提高了膨胀机的做功效率，进而提高了发电效率。即在本系统中，通过将膨胀机做功系统和锅炉发电装置进行耦合的方式，将其中多余的热量转移至另一系统中，减少了能量损失，提高了发电效率。
[0011]在上述的一种空气
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蒸汽双介质耦合循环高效发电系统中，所述锅炉发电装置还包括与锅炉相连通的进风风道，所述膨胀机的出气口通过排气管连通至所述进风风道。锅炉在燃烧过程中需要通过进风风道向锅炉内送风以保证燃烧过程中具有充足的氧气，而将膨胀机中做功后具有一定温度的空气经过进风风道送入到锅炉中，可使排气的热量又变成锅炉的有效输入热，减少了热能损失，提高了整体的发电效率。
[0012]在上述的一种空气
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蒸汽双介质耦合循环高效发电系统中，所述排气管相对于进风风道倾斜设置，且排气管的进风方向和进风风道的进风方向的夹角为锐角。将排气管倾斜设置，可减少两个进风管道之间的风力的动能损失，保证能量的利用率。
[0013]在上述的一种空气
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蒸汽双介质耦合循环高效发电系统中，所述膨胀机和压缩机二之间的管路上还连接有能对管路中的压缩空气进行加热的外部热源加热器。可以根据需要灵活地耦合氢气、天然气、多源固废等燃烧所产生的热量用于加热空气，提高膨胀机的做功和发电效率。
[0014]在上述的一种空气
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蒸汽双介质耦合循环高效发电系统中，所述发电系统还包括通过管路串联在所述压缩机二和膨胀机之间的压缩机三，所述压缩机二和压缩机三之间还串联有一冷却器，所述汽水管网的待加热段连接至所述冷却器中并能吸收所述压缩机二排出的压缩空气的热量。进入膨胀机中的压缩空气的压力要求较高，可通过多级压缩的方式来使压缩空气达到要求，同时，多级压缩机之间可均设置冷却器，由汽水管网中的低温介质吸收压缩空气的热量，为多级空气压缩进一步降低阻力和能耗，进一步提高发电效率。
[0015]在上述的一种空气
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蒸汽双介质耦合循环高效发电系统中，所述换热器包括均设置于所述烟道处的换热器一和换热器二，所述管路依次穿过所述换热器一和换热器二后连接至所述膨胀机的入口，所述换热器一相对于换热器二更靠近所述烟道的出口端。通过烟道中不同位置的不同温度尾气，设置多个换热器来对压缩空气进行加热，热量利用率高。
[0016]与现有技术相比，本空气
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蒸汽双介质耦合循环高效发电系统通过将膨胀做功发电装置和锅炉发电装置进行耦合的方式，将其中多余的热量转移至另一系统中重新利用，
减少了不必要的能量损失和能耗，提高了发电效率。
附图说明
[0017]图1是本空气
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蒸汽双介质耦合循环高效发电系统的结构示意图。
[0018]图中，1、压缩机一；2、压缩机二；3、压缩机三；4、膨胀机；5、锅炉；6、烟道；7、汽水管网；71、待加热段；8、冷却器；9、换热器；10、进风风道；11、排气管；12、外部热源加热器。
具体实施方式...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空气
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蒸汽双介质耦合循环高效发电系统，包括锅炉(5)发电装置以及依次通过管路串联的压缩机一(1)、压缩机二(2)和膨胀机(4)，所述锅炉(5)发电装置包括锅炉(5)、与锅炉(5)连接的用于排出尾气的烟道(6)以及具有待加热段(71)的汽水管网(7)，其特征在于，所述压缩机一(1)和压缩机二(2)之间还串联有一冷却器(8)，所述待加热段(71)连接至所述冷却器(8)且待加热段(71)内的介质能吸收所述压缩机一(1)排出的压缩空气的热量，所述烟道(6)处还设置有换热器(9)，所述膨胀机(4)和压缩机二(2)之间的管路连接至所述换热器(9)内并能与烟道(6)中的尾气进行热交换。2.根据权利要求1所述的一种空气
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蒸汽双介质耦合循环高效发电系统，其特征在于，所述锅炉(5)发电装置还包括与锅炉(5)相连通的进风风道(10)，所述膨胀机(4)的出气口通过排气管(11)连通至所述进风风道(10)。3.根据权利要求2所述的一种空气
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蒸汽双介质耦合循环高效发电系统，其特征在于，所述排气管(11)相对于进风风道...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈锋，许世森，沈琦，沈洪明，李挺，沈正华，王俊，郭志清，
申请(专利权)人：华能浙江能源开发有限公司玉环分公司，
类型：发明
国别省市：