一种氢-氧-水蒸气热电循环系统及工作方法技术方案

本发明专利技术提供了一种氢

【技术实现步骤摘要】
一种氢
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氧
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水蒸气热电循环系统及工作方法


[0001]本专利技术创造属于清洁能源发电领域，尤其是涉及一种氢
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氧
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水蒸气热电循环系统及工作方法。

技术介绍

[0002]氢能具有零碳属性，大规模使用氢能可以使能源系统高效实现零碳排放。目前，燃用氢气的燃气轮机联合循环系统虽然可以实现零碳排放，但是由于利用空气作为工质，很难实现氮氧化物零排放，对生态环境还会持续产生影响。
[0003]水是氢氧化学反应的唯一产物，利用水蒸气作为工质，可以实现动力循环。但是水蒸气产生过程较慢，需要一定热源，这对于利用水蒸气作为工质的热力循环系统，在启动时需要额外的热源或者水蒸气源，严重地影响了热力循环系统的启动特性。
[0004]因此需要提供一种全新的热电循环系统，来解决上述问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术创造旨在提出一种氢
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氧
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水蒸气热电循环系统，以解决系统启动时需要外部热源和水蒸气源的问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术创造的技术方案是这样实现的：
[0007]一种氢
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氧
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水蒸气热电循环系统，包括启动热源子系统和水蒸气生成循环子系统；所述启动热源子系统包括高压压气机、氢
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空气燃烧室、氢气储罐、高压透平和发电/起动机一，高压压气机、高压透平和发电/起动机一同轴布置；水蒸气生成循环子系统包括低压压气机、氢
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氧
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水蒸气燃烧室、氢气储罐、氧气储罐、低压透平、发电/起动机二、换热器和蓄水池，发电/起动机二、低压透平和低压压气机同轴布置；
[0008]高压压气机的空气进口与外界连通，高压压气机的出气口分别与氢
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空气燃烧室的进气口和氢
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氧
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水蒸气燃烧室的其中一个进气口连通，氢
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空气燃烧室的出口和氢
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氧
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水蒸气燃烧室的其中一个出口分别通过管道与高压透平的进气口连通，氢
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氧
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水蒸气燃烧室的另一出口通过管道与低压透平的其中一个进气口连通；
[0009]高压透平的出气口通过管道分别与换热器的燃气进口及低压透平的另一个进气口连通，低压透平的出气口与换热器的液态水进口连通，换热器的水蒸汽出口与低压压气机的进气口连通，低压压气机的出口通过管道分别与高压压气机的蒸汽进口和氢
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氧
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水蒸气燃烧室的另一个进气口连通；换热器的另一出口与外界连通；
[0010]氢气储罐与氢
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空气燃烧室的氢气进口连通，氢气储罐与氢
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氧
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水蒸气燃烧室的氢气进口连通，氧气储罐与氢
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氧
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水蒸气燃烧室的氧气进口连通；
[0011]蓄水池的出水口通过动力件分别与连通换热器的燃气进口的管道和连通换热器的液态水进口的管道连通，蓄水池的进水口与冷凝器的出水口连通，冷凝器的进口与连通换热器的水蒸汽出口的管道连通；
[0012]在低压压气机的出口与高压压气机的蒸汽进口连通的管道和与氢
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氧
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水蒸气燃
烧室的另一个进口连通的管道上分别设有低压压气机截止阀一和低压压气机截止阀二，在高压压气机的出口与氢
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空气燃烧室连通的管道及与氢
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氧
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水蒸气燃烧室的其中一个进口连通的管道上分别设有高压压气机截止阀二和高压压气机截止阀一，在氢
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氧
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水蒸气燃烧室与低压透平连通的管道上设有低压透平截止阀二，在氢
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氧
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水蒸气燃烧室与高压透平连通的管道上设有高压透平截止阀一，在氢
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空气燃烧室与高压透平连通的管道上设有高压透平截止阀二，在与低压透平的另一个进气口连通的管道上设有低压透平截止阀一，在与换热器的燃气进口连通的管道上设有燃气进口截止阀，在蓄水池的出水口与连通换热器的燃气进口的管道之间连通的管道上设有水进口截止阀二，在蓄水池的出水口与连通换热器的液态水进口的管道之间连通的管道上设有水进口截止阀一。
[0013]更进一步的，所述换热器的另一出口分别与水管道和气管道连通，在水管道上设有水出口截止阀，在气管道上设有燃气出口截止阀，水管道输出供热热水，气管道连通大气。
[0014]更进一步的，所述冷凝器的进口通过进口管道与连通换热器的水蒸汽出口的管道连通，在冷凝器的进口管道上设有冷凝水蒸气截止阀，冷凝器的出口通过冷凝水管道与蓄水池的进口连通。
[0015]更进一步的，所述高压压气机与外界连通的管道上设有空气进口截止阀，空气进口截止阀开启时，空气自管道进入高压压气机的空气进口。
[0016]更进一步的，低压透平截止阀一靠近低压透平的另一进气口布置，燃气进口截止阀靠近换热器的燃气进口布置。
[0017]更进一步的，蓄水池的出水口与连通换热器的燃气进口的管道的连通处位于燃气进口截止阀和换热器的燃气进口之间。
[0018]更进一步的，动力件为水泵。
[0019]更进一步的，在蓄水池的出水口与连通换热器的燃气进口的管道连通的管道内流动的冷水为供热冷水，在蓄水池的出水口与连通换热器的液态水进口的管道连通的管道内流动的冷水为供水蒸气冷水。
[0020]更进一步的，高压压气机、高压透平和发电/起动机一均布置在转动轴一上，发电/起动机二、低压透平和低压压气机均布置在转动轴二上。
[0021]本专利技术创造的另一目的在于提出一种氢
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氧
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水蒸气热电循环系统的工作方法，具体包括：
[0022]启动阶段：
[0023]低压压气机截止阀一关闭、低压压气机截止阀二开启、高压压气机截止阀一关闭、高压压气机截止阀二开启、高压透平截止阀一关闭、高压透平截止阀二开启、低压透平截止阀一关闭、低压透平截止阀二开启、燃气进口截止阀开启、燃气出口截止阀开启、水出口截止阀关闭、水进口截止阀一开启、水进口截止阀二关闭、空气进口截止阀开启、冷凝水蒸气截止阀关闭；
[0024]启动热源子系统工作，发电/起动机一被通电，作为起动机一工作，通过转动轴一带动高压压气机和高压透平转动，高压压气机转动，吸入空气，并把空气加压，加压后的空气进入氢
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空气燃烧室，并与来自氢气储罐的氢气燃烧，生成高温高压的燃气，燃气进入高压透平，经过膨胀做功，燃气压力和温度降低，然后燃气进入换热器，并最终排入大气；随着
转动轴一转速增加，空气和氢气的流量一并增加；
[0025]水蒸气生成循环子系统工作，发电/起动机二被通电，作为起动机二工作，通过转动轴二带动低压压气机和低压透平转动，经本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢
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氧
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水蒸气热电循环系统，其特征在于：包括启动热源子系统和水蒸气生成循环子系统；启动热源子系统包括高压压气机(2)、氢
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空气燃烧室(3)、氢气储罐(4)、高压透平(7)和发电/起动机一(8)，高压压气机(2)、高压透平(7)和发电/起动机一(8)同轴布置；水蒸气生成循环子系统包括低压压气机(1)、氢
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氧
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水蒸气燃烧室(6)、氢气储罐(4)、氧气储罐(5)、低压透平(9)、发电/起动机二(10)、换热器(13)和蓄水池(12)，发电/起动机二(10)、低压透平(9)和低压压气机(1)同轴布置；高压压气机(2)的空气进口与外界连通，高压压气机(2)的出气口分别与氢
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空气燃烧室(3)的进气口和氢
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氧
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水蒸气燃烧室(6)的其中一个进气口连通，氢
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空气燃烧室(3)的出口和氢
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氧
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水蒸气燃烧室(6)的其中一个出口分别通过管道与高压透平(7)的进气口连通，氢
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氧
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水蒸气燃烧室(6)的另一出口通过管道与低压透平(9)的其中一个进气口连通；高压透平(7)的出气口通过管道分别与换热器(13)的燃气进口及低压透平(9)的另一个进气口连通，低压透平(9)的出气口与换热器(13)的液态水进口连通，换热器(13)的水蒸汽出口与低压压气机(1)的进气口连通，低压压气机(1)的出口通过管道分别与高压压气机(2)的蒸汽进口和氢
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氧
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水蒸气燃烧室(6)的另一个进气口连通；换热器(13)的另一出口与外界连通；氢气储罐(4)与氢
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空气燃烧室(3)的氢气进口连通，氢气储罐(4)与氢
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氧
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水蒸气燃烧室(6)的氢气进口连通，氧气储罐(5)与氢
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氧
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水蒸气燃烧室(6)的氧气进口连通；蓄水池(12)的出水口通过动力件分别与连通换热器(13)的燃气进口的管道和连通换热器(13)的液态水进口的管道连通，蓄水池(12)的进水口与冷凝器(35)的出水口连通，冷凝器(35)的进口与连通换热器(13)的水蒸汽出口的管道连通；在低压压气机(1)的出口与高压压气机(2)的蒸汽进口连通的管道和与氢
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氧
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水蒸气燃烧室(6)的另一个进口连通的管道上分别设有低压压气机截止阀一(16)和低压压气机截止阀二(17)，在高压压气机(2)的出口与氢
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空气燃烧室(3)连通的管道及与氢
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氧
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水蒸气燃烧室(6)的其中一个进口连通的管道上分别设有高压压气机截止阀二(19)和高压压气机截止阀一(18)，在氢
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氧
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水蒸气燃烧室(6)与低压透平(9)连通的管道上设有低压透平截止阀二(22)，在氢
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氧
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水蒸气燃烧室(6)与高压透平(7)连通的管道上设有高压透平截止阀一(21)，在氢
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空气燃烧室(3)与高压透平(7)连通的管道上设有高压透平截止阀二(20)，在与低压透平(9)的另一个进气口连通的管道上设有低压透平截止阀一(23)，在与换热器(13)的燃气进口连通的管道上设有燃气进口截止阀(24)，在蓄水池(12)的出水口与连通换热器(13)的燃气进口的管道之间连通的管道上设有水进口截止阀二(28)，在蓄水池(12)的出水口与连通换热器(13)的液态水进口的管道之间连通的管道上设有水进口截止阀一(27)。2.根据权利要求1所述的一种氢
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氧
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水蒸气热电循环系统，其特征在于：换热器(13)的另一出口分别与水管道和气管道连通，在水管道上设有水出口截止阀(26)，在气管道上设有燃气出口截止阀(25)，水管道输出供热热水(31)，气管道连通大气(32)。3.根据权利要求1所述的一种氢
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氧
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水蒸气热电循环系统，其特征在于：冷凝器(35)的进口通过进口管道与连通换热器(13)的水蒸汽出口的管道连通，在冷凝器(35)的进口管道上设有冷凝水蒸气截止阀(36)，冷凝器(35)的出口通过冷凝水管道与蓄水池(12)的进口连通。4.根据权利要求1所述的一种氢
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氧
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水蒸气热电循环系统，其特征在于：高压压气机
(2)与外界连通的管道上设有空气进口截止阀(29)，空气进口截止阀(29)开启时，空气(33)自管道进入高压压气机(2)的空气进口。5.根据权利要求1所述的一种氢
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氧
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水蒸气热电循环系统，其特征在于：低压透平截止阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢畅，邱朋华，刘栗，赵义军，陈希叶，张林瑶，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：