本发明专利技术涉及一种布列顿-蒸汽朗肯-有机朗肯联合循环热电联产方法及装置，采用燃气轮机的排气作为蒸汽朗肯循环系统的热源，蒸汽朗肯循环中的蒸汽冷凝器作为低温端有机朗肯循环的热源，凝汽器采用正压运行方式，高效回收蒸汽的汽化潜热用于发电，从而将布列顿-蒸汽朗肯-有机朗肯循环复合在一起并形成新的联合循环体系，采用有机工质与烟气间接换热的方法，避免有机工质跟烟气的直接接触，解决了ORC机组安全运行的难题，同时有效降低排烟温度并避免烟气的低温腐蚀。本发明专利技术既可用于现有机组的节能改造，也可用于新建机组的设计、建造，特别适宜于严寒、缺水地区、缺电等地区的新建、扩建、改建发电机组，经济、社会、环保效益显著。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种布列顿-蒸汽朗肯-有机朗肯联合循环发电装置，具体属火力发电厂动力装置
技术介绍
燃气一蒸汽联合循环因其热效率高、启动速度快、环保条件好、安装周期短、投资费用低等一系列优点，加上近年来燃气轮机技术的飞速发展，燃气轮机单机功率也不断加大，联合循环研究已经弓丨起世界各国的重视和实施。国外联合循环发电技术的研究始于上个世纪60年代末，经过几十年的发展，目前，美国、英国、日本等许多发达国家的燃气一蒸汽联合循环发电技术已比较成熟，其供电效率已达到50%以上。如美国CE公司为53%左右；ABB公司为48% 5L 9% ;三菱重工为51% 52%。许多公司(如美国Texco公司、比利时CMI公司等)都具有比较成熟的联合循环余热锅炉性能设计、系统优化、结构优化、生产制造技术，而且已经完全掌握了联合循环余热锅炉的热力特性和运行特性。燃气-蒸汽联合循环以及目前正在开发中的双流体循环-燃气轮机回注蒸汽的程氏循环和在燃气轮机的压气机出口喷水蒸发的回热循环，正是这种技术发展的代表，前者已经发展成熟，取得了巨大的经济效益，后两者正在加紧研究之中，而程氏循环已有应用实例和正式产品。现代大中型蒸汽动力装置毫无例外地全都采用抽汽加热给水回热循环，采用抽汽回热加热给水后，使给水温度提高，从而提高了加热平均温度，除了显著地提高了循环热效率以外，汽耗率虽有所增加，但由于逐级抽汽使排汽率减少，这有利于实际做功量和理论做功量之比即该循环的相对内效率Htji的提高，同时解决了大功率汽轮机末级叶片流通能力限制的困难，凝汽器体积也可相应减少。但蒸汽在凝汽器中凝结时仍释放出大量的汽化潜热，需要大量的水或空气进行冷却，即浪费了热量、造成热污染，又浪费了电能、水资源。因此如何有效利用凝汽器中蒸汽凝结时释放的大量的汽化潜热，值得深入研究。电站锅炉生产过程中排放出大量的烟气，其中可回收利用的热量很多。电站锅炉运行过程中还需通过连续排污和定期排污保障锅炉的水质符合安全需求，同时必须将锅炉给水中的氧气除去，以避免对锅炉系统的腐蚀。目前热力除氧器是电站锅炉的首选技术，除氧器在工作的同时，夹带大量的工作蒸汽排入大气。由于锅炉连排水和除氧器排汽中含有大量的热量及优良的水质，如果直接排放将造成极大的能源和资源浪费，而且对环境造成污染。虽然这两部分余热资源浪费巨大，但回收利用有较大的难度，其主要原因是:(I)余热的品质较低，未找到有效的利用方法；(2)回收者三部分的余热，往往对锅炉原有热力系统做出较大改动，具有一定的风险性；(3)热平衡问题难以组织，难以在工厂内部全部直接利用，往往需要向外寻找合适的热用户，而热用户的用热负荷往往会有波动，从而限制了回收方法的通用性。张红(低沸点工质的有机朗肯循环纯低温余热发电技术[J].水泥.2006.N0.8)以正戊烷为例比较了常规的水蒸气朗肯循环和有机朗肯循环在回收低等及中等焓热时的各自特点。当利用低温有机工质时，主要设备有:蒸发器、汽轮机、冷凝器和正戊烷循环泵。对于低等及中等的焓热，ORC技术比常规的水蒸气朗肯循环有很多优点，主要是在回收显热方面有较高的效率，由于循环中显热/潜热比例不相等，ORC技术中此比例大。因此采用ORC技术比水蒸气循环会回收较多的热量。但ORC技术也有其固有的缺点:由于有机工质可能具有可燃、爆炸等特点，在锅炉或工业炉窑尾部烟道利用烟气余热组织ORC时，必须要考虑烟气中粉尘等对布置于烟道中的换热器的磨损、腐蚀等引起的泄漏，必须要考虑由此引出的爆炸防护以及环境与工作地点的防护等。这是ORC技术在电站系统中回收含尘、有腐蚀物质的烟气余热时必须要解决的难题。熊一权(高功率输出的多级朗肯循环[J].电力情报.1997.N0.1)摘译的电力情报指出，当边界条件相同，即有相同的冷热源入口温度、热容比、换热器传导率时，则多级朗肯循环比单级朗肯循环有更好的运行特性。多级朗肯循环所以有这种优良性能，主要是由于在匹配最大动力循环传热过程中通过调整锅炉压力及相应温度所特有的灵活性。显然该热源对于锅炉，即高温的烟气。上述提及的ORC发电技术也有其固有的缺点:如有机工质可能具有可燃、爆炸等特点，在锅炉或工业炉窑尾部烟道利用烟气余热组织ORC时，必须要考虑烟气中粉尘等对布置于烟道中的换热器的磨损、腐蚀等引起的泄漏，必须要考虑由此引出的爆炸防护以及环境与工作地点的防护等。这是ORC发电技术在电站系统中回收含尘、有腐蚀物质的烟气余热、乃至直接应用于火力发电厂时必须要解决的难题。因此如何利用蒸汽朗肯循环火力发电厂的热力学基本规律，借鉴复式朗肯循环组织思路及朗肯-Kalina等复合循环等理论的创新方法，保留基于朗肯循环原理的动力装置技术的优点，探讨新的复合循环理论，真正找到大幅度提高热力循环动力装置热效率的新途径，成为该领域研究的难点。
技术实现思路
本专利技术的目的为解决上述蒸汽朗肯循环以及有机朗肯循环等技术存在的缺点，提出一种新的布列顿-蒸汽朗肯-有机朗肯联合循环体系，能够替代传统的蒸汽朗肯循环、燃气-蒸汽联合循环及程氏循环机组，同时解决了有机朗肯循环机组安全运行的关键问题及凝汽器中蒸汽凝结时释放的大量的汽化潜热回收的难题，采用凝汽器正压运行方式，回收蒸汽朗肯循环中蒸汽凝结时的汽化潜热用于低温端有机朗肯循环发电，从而实现有效提高整个联合循环机组的热效率，最终达到节能降耗、提高系统热效率的目的。本专利技术的目的是通过以下措施实现的: 一种布列顿-蒸汽朗肯-有机朗肯联合循环热电联产装置，该装置包括布列顿循环、蒸汽朗肯循环、低温端有机朗肯循环系统，其特征在于: 空气35经压气机36送入燃烧设备37，与进入的燃料38充分燃烧，生成的高温烟气进入燃气轮机39,拖动燃气轮机发电机41发电,完成燃气轮机机组布列顿循环。所述的燃气轮机39排出的高温烟气40作为蒸汽朗肯循环系统的热源，高温烟气40经余热锅炉本体1、过热器2、给水加热器8、蒸发器13-1降低温度后排出。所述的蒸汽朗肯循环，是指由余热锅炉本体I出来的饱和蒸汽2，经过热器3形成过热蒸汽3-1，送入汽轮机4带动蒸汽发电机21发电；汽轮机4出来的乏汽5经过热器9、冷凝蒸发器10形成凝结水6，凝结水6经给水泵7、给水加热器8、余热锅炉本体1，再产生饱和蒸汽，从而形成蒸汽朗肯循环回路。所述的有机朗肯循环，是指液态有机工质11经循环泵12分别或依次送入冷凝蒸发器10、冷却蒸发器12、有机工质蒸发器14，产生的有机工质蒸汽经过热器9形成有机工质过热蒸汽16，再进入有机工质汽轮机17，拖动有机工质发电机20发电，从有机工质汽轮机17排出的乏汽经有机工质冷凝器18冷却形成液态有机工质11，再进入循环泵12，从而形成有机朗肯循环回路。所述的液态有机工质11为单一组分的有机工质，或以有机工质为低沸点组分、高沸点组分为吸收剂的混合溶液等。所述的液态有机工质为多组分溶液时，液态有机工质11经循环泵12、或和回热器15依次或分别送入冷凝蒸发器10、冷却蒸发器12、有机工质蒸发器14，形成的贫液经回热器15、返流管线19返回有机工质冷凝器18，产生的有机工质蒸汽经过热器9、有机工质汽轮机17、有机工质蒸发器14、有机工质冷凝器18形成液态有机工质11，再回到循环泵12，从而形成有机朗肯循环回路。所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种布列顿?蒸汽朗肯?有机朗肯联合循环热电联产装置，该装置包括蒸汽朗肯循环和低温端有机朗肯循环系统，其特征在于：空气(35)经压气机(36)送入燃烧设备(37)，与进入的燃料(38)充分燃烧，生成的高温烟气进入燃气轮机(39)，拖动燃气轮机发电机(41)发电，完成燃气轮机机组布列顿循环；所述的燃气轮机(39)排出的高温烟气(40)作为蒸汽朗肯循环系统的热源降温后排出；所述的蒸汽朗肯循环，是指由余热锅炉本体(1)出来的饱和蒸汽(2)，经过热器(3)形成过热蒸汽(3?1)，送入汽轮机(4)带动蒸汽发电机(21)发电；汽轮机(4)出来的乏汽(5)经过热器(9)或和冷凝蒸发器(10)，由氨蒸汽朗肯循环的氨冷却形成凝结水(6)，凝结水(6)经给水泵(7)、余热锅炉本体(1)，再产生饱和蒸汽，从而形成蒸汽朗肯循环回路；所述的有机朗肯循环回路设有过热器(9)：液态有机工质(11)经循环泵(12)、冷凝蒸发器(10)，产生的有机工质蒸汽经过热器(9)形成有机工质过热蒸汽(16)，再进入有机工质汽轮机(17)，拖动有机工质发电机(20)发电，从有机工质汽轮机(17)排出的乏汽经有机工质冷凝器(18)冷却形成液态有机工质(11)，再进入循环泵(12)，从而形成有机朗肯循环回路；或液态有机工质(11)经循环泵(12)、有机工质蒸发器(14)，产生的有机工质蒸汽经过热器(9)形成有机工质过热蒸汽(16)，再进入有机工质汽轮机(17)，拖动有机工质发电机(20)发电，从有机工质汽轮机(17)排出的乏汽经有机工质冷凝器(18)冷却形成液态有机工质(11)，再进入循环泵(12)，从而形成有机朗肯循环回路；或液态有机工质(11)经循环泵(12)、冷却蒸发器(12)，产生的有机工质蒸汽经过热器(9)形成有机工质过热蒸汽(16)，再进入有机工质汽轮机(17)，拖动有机工质发电机(20)发电，从有机工质汽轮机(17)排出的乏汽经有机工质冷凝器(18)冷却形成液态有机工质(11)，再进入循环泵(12)，从而形成有机朗肯循环回路。...
【技术特征摘要】
1.一种布列顿-蒸汽朗肯-有机朗肯联合循环热电联产装置，该装置包括蒸汽朗肯循环和低温端有机朗肯循环系统，其特征在于: 空气(35)经压气机(36)送入燃烧设备(37)，与进入的燃料(38)充分燃烧，生成的高温烟气进入燃气轮机(39),拖动燃气轮机发电机(41)发电,完成燃气轮机机组布列顿循环； 所述的燃气轮机(39)排出的高温烟气(40)作为蒸汽朗肯循环系统的热源降温后排出； 所述的蒸汽朗肯循环，是指由余热锅炉本体(I)出来的饱和蒸汽(2)，经过热器(3)形成过热蒸汽(3-1)，送入汽轮机(4)带动蒸汽发电机(21)发电；汽轮机(4)出来的乏汽(5)经过热器(9)或和冷凝蒸发器( 10)，由氨蒸汽朗肯循环的氨冷却形成凝结水￠)，凝结水(6)经给水泵(7)、余热锅炉本体(I)，再产生饱和蒸汽，从而形成蒸汽朗肯循环回路； 所述的有机朗肯循环回路设有过热器(9):液态有机工质(11)经循环泵(12)、冷凝蒸发器(10)，产生的有机工质蒸汽经过热器(9)形成有机工质过热蒸汽(16)，再进入有机工质汽轮机(17)，拖动有机工质发电机(20)发电，从有机工质汽轮机(17)排出的乏汽经有机工质冷凝器(18)冷却形成液态有机工质(11)，再进入循环泵(12)，从而形成有机朗肯循环回路；或液态有机工质(11)经循环泵(12)、有机工质蒸发器(14)，产生的有机工质蒸汽经过热器(9)形成有机工质过热蒸汽(16)，再进入有机工质汽轮机(17)，拖动有机工质发电机(20)发电，从有机工质汽轮机(17)排出的乏汽经有机工质冷凝器(18)冷却形成液态有机工质(11)，再进入循环泵(12)，从而形成有机朗肯循环回路；或液态有机工质(11)经循环泵(12)、冷却蒸发器(12)，产生的有机工质蒸汽经过热器(9)形成有机工质过热蒸汽(16)，再进入有机工质汽轮机(17)，拖动有机工质发电机(20)发电，从有机工质汽轮机(17)排出的乏汽经有机工质冷凝器(18)冷却形成液态有机工质(11)，再进入循环泵(12)，从而形成有机朗肯循环回路。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于: 设有给水加热器(8): 由锅炉本体(I)出来的饱和蒸汽(2)，经过热器(3)形成过热蒸汽(3-1)，送入汽轮机(4)带动蒸汽发电机(21)发电；汽轮机(4)出来的乏汽(5)经过热器(9)或和冷凝蒸发器(10)，由氨蒸汽朗肯循环的氨冷却形成凝结水￠)，凝结水(6)经给水泵(7)、给水加热器(8)、余热锅炉本体(I)，再产生饱和蒸汽，从而形成蒸汽朗肯循环回路。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于: 设有回热器(15):冷凝蒸...
【专利技术属性】
技术研发人员：王海波，
申请(专利权)人：南京瑞柯徕姆环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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