[发明专利]背热循环发电及多级背热循环发电及多联产系统

说明书

技术领域

本发明涉及循环发电，特别是背热循环发电，以及多级背热循环发电及热电联产系统，其余热可以用于供暖、制冷、干燥、热水等应用。

背景技术

自从汽轮发电机组问世以来，人们在不断寻求提高热电 转换效率的途径。为了提高发电机组效率，降低发电煤耗，火力发电机组使用的蒸汽参数，经历了低压、中压、高压、超高压、亚临界压力和超临界压力等几个发展阶段。随着蒸汽压力的提高，首先遇到汽轮机末级叶片因蒸汽湿度过大(>12％)冲蚀严重的难题。采用很高的新蒸汽温度，虽然可以。在一定程度上解决这个难题，但是必须使用价格十分昂贵的奥氏体钢制作过热器及汽轮机有关部件，不但使机组的成本提高，而且奥氏体钢的焊接工艺性能差。机组工作的可靠性降低，迫使人们寻求其他提高机组效率的途径。采用再热循环，可以较圆满地解决上述难题。新蒸汽进入汽轮机的高压缸膨胀做功后，送人锅炉再热器提高汽温(一般再热后的汽温与新蒸汽温度相同)后，返回汽轮机的中压缸继续膨胀做功。采用再热循环，与采用提高新蒸汽温度同样可以得到较高的效率，而且对锅炉、汽轮机某些部件材质的要求降低，工作可靠性显著提高。实践证明，采用再热循环发电机组总的经济效益是较高的。 因此，目前超高压和亚临界压力机组普遍采用一次中间再热。采用二次中间再热虽可进一步提高机组效率，但因效率提高不多，而且使系统过于复杂，所以，采用不多。所谓中间再热循环，是将汽轮机高压缸膨胀作功后的蒸汽，送入锅炉的再热器进行再加热，使之加热（过热）到与额定蒸汽温度相近或相等，然后再送回汽轮机的中、低压缸继续膨胀作功。

   其目的有两个：

⑴ 降低排汽湿度，提高乏汽干度。由于大型机组初压提高，使排汽湿度增加，对汽轮机的末几级叶片侵蚀增大。虽然提高初温可以降低排汽湿度，但受金属材料耐温性能的限制，因此对排汽湿度改善较少。采用中间再热循环有利于排汽湿度的改善，使得排汽湿度降到允许的范围内，减轻对叶片的侵蚀，提高低压部分的内效率；

⑵ 采取中间再热，正确地选择再热压力后，可提高循环热效率约4～5％。 

    热机是吸收热能并将其中一部分转换为机械功向外输出的原动机，热机原理是将燃料的化学能转化成内能再转化成机械能的机器动力机械的一类，如蒸汽机、汽轮机、燃气轮机、内燃机、喷气发动机等。热机通常以气体作为工质（传递能量的媒介物质叫工质），利用气体受热膨胀对外做功。热能的来源主要有燃料燃烧产生的热能、原子能、太阳能和地热等。

    分布式能源系统是指将能源系统以小规模、小容量、模块化、分散式的方式布置在用户端，来双向传输冷、热、电能。由于可以提高能源利用率和供电安全性，实现按需供能以及为用户提供更多选择，分布式能源系统成为全球电力行业和能源产业的重要发展方向。分布式能源系统的能源利用率远远高于多数国家依靠大型主要电站将电力从发电厂向终端用户单向传输的集中供电系统。发电厂最终只能将燃料能源燃烧产生的1/3热能转化成电能，而近50%的热能流失，传输环节损耗近10%的热能。而且，当前20%的发电装机容量只用于满足用电高峰期的需求。因此，这些发电机组运行时间仅占全部机组运行时间的5%，发电量仅占发电总量的1%。由于只依靠几条主要线路传输电力，集中供电系统的供电线路拥堵问题日益凸显。电力供应过剩迫使公用事业单位依靠污染性更高和效率更低的能源发电来满足用电高峰期需求，而不是简单地将剩余电力从需求量低的市场重新配送至需求量高的市场，从而造成能源利用率更为低下。然而，分布式热电联产机组都是采用传统能源实现的热电联产，而且没有蓄热型的热电联产机组，这样障碍了新能源及热电联产机组的应用。

    由汽轮机驱动的发电机，由锅炉产生的过热蒸汽进入汽轮机内膨胀做功，使叶片转动而带动发电机发电，做功后的废汽经凝汽器、循环水泵、凝结水泵、给水加热装置等送回锅炉循环使用。由于冷凝过程将大量的热能进行浪费，造成整体循环效率低。虽然在燃气发电过程采用再热循环，只是为了减少气体湿度和只能提高热效率约4～5％，而且再热的气体只是一少部分，不能全部实现循环利用。

发明内容