[发明专利]布列顿-复叠式蒸汽朗肯联合循环发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种布列顿-复叠式蒸汽朗肯联合循环发电装置，具体属火力发电厂动力装置技术领域。

背景技术

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，联合循环研究已经引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％～51.9％；三菱重工为5l％ ～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。

以水蒸汽为工质的火力发电厂，是大规模地进行着把热能转变成机械能，并又把机械能转变为电能的工厂。发电厂应用的循环很复杂，然而究其实质，主要是由锅炉、汽轮机、凝汽器、水泵等设备所组成的朗肯循环来完成，其工作原理是：给水先经给水泵加压后送入锅炉，在锅炉中水被加热汽化、形成高温高压的过热蒸汽，过热蒸汽在汽轮机中膨胀做功，变为低温低压的乏汽，最后排入凝汽器凝结为冷凝水，重新经水泵将冷凝水送入锅炉进行新的循环。至于火力发电厂使用的复杂循环，只不过是在朗肯循环基础上，为了提高热效率，加以改进而形成的新的循环即回热循环、再热循环等，朗肯循环已成为现代蒸汽动力装置的基本循环。

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、蒸汽再热循环技术，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η_oi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低温烟气，其中可回收利用的热量很多。虽然这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：（1）余热的品质较低，未找到有效的利用方法；（2）回收这部分的余热，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。

因此如何利用蒸汽朗肯循环、燃气-蒸汽联合循环、程氏循环火力发电厂的热力学基本规律，保留基于朗肯循环原理的动力装置技术的优点,探讨新的联合循环理论，真正找到大幅度提高联合循环动力装置热效率的新途径，成为该领域研究的难点。

发明内容

本发明的目的为解决上述蒸汽朗肯循环及联合循环发电装置存在的问题，提出一种新的火电厂复合循环流程，即布列顿-复叠式蒸汽朗肯联合循环发电装置，能够在保留传统的蒸汽朗肯循环技术的优点的同时，大幅度回收传统蒸汽朗肯循环凝汽器的汽化潜热，使传统朗肯循环凝汽器的负荷较大幅度减轻，相同发电量的情况下，减轻的绝对幅度值可达20%，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。

本发明的目的是通过以下措施实现的：

一种布列顿-复叠式蒸汽朗肯朗肯联合循环热电联产装置，该装置包括布列顿循环、高压端蒸汽朗肯循环、低压端蒸汽朗肯循环系统，其特征在于：

空气23经压气机24送入燃烧设备25，与进入的燃料28充分燃烧，生成的高温烟气进入燃气轮机26，拖动燃气轮机发电机29发电，完成燃气轮机机组布列顿循环。

所述的燃气轮机26排出的高温烟气27作为复叠式蒸汽朗肯循环系统的热源，高温烟气27沿烟道22经余热锅炉本体1、低压过热器15、高压过热器3、高压给水加热器8、低压给水加热器11降温后排出。