[发明专利]一种热力锅炉蒸汽轮机式发电系统及发电方法

说明书

本发明公开了一种热力锅炉蒸汽轮机式发电系统及发电方法，其中发电系统包括锅炉、汽轮机、凝汽器和回热装置，锅炉、汽轮机、凝汽器和回热装置依次首尾连接，还包括工质，工质在锅炉、汽轮机、凝汽器和回热装置中循环流通，工质为四氯化碳，本发明的热力锅炉蒸汽轮机式发电系统，相较于现有技术的热力锅炉蒸汽轮机式发电系统，热效率显著提高，进而达到节能减排、保护环境和保护资源的有益效果。

技术领域

本发明涉及热力锅炉发电技术领域，具体涉及一种热力锅炉蒸汽轮机式发电系统及发电方法。

背景技术

热力锅炉蒸汽轮机式发电系统是目前常用的发电系统。现有技术的热力锅炉蒸汽轮机式发电系统，存在热效率低的问题。经过学者研究，造成该问题的主要原因是，采用水作为工质，将热能转换为机械能，水的汽化热较高，造成了很多的能源消耗。但自从瓦特等人改进蒸汽机，到现在的热力锅炉蒸汽轮机式发电系统，由于水具有比热大、来源丰富、廉价和无污染等优点，因此水作为工质一直未被人动摇或怀疑过。目前通常采用如下两种方式，提高热力锅炉蒸汽轮机式发电系统的热效率：(1)提高锅炉出汽温度，目前已将锅炉出汽温度提高到了水的超超临界温度610℃左右；(2)降低汽轮机出汽温度，目前已将汽轮机出汽温度降低至33℃甚至更低一些，上述两种方法的原理是增加汽轮机进出汽的温度差，以提高工质在每一个卡诺循环过程中的做功量，进而提高热效率，上述两种方法目前均已达到极限，仍未显著的提高热效率，且会造成大量资源浪费。

鉴于此，特提出此发明。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种热力锅炉蒸汽轮机式发电系统，相较于现有技术的热力锅炉蒸汽轮机式发电系统，热效率显著提高，进而达到节能减排、保护环境和保护资源的有益效果。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种热力锅炉蒸汽轮机式发电系统，包括锅炉、汽轮机、凝汽器和回热装置，锅炉、汽轮机、凝汽器和回热装置依次首尾连接，还包括工质，工质在锅炉、汽轮机、凝汽器和回热装置中循环流通，工质为四氯化碳。

进一步，针对现有技术中存在的不足，本发明还提供一种热力锅炉蒸汽轮机式发电方法，包括如下步骤：

锅炉将液态四氯化碳加热至气态，进入汽轮机；

气态四氯化碳进入汽轮机推动汽轮机转动做功，进入凝汽器；

凝汽器将气态四氯化碳冷凝至液态，进入回热装置；

回热装置将液体四氯化碳加热至锅炉所需温度，进入锅炉，重复上述步骤。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的热力锅炉蒸汽轮机式发电系统，工质为四氯化碳，四氯化碳的常温常压下汽化热(即将单位重量下某物质从液态转换至相同温度的汽态所需的能量)为194.3KJ/kg，远低于水的2250KJ/kg，因此能大幅度降低液体气体之间相互转换时吸收或排放的能量，进而可显著提高卡诺循环过程的热效率，同时达到节能减排、保护环境和保护资源的有益效果，且本发明的方法无需对现有的工艺结构流程进行改造，成本较低。

(2)四氯化碳的临界压力为4.558MPa，临界温度为283.2℃，水的临界压力为22.565MPa，临界温度为374.15℃，四氯化碳的临界压力和临界温度均小于水的值，因此相比与水，锅炉将液态四氯化碳加热至气态进行做功时更加容易，进一步，对锅炉的要求更低，对系统的要求更小。

(3)四氯化碳的饱和蒸汽压力在25℃时为15.26KPa，水的饱和蒸汽压力在25℃时为3.2KPa，四氯化碳的饱和蒸汽压力与水接近，因此在凝汽器将气态四氯化碳冷凝至液态，无需对凝汽器做重大改动，在一方面，结合有益效果(1)，四氯化碳的汽化热为194.3KJ/kg，远低于水的汽化热2250KJ/kg，因此在凝汽器将汽四氯化碳冷凝至液态时，所消耗的能量远小于冷凝水至液体所消耗的能量。