[发明专利]一种发电系统及动力系统

说明书

本发明实施例提供一种发电系统及动力系统，属于热机发电技术领域。该发电系统包括依次连通的工质存储器、液体泵、乏汽回热器、主换热器、汽轮机或膨胀机，汽轮机排出的乏汽温度达到或超过临界温度，汽化热为零；乏汽的潜热变成显热后，被乏汽回热器冷端的，液体泵输出的低温发电工质液体换热吸收，高温的乏汽失去热能后，冷凝成为低温液体返回工质存储器，形成循环；传统火力发电、生物质发电、余热发电系统，冷端设有损失能量的冷却系统，导致发电效率降低，本发电系统及动力系统通过提高乏汽温度，从而实现对低温发电工质的回热，因此不再需要传统发电的冷却塔设备，相对传统发电系统具有效率高，建设成本低的优势。

技术领域

本发明涉及低温余热发电技术、生物质发电、火力发电领域，具 体而言，涉及一种乏汽热能量进行回热的高效率发电系统及动力系 统，尤其涉及一种低温工质的高效率发电系统及动力系统。

背景技术

传统的发电系统和余热发电系统，大部分都是采用水作为发电工质， 水通过水泵加压输送到余热锅炉中，吸收余热和工业废热后气化形成高压 蒸汽，然后输入汽轮机驱动汽轮机高速旋转，并带动发电机高速旋转输出 电能。汽轮机排出的乏汽，通过冷却塔与环境中的冷水或者冷空气换热， 将乏汽中的潜热能量释放掉，形成冷凝水再通过水泵输送给锅炉重新加热 成为蒸汽，驱动汽轮机并带动发电机输出电能，汽轮机排出的乏汽再通过冷却塔系统将乏汽中潜热能量释放到环境中的冷水或环境中的冷空气中， 乏汽冷凝成水再继续循环，如此不断的发电输出。

用水作为发电工质的发电技术和余热发电可对中高品位余热资源进行 吸收和发电，由于废余热资源是工业生产过程中多余和免费的热源，同时 国家对这种环保的余热发电项目扶持，所以在工业市场中应用比较多。

缺点是发电效率低，通常只有10％左右的发电效率，对于温度相对较 高的高品位余热，发电效率也就20％左右，近80～90％能量通过环境中的冷 水和冷空气被释放掉，造成巨大的浪费，并且还对环境形成热污染。

市场上除了采用水作为发电工质，还有一种低温有机朗肯循环发电， 该发电应用沸点温度约为15℃的有机工质，可以实现对80℃以上热水和蒸 汽进行余热发电，该技术与采用水作为发电工质的原理相同，螺杆膨胀机 排出的乏汽，也采用环境中的冷水或冷空气实现冷凝。工作原理与采用水 作为发电工质的发电技术基本相同，采用螺杆膨胀机替代汽轮机，同时由 于有机朗肯循环发电采用沸点为15℃的低沸点工质，因此能够对80℃以上的热水和蒸汽进行余热发电。

该技术的优势是能够对80℃左右的低品位余热进行发电。缺点是需要 采用冷却塔将乏汽潜热释放到环境中的冷水和冷空气中，不但在环境中造 成了热污染，同时还导致发电效率低，一般只有10％左右的发电效率，最 高也就20％左右，近80～90％的能量被白白的浪费和释放到环境中。同时该 余热发电技术，采用了每吨价格约10万元的昂贵有机工质，因此这种余热 发电产品不但效率低，同时发电工质价格昂贵。

对于标准大气压，沸点温度低于0摄氏度的低温发电工质，国内和国 际上都还处于研究阶段，对于搞发电的技术人员来说，低温发电工质的储 存是一个难点，极其低温的发电工质，沸点远远低于环境温度，设备和里 面的低温介子放置在环境中会气化，形成高压就无法使用和进行发电了； 还有一个最大难点是汽轮机做功后，极其低温的乏汽还原是最大难点。

通常，汽轮机做功后，乏汽是采用冷却塔将乏汽的潜热释放到环境中 的冷水和冷空气中，但是低温发电工质的乏汽温度远远的低于环境温度， 正常情况，无法将极其低温的潜热释放到环境中的冷水和冷空气中，因此 也就无法再进行朗肯循环。如果采用压缩机压缩乏汽，或采用热泵将乏汽 潜热，泵到环境温度并释放到冷水和冷空气中，所付出代价又太高，发电 输出的电能都不够压缩机和热泵消耗的电能，付出的代价实在是太高了。 申请人经过二十多年苦心探索，终于找到解决这些难题的技术和方法。