專利名稱：布列頓-蒸汽朗肯-氨蒸汽朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種布列頓-蒸汽朗肯-氨蒸汽朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，具體屬火力發(fā)電廠動力裝置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)因其熱效率高、啟動速度快、環(huán)保條件好、安裝周期短、投資費(fèi)用低等一系列優(yōu)點(diǎn)，加上近年來燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，燃?xì)廨啓C(jī)單機(jī)功率也不斷加大，聯(lián)合循環(huán)研究已經(jīng)弓丨起世界各國的重視和實(shí)施。國外聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)的研究始于上個世紀(jì)60年代末，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前，美國、英國、日本等許多發(fā)達(dá)國家的燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)已比較成熟，其供電效率已達(dá)到50%以上。如美國CE公司為53%左右；ABB公司為48% 51.9% ;三菱重工為51% 52%。許多公司(如美國Texco公司、比利時CMI公司等)都具有比較成熟的聯(lián)合循環(huán)余熱鍋爐性能設(shè)計(jì)、系統(tǒng)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、生產(chǎn)制造技術(shù)，而且已經(jīng)完全掌握了聯(lián)合循環(huán)余熱鍋爐的熱力特性和運(yùn)行特性。燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)以及目前正在開發(fā)中的雙流體循環(huán)-燃?xì)廨啓C(jī)回注蒸汽的程氏循環(huán)和在燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)出口噴水蒸發(fā)的回?zé)嵫h(huán)，正是這種技術(shù)發(fā)展的代表，前者已經(jīng)發(fā)展成熟，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，后兩者正在加緊研究之中，而程氏循環(huán)已有應(yīng)用實(shí)例和正式產(chǎn)品?，F(xiàn)代大中型蒸汽動力裝置毫無例外地全都采用抽汽加熱給水回?zé)嵫h(huán)，采用抽汽回?zé)峒訜峤o水后，使給水溫度提高，從而提高了加熱平均溫度，除了顯著地提高了循環(huán)熱效率以外，汽耗率雖有所增加，但由于逐級抽汽使排汽率減少，這有利于實(shí)際做功量和理論做功量之比即該循環(huán)的相對內(nèi)效率Htji的提高，同時解決了大功率汽輪機(jī)末級葉片流通能力限制的困難，凝汽器體積也可相應(yīng)減少。但蒸汽在凝汽器中凝結(jié)時仍釋放出大量的汽化潛熱，需要大量的水或空氣進(jìn)行冷卻，即浪費(fèi)了熱量、造成熱污染，又浪費(fèi)了電能、水資源。因此如何有效利用凝汽器中蒸汽凝結(jié)時釋放的大量的汽化潛熱，值得深入研究。電站鍋爐生產(chǎn)過程中排放出大量的煙氣，其中可回收利用的熱量很多。電站鍋爐運(yùn)行過程中還需通過連續(xù)排污和定期排污保障鍋爐的水質(zhì)符合安全需求，同時必須將鍋爐給水中的氧氣除去，以避免對鍋爐系統(tǒng)的腐蝕。目前熱力除氧器是電站鍋爐的首選技術(shù)，除氧器在工作的同時，夾帶大量的工作蒸汽排入大氣。由于鍋爐連排水和除氧器排汽中含有大量的熱量及優(yōu)良的水質(zhì)，如果直接排放將造成極大的能源和資源浪費(fèi)，而且對環(huán)境造成污染。雖然這兩部分余熱資源浪費(fèi)巨大，但回收利用有較大的難度，其主要原因是:(I)余熱的品質(zhì)較低，未找到有效的利用方法；(2)回收者三部分的余熱，往往對鍋爐原有熱力系統(tǒng)做出較大改動，具有一定的風(fēng)險性；(3)熱平衡問題難以組織，難以在工廠內(nèi)部全部直接利用，往往需要向外尋找合適的熱用戶，而熱用戶的用熱負(fù)荷往往會有波動，從而限制了回收方法的通用性。顧偉等(低溫?zé)崮馨l(fā)電的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].熱能動力工程.2007.03.Vol.22,N0.2.)介紹了國內(nèi)外低溫?zé)崮馨l(fā)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。從近幾年低溫?zé)崮馨l(fā)電技術(shù)研究的發(fā)展情況來看，研究工作主要集中在對動力循環(huán)工質(zhì)的研究和循環(huán)過程的改進(jìn)和最優(yōu)控制等方面。Kalina循環(huán)、氨吸收式動力制冷復(fù)合循環(huán)等在理論上可以達(dá)到比簡單循環(huán)更高的能量利用率?；谟邢迺r間熱力學(xué)的低溫?zé)崮馨l(fā)電在考慮時變因素對系統(tǒng)的影響時具有重要意義，可能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的能量利用的最大化。提高發(fā)電效率和環(huán)保是低溫?zé)犭娂夹g(shù)的核心內(nèi)容。文中提及的Kal ina循環(huán)、氨吸收式動力制冷復(fù)合循環(huán)等理論值得關(guān)注。上述提及卡琳娜循環(huán)發(fā)電技術(shù)還有其固有的缺點(diǎn):如氨具有易燃、易爆有毒等特點(diǎn)，在鍋爐或工業(yè)爐窯尾部煙道利用煙氣余熱組織卡琳娜循環(huán)發(fā)電時，必須要考慮煙氣中粉塵等對布置于煙道中的換熱器的磨損、腐蝕等引起的泄漏，必須要考慮由此引出的爆炸防護(hù)以及環(huán)境與工作地點(diǎn)的防護(hù)等；以氨水混合物為工作介質(zhì)的卡琳娜循環(huán)，氨水中的氨是易燃、易爆、有毒的介質(zhì)。這是卡琳娜循環(huán)發(fā)電技術(shù)在電站系統(tǒng)中回收含塵、有腐蝕物質(zhì)的煙氣余熱時必須要解決的難題。因此如何利用蒸汽朗肯循環(huán)火力發(fā)電廠的熱力學(xué)基本規(guī)律，借鑒復(fù)式朗肯循環(huán)組織思路及朗肯-Kalina等復(fù)合循環(huán)等理論的創(chuàng)新方法，保留基于朗肯循環(huán)原理的動力裝置技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，探討新的復(fù)合循環(huán)理論，真正找到大幅度提高熱力循環(huán)動力裝置熱效率的新途徑，成為該領(lǐng)域研究的難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為解決上述蒸汽朗肯循環(huán)以及卡琳娜循環(huán)等技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提出一種新的布列頓-蒸汽朗肯-氨蒸汽朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，能夠替代傳統(tǒng)的蒸汽朗肯循環(huán)、燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)及程氏循環(huán)機(jī)組，同時解決了卡琳娜循環(huán)機(jī)組安全運(yùn)行的關(guān)鍵問題及凝汽器中蒸汽凝結(jié)時釋放的大量的汽化潛熱回收的難題，采用凝汽器正壓運(yùn)行方式，回收蒸汽朗肯循環(huán)中蒸汽凝結(jié)時的汽化潛熱用于低溫端氨蒸汽朗肯循環(huán)發(fā)電，從而實(shí)現(xiàn)有效提聞?wù)麄€聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的熱效率，最終達(dá)到節(jié)能降耗、提聞系統(tǒng)熱效率的目的。本發(fā)明的目的是通過以下措施實(shí)現(xiàn)的:
一種布列頓-蒸汽朗肯-氨蒸汽朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，該裝置包括布列頓循環(huán)、蒸汽朗肯循環(huán)和氨蒸汽朗肯循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于:
空氣35經(jīng)壓氣機(jī)36送入燃燒設(shè)備37，與進(jìn)入的燃料38充分燃燒，生成的高溫?zé)煔膺M(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)39,拖動燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)41發(fā)電,完成燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組布列頓循環(huán)。所述的燃?xì)廨啓C(jī)39排出的高溫?zé)煔?0作為蒸汽朗肯循環(huán)系統(tǒng)的熱源，高溫?zé)煔?0經(jīng)余熱鍋爐本體1、過熱器2、給水加熱器8、蒸發(fā)器13-1降低溫度后排出。所述的蒸汽朗肯循環(huán)，是指由余熱鍋爐本體I出來的飽和蒸汽2，經(jīng)過熱器3形成過熱蒸汽3-1，送入汽輪機(jī)4帶動蒸汽發(fā)電機(jī)21發(fā)電；汽輪機(jī)4出來的乏汽5經(jīng)過熱器9、冷凝蒸發(fā)器10形成凝結(jié)水6，凝結(jié)水6經(jīng)給水泵7、給水加熱器8、余熱鍋爐本體1，再產(chǎn)生飽和蒸汽，從而形成蒸汽朗肯循環(huán)回路。所述的氨蒸汽朗肯循環(huán)，是指氨液11經(jīng)氨液循環(huán)泵12分別或依次送入冷凝蒸發(fā)器10、冷卻蒸發(fā)器12、氨蒸發(fā)器14，產(chǎn)生的氨蒸汽經(jīng)過熱器9形成氨過熱蒸汽16，再進(jìn)入氨汽輪機(jī)17，拖動氨發(fā)電機(jī)20發(fā)電，從氨汽輪機(jī)17排出的乏汽經(jīng)氨冷凝器18冷卻形成氨液11，再進(jìn)入氨液循環(huán)泵12，從而形成氨蒸汽朗肯循環(huán)回路。
所述的氨液11為單一組分的氨，或以氨為低沸點(diǎn)組分、高沸點(diǎn)組分為吸收劑的混合溶液如氨-水溶液、氨-硫氰酸鈉溶液或氨-氯化鈣溶液等。所述的氨液采用多組分溶液時，氨液11經(jīng)氨液循環(huán)泵12、或和回?zé)崞?5依次或分別送入冷凝蒸發(fā)器10、冷卻蒸發(fā)器12、氨蒸發(fā)器14，形成的貧液經(jīng)回?zé)崞?5、返流管線19返回氨冷凝器18，產(chǎn)生的氨蒸汽經(jīng)過熱器9、氨汽輪機(jī)17、氨蒸發(fā)器14、氨冷凝器18形成氨液11，再回到氨液循環(huán)泵12，從而形成氨蒸汽朗肯循環(huán)回路。所述的汽輪機(jī)4排出的乏汽5的壓力高于大氣壓力。所述的蒸汽朗肯循環(huán)回路與氨蒸汽朗肯循環(huán)回路通過過熱器9、冷凝蒸發(fā)器10、或和冷卻蒸發(fā)器13、或和氨蒸發(fā)器14，將高溫端蒸汽朗肯循環(huán)和低溫端氨蒸汽朗肯循環(huán)有機(jī)復(fù)合在一起，高效回收高溫端蒸汽朗肯循環(huán)的蒸汽冷凝時釋放的汽化潛熱用于低溫端氨蒸汽朗肯循環(huán)發(fā)電。所述的冷卻蒸發(fā)器13的換熱介質(zhì)氨液與煙氣采用分離式換熱方式，冷卻蒸發(fā)器13包括蒸發(fā)器13-1、冷凝器13-2，其中蒸發(fā)器13-1布置于煙道23中，冷凝器13_2布置于煙道23外，其中的相變工質(zhì)采用水或其他適宜的物質(zhì)；相變工質(zhì)在蒸發(fā)器13-1中吸收煙氣的熱量產(chǎn)生飽和蒸汽，飽和蒸汽作為氨液的熱源，通過冷凝器13-2與氨液11間壁式換熱，冷卻后形成凝結(jié)液再由蒸發(fā)器13-1吸收煙氣的熱量再產(chǎn)生蒸汽，從而形成相變工質(zhì)的內(nèi)循環(huán)回路；相變工質(zhì)采用自然循環(huán)或強(qiáng)制循環(huán)方式。設(shè)有乏汽回?zé)崞?2:氨蒸發(fā)器14產(chǎn)生的氨蒸汽經(jīng)乏汽回?zé)崞?2、過熱器9、氨汽輪機(jī)17、乏汽回?zé)崞?2、氨蒸發(fā)器14、氨冷凝器18、氨液循環(huán)泵12回到氨蒸發(fā)器14，從而形成氨蒸汽朗肯循環(huán)回路；或氨液11經(jīng)氨液循環(huán)泵12、冷凝蒸發(fā)器10產(chǎn)生的氨蒸汽經(jīng)乏汽回?zé)崞?2、過熱器9、氨汽輪機(jī)17、乏汽回?zé)崞?2、冷凝蒸發(fā)器10、氨冷凝器18形成氨液11，再進(jìn)入氨液循環(huán)泵12，從而形成氨蒸汽朗肯循環(huán)回路。設(shè)有與蒸汽朗肯循環(huán)系統(tǒng)配套的補(bǔ)給水系統(tǒng):蒸餾水箱25中的蒸餾水24，經(jīng)補(bǔ)水泵26、常溫除氧器27除氧、混合床28除鹽后補(bǔ)入蒸汽朗肯循環(huán)系統(tǒng)。所述的給水加熱器8、氨過熱器9、冷凝蒸發(fā)器10、冷卻蒸發(fā)器13、氨蒸發(fā)器14、乏汽回?zé)崞?2可分別設(shè)置一個或多個，采用串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)方式連接。所述的氨冷凝器18按照常規(guī)技術(shù)進(jìn)行設(shè)置，采用水或空氣等作為冷卻介質(zhì)。本發(fā)明中所提及的前述設(shè)備的換熱元件可采用列管、翅片管、蛇形管或螺旋槽管，或采用其他強(qiáng)化傳熱措施的管子或其他型式的中空腔體換熱元件。控制蒸發(fā)器13-1換熱面的壁面溫度稍高于煙氣酸露點(diǎn)溫度，或采用耐腐蝕的材料有效減輕煙氣的低溫腐蝕，能夠有效降低排煙溫度、避免煙氣低溫腐蝕的同時，高效回收煙氣余熱。本發(fā)明中未說明的設(shè)備及其備用系統(tǒng)、管道、儀表、閥門、保溫、具有調(diào)節(jié)功能旁路設(shè)施等采用公知的成熟技術(shù)進(jìn)行配套。本發(fā)明中的燃?xì)廨啓C(jī)變?yōu)閮?nèi)燃機(jī)、斯特林機(jī)等其他氣動機(jī)時，同樣能形成奧圖循環(huán)-蒸汽朗肯-氨蒸汽朗肯聯(lián)合循環(huán)、斯特林循環(huán)-蒸汽朗肯-氨蒸汽朗肯聯(lián)合循環(huán)等發(fā)電裝置。設(shè)有與本發(fā)明系統(tǒng)配套的調(diào)控裝置，采用現(xiàn)有蒸汽朗肯循環(huán)發(fā)電廠、程氏循環(huán)發(fā)電廠或燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠的公知的成熟調(diào)控技術(shù)進(jìn)行配套，使布列頓-蒸汽朗肯-氨蒸汽朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置能經(jīng)濟(jì)、安全、高熱效率運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn):
1、節(jié)能效果顯著:本發(fā)明設(shè)計(jì)的布列頓-蒸汽朗肯-氨蒸汽朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，有別于傳統(tǒng)的基于朗肯循環(huán)原理的蒸汽朗肯循環(huán)和利用煙道氣直接作為熱源的卡琳娜聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，采用凝汽器正壓運(yùn)行方式，以氨水混合物作為循環(huán)工質(zhì)，將汽輪機(jī)排汽作為卡琳娜循環(huán)的熱源，利用卡琳娜循環(huán)系統(tǒng)對中低溫?zé)嵩吹睦糜懈咝实奶攸c(diǎn)，將凝汽器和卡琳娜循環(huán)中的蒸發(fā)器或過熱器巧妙復(fù)合在一起，蒸汽的汽化潛熱得到有效利用，除了蒸汽顯熱利用等較之蒸汽朗肯循環(huán)有更高的效率外，僅利用蒸汽的汽化潛熱發(fā)電這塊就多達(dá)50度/噸蒸汽以上，整個系統(tǒng)的絕對熱效率因此提高2%以上；因背壓采用正壓方式運(yùn)行，汽輪機(jī)出口乏汽能保證一定的過熱度，新建機(jī)組的蒸汽初壓可采用超臨界或超超臨界壓力，進(jìn)一步提聞發(fā)電循環(huán)熱效率。2、設(shè)備投資省、運(yùn)行費(fèi)用大幅度下降:
(1)消除了傳統(tǒng)凝汽器負(fù)壓運(yùn)行技術(shù)不可避免的漏氣、漏水現(xiàn)象，無需在朗肯循環(huán)回路中設(shè)置除氧器、抽氣器，避免了傳統(tǒng)除氧器、抽氣器等運(yùn)行造成的汽水損失；避免了傳統(tǒng)技術(shù)回收凝結(jié)水的污染及汽水損失，僅需補(bǔ)充極少量的汽輪機(jī)軸封漏汽造成的水損失，可通過外購或自制蒸餾水補(bǔ)入系統(tǒng)；
(2)因正壓、封閉運(yùn)行，避免了傳統(tǒng)朗肯循環(huán)鍋爐系統(tǒng)的氧腐蝕、結(jié)水垢現(xiàn)象，系統(tǒng)汽水損失大幅度下降，無需配備龐大、復(fù)雜的化學(xué)水處理系統(tǒng)，水處理系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用大幅度下降，絕對值可降低90% ；
(3)因排出的進(jìn)入凝汽器的蒸汽比容比傳統(tǒng)凝汽器的小得多，凝汽器體積比傳統(tǒng)技術(shù)的小得多且無需使用傳統(tǒng)凝汽器中大量、價格高的黃銅管，設(shè)備價格因而低得多；卡琳娜循環(huán)中氨冷凝器因壓力高，比容小，氨汽輪機(jī)(特別是其末級葉片的高度)、排氣管道及冷凝器中的管道尺寸較小，進(jìn)一步降低投資。3、電廠的三廢實(shí)現(xiàn)集成利用:尾部煙道設(shè)置的熱交換器采用相變換熱器時，可以高效回收煙氣的余熱，排煙溫度可降低至120°C左右，相變換熱器蒸發(fā)器采用耐腐蝕材料時，排煙溫度能降低更多，達(dá)到85°C左右，對脫硫脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行極為有利，有效避免煙氣低溫腐蝕的同時，回收的熱量用于卡琳娜循環(huán)系統(tǒng)高效發(fā)電，更符合能量梯級利用原理。蒸汽朗肯循環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水、廢汽等余熱均可納入卡琳娜循環(huán)系統(tǒng)回收利用。從根本上消除了其他廢氣、廢水、廢汽余熱回收裝置對整個機(jī)組熱力循環(huán)系統(tǒng)的影響，實(shí)現(xiàn)整個電廠系統(tǒng)余熱的真正意義的集成利用，節(jié)水、節(jié)汽、節(jié)電等效果明顯。4、運(yùn)行安全性明顯提高:
(1)因蒸汽朗肯循環(huán)中汽輪機(jī)的背壓采用正壓方式運(yùn)行，汽輪機(jī)出口乏汽能保證一定的過熱度，克服了傳統(tǒng)朗肯循環(huán)機(jī)組汽輪機(jī)末級葉片因濕蒸汽而帶來的設(shè)計(jì)、運(yùn)行及安全問題，蒸汽輪機(jī)背壓正壓運(yùn)行，出口蒸汽為過熱蒸汽，從根本上消除了傳統(tǒng)蒸汽朗肯循環(huán)中汽輪機(jī)末級葉片因濕蒸汽帶來的問題設(shè)計(jì)、制造及運(yùn)行問題，蒸汽輪機(jī)的運(yùn)行工況得到優(yōu)化，蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的振動較之前明顯改善；
(2)蒸汽鍋爐系統(tǒng)的氧腐蝕安全性能明顯改善，避免了傳統(tǒng)蒸汽朗肯循環(huán)發(fā)電機(jī)組因凝汽器負(fù)壓運(yùn)行，空氣不可避免漏入而對系統(tǒng)系統(tǒng)造成的氧腐蝕危害；
(3)蒸汽朗肯循環(huán)系統(tǒng)的水垢危害得以消除，有效減輕了受熱面過熱爆管等事故的發(fā)生，過熱器的運(yùn)行工況明顯改善，安全性明顯提高；
(4)相比于傳統(tǒng)的卡琳娜循環(huán)技術(shù)，采用優(yōu)選方案時，無需在煙道中設(shè)置間壁式的熱交換器，代之采用安全性更好的分體式的相變換熱器冷凝器分離式回收煙氣的熱量，因煙氣中的粉塵、腐蝕介質(zhì)等引起的磨損、腐蝕導(dǎo)致氨水混合物跟煙氣接觸而引起的眾多安全問題得到根本解決；氨水混合物在相變換熱器冷凝器中進(jìn)行間壁式換熱，因?yàn)樗魵獾臒o毒、非助燃物質(zhì)、非可燃、阻燃等優(yōu)良的特點(diǎn)，即使發(fā)生泄漏，事故也容易得到處理、控制；
(5)由于蒸汽朗肯循環(huán)排汽采用正壓，因此可以通過管道引到采用可靠防護(hù)措施的安全處所，卡琳娜循環(huán)系統(tǒng)(包括相變換熱器冷凝器)可以獨(dú)立設(shè)置在安全可靠的防護(hù)空間內(nèi)并配備可靠的安全設(shè)施，避免跟蒸汽朗肯循環(huán)系統(tǒng)直接交錯在一起而引發(fā)的諸多問題，卡琳娜循環(huán)系統(tǒng)的安全性得到可靠保證，為其工業(yè)化應(yīng)用進(jìn)一步消除安全隱患。5、程式循環(huán)系統(tǒng)跟本發(fā)明的系統(tǒng)相比，還有以下缺點(diǎn):
(1)因回注蒸汽，蒸汽系統(tǒng)為開式循環(huán)，對應(yīng)的水處理系統(tǒng)處理量大幅度增加，耗水量比相應(yīng)功率的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組增加很多，運(yùn)行成本大幅度上升；
(2)資源浪費(fèi)大，余熱鍋爐回收余熱的蒸汽全部排入大氣，浪費(fèi)大量的寶貴的水資源；
(3)排入大氣的蒸汽中含有大量的可利用熱能，本發(fā)明的系統(tǒng)系統(tǒng)相當(dāng)于全部回收了這部分熱量用于發(fā)電，程式循環(huán)中水蒸氣含有的汽化潛熱及顯熱，每噸蒸汽應(yīng)用于卡琳娜循環(huán)發(fā)電，至少回收50度/噸蒸汽。本發(fā)明的循環(huán)系統(tǒng)在這方面具有程式循環(huán)無法比擬的優(yōu)勢。6、本發(fā)明的方案既可用于新建聯(lián)合動力裝置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造，也可用于對現(xiàn)有的純凝式、抽凝、抽背機(jī)組進(jìn)行節(jié)能改造，能充分挖掘設(shè)備的潛力，盤活現(xiàn)有資產(chǎn)，同時符合國家的產(chǎn)業(yè)政策，機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)型、安全性得到可靠保證，能有效提高系統(tǒng)的熱效率。


圖1是本發(fā)明的一種布列頓-蒸汽朗肯-氨蒸汽朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置流程示意圖。圖1中:1_余熱鍋爐本體，2-飽和蒸汽，3-過熱器，3-1-過熱蒸汽，4-汽輪機(jī)，5-乏汽，6-凝結(jié)水，7-給水泵，8-給水加熱器，9-過熱器，10-冷凝蒸發(fā)器，11-氨液，12-氨液循環(huán)泵，13-冷卻蒸發(fā)器，13-1-蒸發(fā)器，13-2-冷凝器，14-氨蒸發(fā)器，15-回?zé)崞鳎?6-氨過熱蒸汽，17-氨汽輪機(jī)，18-氨冷凝器，19-返流液體，20-氨發(fā)電機(jī)，21-蒸汽發(fā)電機(jī)，22-乏汽回?zé)崞鳎?3-煙道，24-蒸餾水，25-蒸餾水箱，26-補(bǔ)水泵，27-除氧器，28-混合床，29-返流水管線，35-空氣，36-壓氣機(jī)，37-燃燒設(shè)備，38-燃料，39-燃?xì)廨啓C(jī)，40-高溫?zé)煔猓?1-燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實(shí)施例1。如圖1所示，一種布列頓-蒸汽朗肯-氨蒸汽朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，該裝置包括布列頓循環(huán)、蒸汽朗肯循環(huán)、氨蒸汽朗肯循環(huán)系統(tǒng)，具體實(shí)施例如下:
空氣35經(jīng)壓氣機(jī)36送入燃燒設(shè)備37，與進(jìn)入的燃料38充分燃燒，生成的高溫?zé)煔膺M(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)39,拖動燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)41發(fā)電,完成燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組布列頓循環(huán)。所述的燃?xì)廨啓C(jī)39排出的高溫?zé)煔?0作為蒸汽朗肯循環(huán)系統(tǒng)的熱源，高溫?zé)煔?0經(jīng)余熱鍋爐本體1、過熱器2、給水加熱器8、蒸發(fā)器13-1降低溫度后排出。氨蒸汽朗肯循環(huán)采用氨水混合物。所述的蒸汽朗肯循環(huán)，是指由余熱鍋爐本體I出來的飽和蒸汽2，經(jīng)過熱器3形成過熱蒸汽3-1，送入汽輪機(jī)4帶動蒸汽發(fā)電機(jī)21發(fā)電；汽輪機(jī)4出來的乏汽5經(jīng)過熱器9、冷凝蒸發(fā)器10形成凝結(jié)水6，凝結(jié)水6經(jīng)給水泵7、給水加熱器8、余熱鍋爐本體1，再產(chǎn)生飽和蒸汽，從而形成蒸汽朗肯循環(huán)回路。所述的氨蒸汽朗肯循環(huán)回路中，冷凝蒸發(fā)器10、冷卻蒸發(fā)器12、氨蒸發(fā)器14采用并聯(lián)運(yùn)行方式，氨液11經(jīng)氨液循環(huán)泵12、回?zé)崞?5、冷凝蒸發(fā)器10，氨液循環(huán)泵12、氨蒸發(fā)器14、乏汽回?zé)崞?2，以及氨液循環(huán)泵12、、冷凝蒸發(fā)器10，產(chǎn)生的氨蒸汽經(jīng)過熱器9、氨汽輪機(jī)17、乏汽回?zé)崞?2、氨蒸發(fā)器14、氨冷凝器18形成氨液11，再進(jìn)入氨液循環(huán)泵12，從而形成氨蒸汽朗肯循環(huán)回路。所述的汽輪機(jī)4排出的乏汽5的壓力高于大氣壓力。所述的冷卻蒸發(fā)器13的換熱介質(zhì)氨液與煙氣采用分離式換熱方式，冷卻蒸發(fā)器13包括蒸發(fā)器13-1、冷凝器13-2，其中蒸發(fā)器13-1布置于煙道23中，冷凝器13_2布置于煙道23外，其中的相變工質(zhì)采用水；相變工質(zhì)在蒸發(fā)器13-1中吸收煙氣的熱量產(chǎn)生飽和蒸汽，飽和蒸汽在冷凝器13-2中作為氨液的熱源，通過冷凝器13-2與氨液11間壁式換熱，冷卻后形成凝結(jié)液再由蒸發(fā)器13-1，吸收煙氣的熱量再產(chǎn)生蒸汽，從而形成相變工質(zhì)的內(nèi)循環(huán)回路；相變工質(zhì)采用自然循環(huán)。設(shè)有與蒸汽朗肯循環(huán)系統(tǒng)配套的補(bǔ)給水系統(tǒng):蒸餾水箱25中的蒸餾水24，經(jīng)補(bǔ)水泵26、常溫除氧器27除氧、混合床28除鹽后補(bǔ)入蒸汽朗肯循環(huán)系統(tǒng)。所述的給水加熱器8、過熱器9、冷凝蒸發(fā)器10、冷卻蒸發(fā)器13、氨蒸發(fā)器14、乏汽回?zé)崞?2可分別設(shè)置一個或多個，采用串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)方式連接。所述的氨冷凝器18按照常規(guī)技術(shù)進(jìn)行設(shè)置，采用水或空氣等作為冷卻介質(zhì)。本發(fā)明中所提及的前述設(shè)備的換熱元件可采用列管、翅片管、蛇形管或螺旋槽管，或采用其他強(qiáng)化傳熱措施的管子或其他型式的中空腔體換熱元件。控制蒸發(fā)器13-1換熱面的壁面溫度稍高于煙氣酸露點(diǎn)溫度，或采用耐腐蝕的材料有效減輕煙氣的低溫腐蝕，能夠有效降低排煙溫度、避免煙氣低溫腐蝕的同時，高效回收煙氣余熱。本發(fā)明中未說明的設(shè)備及其備用系統(tǒng)、管道、儀表、閥門、保溫、具有調(diào)節(jié)功能旁路設(shè)施等采用公知的成熟技術(shù)進(jìn)行配套。設(shè)有與本發(fā)明系統(tǒng)配套的調(diào)控裝置，采用現(xiàn)有蒸汽朗肯循環(huán)發(fā)電廠、程氏循環(huán)發(fā)電廠或燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠的公知的成熟調(diào)控技術(shù)進(jìn)行配套，使布列頓-蒸汽朗肯-氨蒸汽朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置能經(jīng)濟(jì)、安全、高熱效率運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開如上，但它們并不是用來限定本發(fā)明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，自當(dāng)可作各種變化或潤飾，同樣屬于本發(fā)明之保護(hù)范圍。因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本申請的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種布列頓-蒸汽朗肯-氨蒸汽朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，該裝置包括蒸汽朗肯循環(huán)和氨蒸汽朗肯循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于: 空氣(35 )經(jīng)壓氣機(jī)(36 )送入燃燒設(shè)備(37 )，與進(jìn)入的燃料(38 )充分燃燒，生成的高溫?zé)煔膺M(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)(39),拖動燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)(41)發(fā)電,完成燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組布列頓循環(huán)；所述的燃?xì)廨啓C(jī)(39)排出的高溫?zé)煔?40)作為蒸汽朗肯循環(huán)系統(tǒng)的熱源降溫后排出； 所述的蒸汽朗肯循環(huán)中汽輪機(jī)(4)排出的乏汽(5)的壓力高于大氣壓力； 所述的蒸汽朗肯循環(huán)，是指由余熱鍋爐本體(I)出來的飽和蒸汽(2)，經(jīng)過熱器(3)形成過熱蒸汽(3-1)，送入汽輪機(jī)(4)帶動蒸汽發(fā)電機(jī)(21)發(fā)電；汽輪機(jī)(4)出來的乏汽(5)經(jīng)過熱器(9)或和冷凝蒸發(fā)器(10)，由氨蒸汽朗肯循環(huán)的氨冷卻形成凝結(jié)水(6)，凝結(jié)水(6)經(jīng)給水泵(7)、余熱鍋爐本體(I)再產(chǎn)生飽和蒸汽，從而形成蒸汽朗肯循環(huán)回路； 所述的氨蒸汽朗肯循環(huán)回路設(shè)有過熱器(9):氨液(11)經(jīng)氨液循環(huán)泵(12)、冷凝蒸發(fā)器(10)，產(chǎn)生的氨蒸汽經(jīng)過熱器(9)形成氨過熱蒸汽(16)，再進(jìn)入氨汽輪機(jī)(17)，拖動氨發(fā)電機(jī)(20)發(fā)電，從氨汽輪機(jī)(17)排出的乏汽經(jīng)氨冷凝器(18)冷卻形成氨液(11)，再進(jìn)入氨液循環(huán)泵(12)，從而形成氨蒸汽朗肯循環(huán)回路；或氨液(11)經(jīng)氨液循環(huán)泵(12)、氨蒸發(fā)器(14)，產(chǎn)生的氨蒸汽經(jīng)過熱器(9)形成氨過熱蒸汽(16)，再進(jìn)入氨汽輪機(jī)(17)，拖動氨發(fā)電機(jī)(20)發(fā)電，從氨汽輪機(jī)(17)排出的乏汽經(jīng)氨冷凝器(18)冷卻形成氨液(11)，再進(jìn)入氨液循環(huán)泵(12)，從而形成氨蒸汽朗肯循環(huán)回路；或氨液(11)經(jīng)氨液循環(huán)泵(12)、冷卻蒸發(fā)器(13)，產(chǎn)生的氨蒸汽經(jīng)過熱器(9)形成氨過熱蒸汽(16)，再進(jìn)入氨汽輪機(jī)(17)，拖動氨發(fā)電機(jī)(20)發(fā)電，從氨汽輪機(jī)(17) 排出的乏汽經(jīng)氨冷凝器(18)冷卻形成氨液(11)，再進(jìn)入氨液循環(huán)泵(12)，從而形成氨蒸汽朗肯循環(huán)回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于: 設(shè)有給水加熱器(10): 由余熱鍋爐本體(I)出來的飽和蒸汽(2)，經(jīng)過熱器(3)形成過熱蒸汽(3-1)，送入汽輪機(jī)(4)帶動蒸汽發(fā)電機(jī)(21)發(fā)電；汽輪機(jī)(4)出來的乏汽(5)經(jīng)過熱器(9)或和冷凝蒸發(fā)器(10)，由氨蒸汽朗肯循環(huán)的氨冷卻形成凝結(jié)水(6)，凝結(jié)水(6)經(jīng)給水泵(7)、給水加熱器(8)、余熱鍋爐本體(I)再產(chǎn)生飽和蒸汽，從而形成蒸汽朗肯循環(huán)回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于: 設(shè)有回?zé)崞?15): 冷凝蒸發(fā)器(10)、氨蒸發(fā)器(14)、冷卻蒸發(fā)器(13)的部分或全部蒸發(fā)器產(chǎn)生的貧液經(jīng)回?zé)崞?15)、返流管線(19)，回到氨冷凝器(18);或氨液(11)經(jīng)氨液循環(huán)泵(12)、回?zé)崞?15)、或和冷凝蒸發(fā)器(10)、或和氨蒸發(fā)器(14)、或和冷卻蒸發(fā)器(13)的部分或全部產(chǎn)生氨蒸汽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于: 設(shè)有乏汽回?zé)崞?22): 氨液(11)經(jīng)氨液循環(huán)泵(12)、氨蒸發(fā)器(14)產(chǎn)生的氨蒸汽經(jīng)乏汽回?zé)崞?22)、過熱器(9)、氨汽輪機(jī)(17)、乏汽回?zé)崞?22)、氨蒸發(fā)器(14)、氨冷凝器(18)形成氨液(11)，再進(jìn)入氨液循環(huán)泵(12)，從而形成氨蒸汽朗肯循環(huán)回路；或氨液(11)經(jīng)氨液循環(huán)泵(12)、冷凝蒸發(fā)器(10)產(chǎn)生的氨蒸汽經(jīng)乏汽回?zé)崞?22)、過熱器(9)、氨汽輪機(jī)(17)、乏汽回?zé)崞?22)、冷凝蒸發(fā)器(10)、氨冷凝器(18)形成氨液(11)，再進(jìn)入氨液循環(huán)泵(12)，從而形成氨蒸汽朗肯循環(huán)回路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的裝置，其特征在于: 所述的冷卻蒸發(fā)器(13)中的煙氣跟氨液(11)采用分離式換熱方式:冷卻蒸發(fā)器(13)包括蒸發(fā)器(13-1)、冷凝器(13-2)，其中蒸發(fā)器(13-1)布置于煙道(23)中，冷凝器(13-2)布置于煙道(23)外；相變工質(zhì)在蒸發(fā)器(13-1)中吸收煙氣的熱量產(chǎn)生飽和蒸汽，飽和蒸汽在冷凝器(13-2)中作為氨液的熱源，通過冷凝器(13-2)與氨液(11)間壁式換熱，冷卻后形成凝結(jié)液再由蒸發(fā)器(13-1)，吸收煙氣的熱量再產(chǎn)生蒸汽，從而形成相變工質(zhì)的內(nèi)循環(huán)回路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于: 設(shè)有補(bǔ)給水系統(tǒng):蒸餾水箱(25)中的蒸餾水(24)，經(jīng)補(bǔ)水泵(26)、常溫除氧器(27)補(bǔ)入蒸汽朗肯循環(huán)系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于: 設(shè)有混合床(23):蒸餾水箱(25)中的蒸餾水(24)，經(jīng)補(bǔ)水泵(26)、常溫除氧器(27)、混合床(28)除鹽后補(bǔ)入蒸汽朗肯循環(huán)系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于: 所述的過熱器(3)、給水加熱器(8)、過熱器(9)、冷凝蒸發(fā)器(10)、冷卻蒸發(fā)器(13)、氨蒸發(fā)器(14)、回?zé)崞?15)、乏汽回?zé)崞?22)可分別設(shè)置一個或多個，采用串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)方式連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于: 本發(fā)明同樣適用于奧圖循環(huán)-蒸汽朗肯-氨蒸汽朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置、斯特林循環(huán)-蒸汽朗肯-氨蒸汽朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種布列頓-蒸汽朗肯-氨蒸汽朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，采用燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組的排氣作為蒸汽朗肯循環(huán)的熱源，蒸汽朗肯循環(huán)中的凝汽器作為低溫端卡琳娜循環(huán)的蒸發(fā)器，凝汽器采用正壓運(yùn)行方式，高效回收高溫端蒸汽的汽化潛熱用于發(fā)電，從而將布列頓-蒸汽朗肯-卡琳娜循環(huán)復(fù)合在一起并形成可實(shí)施的聯(lián)合循環(huán)裝置，采用氨水混合物與煙氣間接換熱的方法，解決了卡琳娜循環(huán)機(jī)組安全運(yùn)行的難題。聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置發(fā)電過程產(chǎn)生的污染較傳統(tǒng)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)減少達(dá)70%以上。本發(fā)明既可用于現(xiàn)有機(jī)組的節(jié)能改造，也可用于新建機(jī)組的設(shè)計(jì)、建造，特別適宜于缺水地區(qū)、缺電等地區(qū)的新建、擴(kuò)建、改建發(fā)電機(jī)組，經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)保效益顯著。
文檔編號F01K23/02GK103089350SQ201310029378
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月27日
發(fā)明者王海波 申請人:南京瑞柯徠姆環(huán)?？萍加邢薰?br>