熱力發電系統的製作方法
2023-06-10 22:58:36 1
熱力發電系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種熱力發電系統，屬於熱力發電領域。該熱力發電系統包括換熱裝置、作功裝置和工質循環裝置，其中，所述換熱裝置由多個不同等級的熱源提供熱能。所述熱源分為一級熱源、二級熱源和三級熱源，所述一級熱源為用於使蒸汽過熱的熱源，二級熱源為用於使水蒸發的熱源，三級熱源為用於給水加熱或預熱燃料及助燃物的熱源。本發明的技術方案能夠降低熱力發電系統中高溫熱能的火用損失，並促進低溫熱能的充分利用。
【專利說明】熱力發電系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及熱力發電領域，特別是指一種熱力發電系統。
【背景技術】
[0002]現有技術中，如圖1所示，在基於郎肯循環的熱力發電系統中，在鍋爐或換熱器內一般是由單一熱源完成給水加熱、蒸發和過熱的過程。由於受工質熱物理特性等的影響(主要是對溫度和熱量的不同需求)，整個過程存在熱能的高質低用的情況，使得火用損失較大，一般可達25%?30%。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題是提供一種熱力發電系統，能夠降低熱力發電系統中高溫熱能的火用損失，並促進低溫熱能的充分利用。
[0004]為解決上述技術問題，本發明的實施例提供技術方案如下:
[0005]一方面，提供一種熱力發電系統，包括換熱裝置、作功裝置和工質循環裝置，其中，所述換熱裝置由多個不同等級的熱源提供熱能。
[0006]進一步地，上述方案中，所述熱源分為一級熱源、二級熱源和三級熱源，所述一級熱源為用於使蒸汽過熱的熱源，二級熱源為用於使水蒸發的熱源，三級熱源為用於給水加熱或預熱燃料及助燃物的熱源。
[0007]進一步地，上述方案中，所述換熱裝置所需的熱能由一級熱源、二級熱源和三級熱源複合而成；或
[0008]所述換熱裝置所需的熱能由一級熱源和二級熱源複合而成；或
[0009]所述換熱裝置所需的熱能由一級熱源和三級熱源複合而成；或
[0010]所述換熱裝置所需的熱能由二級熱源和三級熱源複合而成。
[0011]進一步地，上述方案中，每一級熱源為單個熱源或由多個熱源組合而成。
[0012]進一步地，上述方案中，所述熱源來源包括但不限於化石燃料、廢棄或伴生可燃物、生物質燃料、人工製成可燃物、太陽能、核能和餘熱。
[0013]進一步地，上述方案中，所述作功裝置採用單臺汽輪發電機或多臺汽輪發電機。
[0014]進一步地，上述方案中，所述作功裝置採用單壓系統、多壓系統或閃蒸系統。
[0015]進一步地，上述方案中，所述作功裝置採用簡單循環、回熱循環或再熱循環。
[0016]進一步地，上述方案中，所述作功裝置為雙工質並行循環。
[0017]進一步地，上述方案中，所述熱力發電系統的工作介質包括但不限於水。
[0018]本發明的實施例具有以下有益效果:
[0019]上述方案中，在熱源側對不同等級的熱源進行複合，採用多級熱源對口換熱的方法，分別完成蒸汽過熱、蒸發、給水加熱或預熱燃料及助燃物，同時，在工質側採用一個或多個參數等級的複合循環。本發明的技術方案根據工質的吸熱特性，利用較低溫度(合適溫度)的熱能置換單級熱源熱力發電系統中被高質低用的熱能，對被置換出的較高溫度的熱能進行高質高用或用來帶動較低溫度熱能的充分利用。在降低單級熱源熱能動力循環中由於高質低用導致火用損失較大的問題的同時，也可促進中、低溫熱能的充分利用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為現有技術單一熱源熱力發電系統中的換熱裝置的示意圖；
[0021]圖2為本發明實施例熱力發電系統的結構示意圖；
[0022]圖3為本發明實施例熱力發電系統換熱裝置由多個等級熱源複合組成的示意圖。【具體實施方式】
[0023]為使本發明的實施例要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。
[0024]本發明的實施例針對現有技術中熱力發電系統一般是由單一熱源完成給水加熱、蒸發和過熱的過程，使得火用損失較大，並且中、低溫熱能熱電轉換效率低、難以充分利用的問題，提供一種熱力發電系統，能夠降低單一熱源熱力發電系統中高溫熱能的火用損失，並促進低溫熱能的充分利用。
[0025]本發明實施例提供了一種熱力發電系統，包括換熱裝置、作功裝置和工質循環裝置，其中，所述換熱裝置由多個不同等級的熱源提供熱能。
[0026]常規單一熱源熱力發電系統主要由三大部分構成，一是燃燒、熱源放熱及工質吸熱部分(以下簡稱換熱部分)，主要由鍋爐、換熱器等設備組成；二是工質放熱、作功部分(以下簡稱作功部分)，主要由汽輪發電機組組成；三是工質壓縮及循環部分(以下簡稱工質循環部分)，主要由給水泵、除氧器、給水加熱器等設備組成；各設備之間通過相應管路連接。
[0027]如圖2所示，本發明的熱力發電系統由換熱裝置、作功裝置和工質循環裝置構成，其中A區為換熱裝置，B區為作功裝置，C區為工質循環裝置。各裝置在熱力發電系統中的功能與常規單一熱源熱力發電系統相同，各裝置之間用相應管路連接。
[0028]一般情況下，人們將熱能按照溫度不同分為三類:700°C以上的高溫熱能、350°C?700°C左右的中溫熱能和300°C以下的低溫熱能。在本發明的熱力發電系統中，根據工質的吸熱特性，為實現梯級利用和便於闡述，對熱源採用了新的分級方法，分級的標準不僅看熱源的溫度，也要看工質的吸熱溫度，而工質的吸熱溫度取決於熱力發電系統參數的設置，它以熱功轉換火用損失更小、熱量被充分利用、系統發電量更高為原則設定。
[0029]其中，熱源的等級不是指熱源的個數，而是指某一溫度區間。在實際應用中，可能會出現某一級熱源的熱量與工質的同級吸熱量不完全匹配的情況，此時需要上一級熱源給予補充。另外當工質側參數變化時，相應級熱源的溫度區間也會隨之變化，因此，某一級的熱源溫度區間不是固定的。
[0030]每一級熱源可以是單個熱源，也可以是由多個熱源組合而成。進一步地，熱源的等級不僅與熱源溫度有關，也與工質的吸熱溫度有關。在選擇了合適的工質側參數後，根據工質側的需求，可以按「溫度對口」的原則對熱源進行分級，並配置熱源。具體地，本發明將熱源分為一級熱源、二級熱源和三級熱源，本發明熱力發電系統的工作介質包括但不限於水，所述一級熱源可以為用於使蒸汽過熱的熱源，二級熱源可以為用於使水蒸發的熱源，三級熱源可以為用於給水加熱或預熱燃料及助燃物的熱源。同一級熱源可以來源不同，也可以溫度不同。所述熱源來源包括但不限於化石燃料、廢棄或伴生可燃物、生物質燃料、人工製成可燃物、太陽能、核能和各類餘熱。
[0031]具體地，如圖3所示，本發明實施例中，換熱裝置所需的熱能可以由一級熱源、二級熱源和三級熱源複合而成。進一步地，換熱裝置所需的熱能還可以由一級熱源和二級熱源複合而成；或由一級熱源和三級熱源複合而成；或由二級熱源和三級熱源複合而成。如圖3所示，換熱裝置可以是一體式(組合式)，也可以是分體式。由不同等級和/或不同種類的熱源複合在一起，完成向工質的傳熱過程，由於熱源來源的不同，換熱裝置所涉及的設備包括有以各種可燃物為一次能源的鍋爐、太陽能集熱器、各種餘熱換熱器、核能中的壓水堆一迴路等，各設備之間用相應管路連接。
[0032]一般情況下，圖1中過熱段出口 A點溫度高於圖3中過熱段出口 a點溫度，同樣，圖1中蒸發段出口 B點溫度高於圖3中蒸發段出口 bl點和b2點溫度，這是本發明多級熱源熱力發電系統火用效率高的根本原因。由於使用了合適溫度(較低溫度)的熱源來代替原來單一熱源系統中被「高質低用」的熱能，這部分被「置換」出的高溫熱能一方面可按照「溫度對口 」的原則用於與工質側溫度參數較高的工質換熱，另一方面可作為低溫熱源的「驅動」熱源，與低溫熱源組合，構成另一個多級熱源複合的熱力發電系統，解決單一低溫熱源熱力發電系統中高溫熱能不足或缺失，導致低溫熱能難以用來發電的問題。
[0033]本發明熱力發電系統的複合循環，既包括熱源側的複合，也包括工質側的複合。熱源側的複合是指根據工質側的需求對應使用不同級的熱源，將多級熱源複合在一個熱能動力循環系統中。工質側的複合是指在工質側採用一級或多級參數，與熱源側相配合實現梯級利用和充分利用。本發明實施例可以以水作為工作介質，也可以以其它物質(如低沸點工質)作為工作介質，還可以同時採用兩種不同的工作介質。
[0034]本發明熱力發電系統的作功裝置既可以採用單壓系統，也可以採用多壓系統或閃蒸系統。作功裝置可以採用一級或多級參數構成循環，當採用不同參數等級構成循環時，工質循環裝置採用不同壓力等級的給水系統。進一步地，當熱力發電系統採用兩種不同的工作介質時，作功裝置為雙工質並行循環，另外，作功裝置還可根據熱源情況選擇採用或不採用回熱循環、再熱循環。
[0035]作功裝置的主要設備為汽輪發電機組，機組可以是單臺汽輪發電機，也可以是多臺汽輪發電機。
[0036]本發明的熱力發電系統，在熱源側對不同等級的熱源進行複合，採用多級熱源對口換熱的方法，分別完成蒸汽過熱、蒸發、給水加熱或預熱燃料及助燃物，同時，在工質側採用一個或多個參數等級的複合循環。本發明的技術方案根據工質的吸熱特性，利用較低溫度(合適溫度)的熱能置換單級熱源熱力發電系統中被高質低用的熱能，對被置換出的較高溫度的熱能進行高質高用或用來帶動較低溫度熱能的充分利用。在降低單級熱源熱能動力循環中由於高質低用導致火用損失較大的問題的同時，也可促進中、低溫熱能的充分利用。
[0037]以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種熱力發電系統，包括換熱裝置、作功裝置和工質循環裝置，其特徵在於，所述換熱裝置由多個不同等級的熱源提供熱能。
2.根據權利要求1所述的熱力發電系統，其特徵在於，所述熱源分為一級熱源、二級熱源和三級熱源，所述一級熱源為用於使蒸汽過熱的熱源，二級熱源為用於使水蒸發的熱源，三級熱源為用於給水加熱或預熱燃料及助燃物的熱源。
3.根據權利要求2所述的熱力發電系統，其特徵在於， 所述換熱裝置所需的熱能由一級熱源、二級熱源和三級熱源複合而成；或 所述換熱裝置所需的熱能由一級熱源和二級熱源複合而成；或 所述換熱裝置所需的熱能由一級熱源和三級熱源複合而成；或 所述換熱裝置所需的熱能由二級熱源和三級熱源複合而成。
4.根據權利要求2所述的熱力發電系統，其特徵在於，每一級熱源為單個熱源或由多個熱源組合而成。
5.根據權利要求2所述的熱力發電系統，其特徵在於，所述熱源來源包括但不限於化石燃料、廢棄或伴生可燃物、生物質燃料、人工製成可燃物、太陽能、核能和餘熱。
6.根據權利要求2所述的熱力發電系統，其特徵在於，所述作功裝置採用單臺汽輪發電機或多臺汽輪發電機。
7.根據權利要求2所述的熱力發電系統，其特徵在於，所述作功裝置採用單壓系統、多壓系統或閃蒸系統。
8.根據權利要求2所述的熱力發電系統，其特徵在於，所述作功裝置採用簡單循環、回熱循環或再熱循環。
9.根據權利要求2所述的熱力發電系統，其特徵在於，所述作功裝置為雙工質並行循環。
10.根據權利要求2所述的熱力發電系統，其特徵在於，所述熱力發電系統的工作介質包括但不限於水。
【文檔編號】F03G6/06GK103967546SQ201310028485
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月25日 優先權日:2013年1月25日
【發明者】劉英平 申請人:劉英平