一种联合循环发电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种联合循环发电系统，通过将换热系统划分为高温的超临界二氧化碳循环换热区和低温的朗肯循环换热区，并分别对应这两个换热区设置超临界二氧化碳循环发电系统和朗肯循环发电系统。通过超临界二氧化碳循环和朗肯循环耦合后，超临界二氧化碳和蒸汽分别利用了热源温度临界值的高温区和低温区，两个循环发电系统均运行于最佳的温度区间。相比于单独蒸汽循环的发电效率更高，相比于单独超临界二氧化碳循环，增加了热源利用温度差，降低了余热利用领域的余热损失和储热发电领域的储热系统成本。域的储热系统成本。域的储热系统成本。

【技术实现步骤摘要】
一种联合循环发电系统


[0001]本技术属于热发电
，尤其涉及一种联合循环发电系统。

技术介绍

[0002]超临界二氧化碳(Supercritical carbon dioxide,SCO2)布雷顿循环在1968年由Angelino G等提出，但限于当时的材料等技术水平无法在工程上实现。随着现有技术的不断进步，超临界二氧化碳循环在工程上的实现成为可能。近年来国内外学者进行了大量超临界二氧化碳循环发电系统的研究。研究结果表明，对于550℃以下的热源温度，蒸汽朗肯循环的效率高于超临界二氧化碳循环；而当热源温度区间位于550℃以上时，超临界二氧化碳循环的效率明显高于朗肯循环和其他布雷顿循环。
[0003]但是由于超临界二氧化碳是闭式布雷顿循环，且整个循环处于临界点之上，导致超临界二氧化碳透平的排气温度较高，热源的利用温差不大。另外，为进一步提高超临界二氧化碳的发电效率，增加再热系统是最简单有效的方法之一。但是增加再热系统后，高低压透平的平均排气温度进一步提高，进一步降低了热源的利用温差。研究表明，当超临界二氧化碳透平进气温度为700℃时，透平排气温度高达500℃，热源的最低利用温度也须达到500℃以上。当增加再热系统后，热源的平均最低利用温差提高了近80℃。因此，当超临界二氧化碳循环应用于余热利用领域时，会大幅增加余热损失；当应用于储热发电领域时，会增加储热系统成本。

技术实现思路

[0004]本技术要解决的技术问题是提供一种联合循环发电系统，以解决现有超临界二氧化碳循环余热损失高和储热系统成本高的问题。
[0005]为解决上述问题，本技术实施例的技术方案为：
[0006]本技术的一种联合循环发电系统，包括超临界二氧化碳循环发电系统、朗肯循环发电系统和换热系统；
[0007]所述换热系统包括沿热源流动方向设置的超临界二氧化碳循环换热区和朗肯循环换热区；
[0008]所述超临界二氧化碳循环发电系统包括第一换热部，所述第一换热部设置在超临界二氧化碳循环换热区；
[0009]所述朗肯循环发电系统包括第二换热部，所述第二换热部设置在朗肯循环换热区。
[0010]超临界二氧化碳循环发电系统通过第一换热部在超临界二氧化碳循环换热区内获取热源热量；朗肯循环发电系统通过第二换热部在朗肯循环换热区内获取热源热量。
[0011]在本技术的一实施例中，所述超临界二氧化碳循环发电系统沿超临界二氧化碳流通方向包括依次连通的所述第一换热部、超临界二氧化碳发电透平、回热器、冷却器和压缩机。
[0012]在本技术的一实施例中，所述回热器包括相互连通的高温回热器和低温回热器。
[0013]在本技术的一实施例中，所述压缩机包括相互连通的主压缩机和再压缩机。
[0014]在本技术的一实施例中，所述超临界二氧化碳循环发电系统包括沿热源流动方向设置的第一主换热部和第一再换热部；所述超临界二氧化碳发电透平包括高压发电透平和低压发电透平；
[0015]沿超临界二氧化碳流动方向，所述第一主换热部、所述高压发电透平、所述第一再换热部和所述低压发电透平依次连通。
[0016]在本技术的一实施例中，所述朗肯循环发电系统沿蒸汽流动方向包括依次连通的所述第二换热部、蒸汽发电透平、凝汽器和给水泵；
[0017]其中，所述给水泵的输出端与第二换热部的输入端连通。
[0018]在本技术的一实施例中，所述朗肯循环发电系统还包括蒸汽回热器，所述蒸汽回热器设置于所述给水泵与第二换热部之间。
[0019]在本技术的一实施例中，所述换热系统内朗肯循环换热区热源入口温度为450℃～650℃。
[0020]在本技术的一实施例中，所述超临界二氧化碳发电透平、所述主压缩机、所述再压缩机和所述朗肯循环发电系统的蒸汽发电透平采用同轴布置。
[0021]本技术实施例由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
[0022]1、本技术实施例通过将换热系统划分为高温的超临界二氧化碳循环换热区和低温的朗肯循环换热区，并分别对应这两个换热区设置超临界二氧化碳循环发电系统和朗肯循环发电系统。通过超临界二氧化碳循环和朗肯循环耦合后，超临界二氧化碳和蒸汽分别利用了热源温度临界值的高温区和低温区，两个循环发电系统均运行于最佳的温度区间。相比于单独蒸汽循环的发电效率更高，相比于单独超临界二氧化碳循环，增加了热源利用温度差，降低了余热利用领域的余热损失和储热发电领域的储热系统成本。
[0023]2、超临界二氧化碳再压缩循环可以增加多级再热进一步提高发电效率，但同时也会导致超临界二氧化碳循环的利用温度进一步上移，导致多级再热系统难以实现。本技术通过耦合朗肯循环发电系统后，多级再热后端的余热可通过朗肯循环完全利用，在确保不增加余热利用领域的余热损失和储热发电领域的储热系统成本的同时进一步提高发电效率。
[0024]3、本技术设置第一主换热部和第一再换热部，并将超临界二氧化碳发电透平设置为高压发电透平和低压发电透平，可以进一步提高联合循环的发电效率。
[0025]4、本技术将蒸汽发电透平、超临界二氧化碳发电透平、主压缩机和再压缩机的转动部分设置为同一转轴，使得两个发电透平处的转动可直接传递至主压缩机和再压缩机，使得两个压缩机无需设置额外的动力源，节约能源；同时，两个发电透平可互相助力，使得发电效率进一步提高。
附图说明
[0026]图1为本技术的联合循环发电系统的示意图；
[0027]图2为本技术的联合循环发电系统的一种优选方案的示意图
[0028]图3为本技术的联合循环发电系统的另一种优选方案的示意图。
[0029]附图标记说明：101：超临界二氧化碳发电透平；101a：高压发电透平；101b：低压发电透平；102：回热器；1021：高温回热器；1022：低温回热器；103：冷却器；104：压缩机；1041：主压缩机；1042：再压缩机；105：第一换热部；105a：第一主换热部；105b：第一再换热部；201：蒸汽发电透平；202：凝汽器；203：给水泵；204：蒸汽回热器；205：第二换热部；3：换热系统；301：超临界二氧化碳循环换热区；302：朗肯循环换热区。
具体实施方式
[0030]以下结合附图和具体实施例对本技术提出的一种联合循环发电系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本技术的优点和特征将更清楚。
[0031]实施例一
[0032]参看图1，在一个实施例中，一种联合循环发电系统，包括超临界二氧化碳循环发电系统、朗肯循环发电系统和换热系统3。
[0033]其中，换热系统3包括沿热源流动方向设置的超临界二氧化碳循环换热区301和朗肯循环换热区302。超临界二氧化碳循环发电系统包括第一换热部105，第一换热部105设于超临界二氧化碳循环换热区301并与换热系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种联合循环发电系统，其特征在于，包括超临界二氧化碳循环发电系统、朗肯循环发电系统和换热系统(3)；所述换热系统(3)包括沿热源流动方向设置的超临界二氧化碳循环换热区(301)和朗肯循环换热区(302)；所述超临界二氧化碳循环发电系统包括第一换热部(105)，所述第一换热部(105)设置在超临界二氧化碳循环换热区(301)；所述朗肯循环发电系统包括第二换热部(205)，所述第二换热部(205)设置在朗肯循环换热区(302)。2.如权利要求1所述的联合循环发电系统，其特征在于，所述超临界二氧化碳循环发电系统沿超临界二氧化碳流动方向包括依次连通的所述第一换热部(105)、超临界二氧化碳发电透平(101)、回热器(102)、冷却器(103)和压缩机(104)。3.如权利要求2所述的联合循环发电系统，其特征在于，所述回热器(102)包括相互连通的高温回热器(1021)和低温回热器(1022)。4.如权利要求2所述的联合循环发电系统，其特征在于，所述压缩机(104)包括相互连通的主压缩机(1041)和再压缩机(1042)。5.如权利要求2所述的联合...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐亚平，周楷，俞明锋，周宇，戈晓闻，余志勇，
申请(专利权)人：浙江可胜技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：