低碳节能发电系统的制作方法

1.本实用新型涉及发电系统，尤其涉及一种低碳节能发电系统。


背景技术：

2.大力发展清洁能源已经成为全球共识，风能、太阳能、生物质等作为新型的发电能源，已经在世界范围内得到广泛认可，并积极推广建设。然而，虽具有清洁、无限量等优点，但存在受环境影响大、容量小、独立向负荷提供可靠供电的能力弱、对电网波动大等问题，因此，目前的发电系统，仍然以燃煤发电、水力发电等传统发电系统作为主要发电方式。对于传统的燃煤发电而言，其主要问题在于污染严重，能源利用率低，例如大量的高温烟气直接排放，导致能量的浪费。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的目的在于提出一种低碳节能发电系统。
4.为实现上述目的，根据本实用新型实施例的低碳节能发电系统，包括：
5.第一热交换器；
6.第二热交换器，所述第二热交换器与所述第一热交换器串联连接在废气排放通道上，且所述第二热交换器位于所述第一热交换器在废气排出方向的后方；
7.动力泵，所述动力泵的出口通过第一支路连接至所述第一热交换器，以通过所述第一热交换器将所述废气排放通道流出的废气与所述第一支路供给的工作流体进行换热，所述动力泵的出口还通过第二支路连接至所述第二热交换器，以通过所述第二热交换器将所述第一热交换器流出的废气与所述第二支路供给的工作流体进行换热；
8.高压涡轮机，所述高压涡轮机与所述第一热交换器连接，以利用所述第一热交换器换热后的工作流体驱动所述高压涡轮机工作；
9.低压涡轮机，所述低压涡轮机与所述第二热交换器连接，以利用所述第二热交换器换热后的工作流体驱动所述低压涡轮机工作；
10.发电机，所述发电机与所述高压涡轮机连接，以通过所述高压涡轮机驱动所述发电机发电，所述动力泵与所述低压涡轮机连接，以通过所述低压涡轮机驱动所述动力泵工作。
11.根据本实用新型实施例提供的低碳节能发电系统，通过对燃煤发电厂排出的高温废气进行再利用，通过一部分工作流体与废气进行换热，然后驱动高压涡轮机工作，高压涡轮机驱动发电机发电，同时，另一部分工作流体与废气进行换热，驱动低压涡轮机公工作，低压涡轮机驱动动力泵工作，实现工作流体的输送，如此，可以有效地利用高温废气进行发电，进一步提高燃煤发电厂长的能源利用率，在节能减排方面能够起到良好效果。
12.另外，根据本实用新型上述实施例的低碳节能发电系统还可以具有如下附加的技术特征：
13.根据本实用新型的一个实施例，还包括：
14.组合热交换器，所述组合热交换器的冷介质入口连接至介质源，所述组合热交换器的冷介质出口连接至热电联产系统；
15.所述高压涡轮机和所述低压涡轮机共同连接至所述组合热交换热器的热介质入口，所述组合热交换热器的热介质出口连接至所述动力泵的入口。
16.根据本实用新型的一个实施例，还包括：
17.第一同流换热器，所述第一同流换热器连接在所述第一支路上；
18.第二同流换热器，所述第二同流换热器连接在所述第二支路上；
19.所述高压涡轮机和低压涡轮机经由串联的所述第一同流换热器、第二同流换热器后与所述组合换热器的热介质入口连接，以通过所述第一支路的工作流体、第二支路的工作流体与所述高压涡轮机和低压涡轮机排出的工作流体进行热交换。
20.根据本实用新型的一个实施例，还包括：
21.第三热交换器，所述第三热交换器连接在所述废气排放通道上；
22.所述组合热交换器的冷介质出口还连接至所述第三热交换器，所述第三热交换器连接至所述热电联产系统，以通过所述第三热交换器将所述第二热交换器排出的废气与所述组合热交换器排出的冷介质进行热交换。
23.根据本实用新型的一个实施例，还包括加热器，所述组合热交换器的冷介质出口和/或所述第三热交换器通过所述加热器连接至所述热电联产系统。
24.根据本实用新型的一个实施例，所述第三热交换器在废气排出方向上位于所述第二热交换器的后方，或者位于所述第一热交换器和所述第二热交换器之间。
25.根据本实用新型的一个实施例，所述工作流体为超临界二氧化碳。
26.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
28.图1是本实用新型实施例低碳节能发电系统的结构示意图；
29.附图标记：
30.10、第一热交换器；
31.11、第二热交换器；
32.12、第三热交换器；
33.13、高压涡轮机；
34.14、低压涡轮机；
35.15、动力泵；
36.16、发电机；
37.17、组合热交换器；
38.18、热电联产系统；
39.19、第一同流换热器；
40.20、第二同流换热器。
41.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
42.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
43.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”“轴向”、“周向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
44.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
45.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
46.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
47.下面参照附图详细描述本实用新型实施例的低碳节能发电系统。
48.参照图1所示，根据本实用新型实施例提供的低碳节能发电系统，包括第一热交换器10、第二热交换器11、动力泵15、高压涡轮机13、低压涡轮机14及发电机16。
49.具体地，第二热交换器11与第一热交换器10串联连接在废气排放通道上，且所述第二热交换器11位于所述第一热交换器10在废气排出方向的后方。废气排放通道可以连接至燃煤发电厂的锅炉，锅炉排出的高温废气可以排入至废气排放通道，将第一热交换器10和第二热交换器11串联连接在废气排放通道上，可以使得高温废气能够依次经过第一热交
换器10和第二热交换器11。
50.动力泵15的出口通过第一支路连接至所述第一热交换器10，以通过所述第一热交换器10将所述废气排放通道流出的废气与所述第一支路供给的工作流体进行换热，所述动力泵15的出口还通过第二支路连接至所述第二热交换器11，以通过所述第二热交换器11将所述第一热交换器10流出的废气与所述第二支路供给的工作流体进行换热。
51.也就是说，动力泵15可以提供工作流体，一部分工作流体可以通过第一支路进入第一热交换器10与废气进行热交换，形成第一高温工作流体，另一部分工作流体可以通过第二支路进入第二热交换器11与第一热交换器10流出的废气进行热交换，形成第二高温工作流体，且第一高温工作流体的温度高于第二高温工作流体的温度。
52.高压涡轮机13与所述第一热交换器10连接，以利用所述第一热交换器 10换热后的工作流体驱动所述高压涡轮机13工作。低压涡轮机14与所述第二热交换器11连接，以利用所述第二热交换器11换热后的工作流体驱动所述低压涡轮机14工作。
53.发电机16与所述高压涡轮机13连接，以通过所述高压涡轮机13驱动所述发电机16发电，所述动力泵15与所述低压涡轮机14连接，以通过所述低压涡轮机14驱动所述动力泵15工作。
54.也就是说，第一高温工作流体可以进入至高压涡轮机13，进而驱动高压涡轮机13工作，而高压涡轮机13连接发电机16，因此，可以驱动发电机16 发电。第二高温工作流体可以进入至动力泵15，进而驱动动力泵15工作，利用动力泵15持续的输送工作流体。
55.根据本实用新型实施例提供的低碳节能发电系统，通过对燃煤发电厂排出的高温废气进行再利用，通过一部分工作流体与废气进行换热，然后驱动高压涡轮机13工作，高压涡轮机13驱动发电机16发电，同时，另一部分工作流体与废气进行换热，驱动低压涡轮机14公工作，低压涡轮机14驱动动力泵15工作，实现工作流体的输送，如此，可以有效地利用高温废气进行发电，进一步提高燃煤发电厂长的能源利用率，在节能减排方面能够起到良好效果。
56.在本实用新型的一些实施例中，该低碳节能发电系统还包括组合热交换器17，所述组合热交换器17的冷介质入口连接至介质源，所述组合热交换器 17的冷介质出口连接至热电联产系统18。所述高压涡轮机13和所述低压涡轮机14共同连接至所述组合热交换热器的热介质入口，所述组合热交换热器的热介质出口连接至所述动力泵15的入口。
57.也就是说，高压涡轮机13、低压涡轮机14的出口经由组合热交换器17 连接至动力泵15的入口，进而形成封闭循环回路，而组合热交换器17连接至介质源，可以通入冷介质，如此，高压涡轮机13和低压涡轮机14排出的工作流体流入至组合热交换器17与冷介质进行换热，换热后的工作流体温度降低并流入至动力泵15，通过动力泵15再次送入至第一支路和第二支路，实现工作流体的封闭式循环，提高了系统的效率。此外，对于换热后的冷介质被加热并进入至热电联产系统18，进一步提高了热量的回收利用率。
58.在本实用新型的一个实施例中，该低碳节能发电系统还包括第一同流换热器19及第二同流换热器20，第一同流换热器19连接在所述第一支路上。第二同流换热器20连接在所述第二支路上。
59.高压涡轮机13和低压涡轮机14经由串联的所述第一同流换热器19、第二同流换热器20后与所述组合换热器的热介质入口连接，以通过所述第一支路的工作流体、第二支路
的工作流体与所述高压涡轮机13和低压涡轮机14 排出的工作流体进行热交换。
60.如上所述，第一高温工作流体流入至高压涡轮机13，以驱动高压涡轮机 13工作，第二高温工作流体进入至低压涡轮机14，以驱动低压涡轮机14工作，而从高压涡轮机13和低压涡轮机14流出的工作流体还具有相对较高的温度，因此，为了进一步提高热量利用率，可以将高压涡轮机13、低压涡轮机14的出口共同连接至第一同流换热器19，第一同流换热器19连接至第二同流换热器20，第二同流换热器20再连接至组合热交换器17，如此，动力泵15可以将一部分工作流体输送至第一同流换热器19，实现与高压涡轮机 13、低压涡轮机14的出口排除的工作流体进行热交换，对这部分工作流体进行预热，而另一部分工作流体输送至第二同流换热器20，实现与第一同流换热器19流出的工作流体进行热交换，对这部分工作流体进行预热，预热后的两部分工作流体再分别进入至第一热交换器10、第二热交换器11，本实施例中，通过对工作流体的预热，可以实现热能的回收利用，也使得被送入至高压涡轮机13、低压涡轮机14的工作流体具有相对更高的温度，高压涡轮机 13和低压涡轮机14工作效率更高。
61.在本实用新型的一个实施例中，该低碳节能发电系统还包括第三热交换器12，所述第三热交换器12连接在所述废气排放通道上。组合热交换器17 的冷介质出口还连接至所述第三热交换器12，所述第三热交换器12连接至所述热电联产系统18，以通过所述第三热交换器12将所述第二热交换器11排出的废气与所述组合热交换器17排出的冷介质进行热交换。
62.也就是说，组合热交换器17还连接至第三热交换器12，组合热交换器 17中与工作流体热交换之后的冷介质，再进一步进入至第三热交换器12中与废气进行热交换，进一步加热冷介质，使得冷介质的温度进一步升高，再送入至热电联产系统18，如此，对废气的热量利用更加充分，并且，也确保进入至热电联产系统18的冷介质的温度更高。
63.较佳地，该低碳节能发电系统还包括加热器，所述组合热交换器17的冷介质出口和/或所述第三热交换器12通过所述加热器连接至所述热电联产系统18，如此，由于通过换热后的冷介质可能无法达到热电联产系统18的温度要求，所以，通过加热器对冷介质进一步加热，可以使得其能够满足热电联产系统18的温度要求。
64.可以理解的是，第三热交换器12在废气排出方向上位于所述第二热交换器的后方，或者位于所述第一热交换器10和所述第二热交换器11之间，具体可以根据需要配置。
65.更有有利地，工作流体为超临界二氧化碳，以二氧化碳为循环的工作流体，具有热电转换效率高、动力设备和系统体积小、灵活性好等特点，应用在燃煤发电厂的废气热能回收发电的场景中，具有非常显著的优势。
66.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
67.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，
凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。