[发明专利]一种利用中低压蒸汽进行二级发电的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及中低压蒸汽发电的技术领域，尤其涉及一种利用中低压蒸汽进行二级发电的系统及方法。

背景技术

我国正处于工业化、城镇化快速发展阶段，社会发展对能源需求和环境保护的矛盾日益突出；因此，现阶段，国家政策加大了对节能、环保的支持力度，节能、环保的重大意义已得到社会的广泛认可。在我国，余热发电技术是一门新兴技术，利用工业余热回收的中低压蒸汽发电正处于起步阶段，我国工矿企业有很多的余热锅炉，每年产生大量的低品质饱和蒸汽和湿蒸汽，除少量的生活用汽和冬季采暖用外，大部份没有充分利用。目前，中低压蒸汽发电系统存在余热利用不充分、发电效率低、经济性不佳、系统不完善等问题；因此，未能广泛应用于工业余热利用系统。如何提高中低压蒸汽发电系统的稳定性，提高发电效率，降低单位发电的投资和成本，使中低压蒸汽发电成熟应用于工业余热利用系统，成为中低压蒸汽发电向企业推广的难题。

世界各国汽轮发电机组的平均绝对电效率为30-35%，先进的大功率机组的绝对电效率也只达40%以上。这主要是因为整个热力循环中存在着很大的冷源损失，即被燃料加热的蒸汽，它的很大一部分热量在凝汽器中被循环水带出热力循环之外而未被利用，这部分热量约占系统的44%左右。对于中低压过热或饱和蒸汽，目前采用凝汽式汽轮机或螺杆膨胀机进行一次发电，则这部分冷源损失占蒸汽带入热量的比例更大，电效率更低。

提高热源的利用率，充分利用蒸汽的每个阶梯能量，同时降低未被系统利用的冷源损失，是提高发电机绝对电效率的有效手段。有鉴于此，本发明人经过大量的实践和长期的探索，研究和设计了一种利用中低压蒸汽进行二级发电的系统及方法，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用中低压蒸汽进行二级发电的系统及方法，以解决目前中低压蒸汽发电余热利用不充分、冷源损失占热源的比例大及发电效率低等问题。

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是：

一种利用中低压蒸汽进行二级发电的系统，本系统包括第一级发电系统及第二级发电系统；所述第一级发电系统包括第一膨胀机、蒸发器、中低压蒸汽循环管路、第一发电机及减速机，所述第一膨胀机及所述蒸发器依次设置在所述中低压蒸汽循环管路上，所述第一发电机通过所述减速机连接所述第一膨胀机；所述第二发电系统包括所述蒸发器、第二膨胀机、冷凝器、工质泵、有机朗肯工质循环管路及第二发电机，所述蒸发器、所述第二膨胀机、所述冷凝器及所述工质泵依次设置在所述有机朗肯工质循环管路上，所述第二发电机与所述第二膨胀机连接；所述中低压蒸汽循环管路与所述有机朗肯工质循环管路通过所述蒸发器进行热交换。

作为实施例的优选方式，本系统还包括冷凝系统，所述冷凝系统包括依次连接在冷凝水循环管路上的所述冷凝器、冷凝塔及循环水泵，所述有机朗肯工质循环管路与所述冷凝水循环管路通过所述冷凝器进行热交换。

作为实施例的优选方式，所述第一膨胀机为全流背压螺杆膨胀机。

作为实施例的优选方式，本系统还包括设置在所述中低压蒸汽循环管路上的第一手动阀、第一快切阀、第一调节阀及第二手动阀，所述第一手动阀、所述第一快切阀及所述第一调节阀依次设置在所述第一膨胀机之前；所述第二手动阀设置在所述第一膨胀机及所述蒸发器之间。

作为实施例的优选方式，本系统还包括设置在所述有机朗肯工质循环管路上的第二快切阀、第三手动阀、第四手动阀、第五手动阀及第六手动阀，所述第二快切阀及所述第三手动阀设置在所述蒸发器及所述第二膨胀机之间，所述第四手动阀设置在所述第二膨胀机及所述冷凝器之间，所述第五手动阀及所述第六手动阀分别设置在所述工质泵两侧。

作为实施例的优选方式，本系统还包括设置在所述冷凝水循环管路上的第七手动阀及第八手动阀，所述第七手动阀及所述第八手动阀分别设置在所述循环水泵的两侧。

一种利用中低压蒸汽进行二级发电的方法，饱和蒸汽由所述中低压蒸汽循环管路的入口管道进入，在所述第一膨胀机做功，所述第一膨胀机通过所述减速机带动所述第一发电机进行发电，过热或饱和蒸汽出第一膨胀机后变为低压湿蒸汽，进入所述蒸发器，所述低压湿蒸汽在所述蒸发器内与所述有机朗肯工质循环管路的有机工质进行热交换，转变为冷凝水排出，低沸点的有机工质吸收热量后，由液态转变为气态，气体有机工质在所述第二膨胀机做功，所述第二膨胀机带动所述第二发电机发电，气体有机工质出第二膨胀机后，温度及压力降低，在所述冷凝器中与所述冷凝水循环管路上的冷凝水进行热交换，转变为液态，再经所述工质泵打回至所述蒸发器，进入下一个工作循环。