[发明专利]超临界再热回热朗肯循环系统

说明书

本发明公开了一种超临界再热回热朗肯循环系统；包括：朗肯循环系统、超临界回热系统、第二级抽汽回热系统、除氧系统和第一级抽汽回热系统，超临界回热系统中的回热系统低压高温蒸汽入口进入超临界回热系统后分为第一回热和第二回热两路，其中第一回热与第一高温回热器、第二高温回热器、第一压缩机的入口顺序相连，第二回热与第三高温回热器、第一压缩机的入口顺序相连，第三高温回热器的高温蒸汽出口和第二高温回热器的高温蒸汽出口的蒸汽汇合。本发明中朗肯循环系统进入到加热器的给水质量流量与给水温度较高，进入再热器的再热蒸汽温度也较高，这一特点使得平均吸热温度增加，循环热效率进一步提高。

技术领域

本发明属于采用特殊蒸汽系统的装置技术领域，具体为一种超临界再热回热朗肯循环系统。

背景技术

卡诺循环是由法国工程师萨迪·卡诺在1824年提出的，是一种理想的热力学循环。循环的热效率仅取决于高温和低温热源的温度。对于多热源可逆循环，在热力学中引入了平均吸热温度和平均放热温度的概念，对可逆循环的热效率进行了定性分析和比较。每个热力循环主要通过提高和或降低平均温度来提高循环热效率，以接近卡诺循环。同时，卡诺循环不仅是循环构建的最终目标，卡诺效率的绝对性也为不同循环之间的热力学比较提供了准则。通过不同循环的热力学优化，以平均温度为标准，判断其接近卡诺效率的程度，可以实现循环之间的热力学比较。

超临界二氧化碳循环具有高效、紧凑的优点，被认为具有替代蒸汽朗肯循环的潜力。在核能发电、太阳能发电、燃煤发电等领域被广泛讨论。随着研究的深入，超临界二氧化碳布雷顿循环的构建理论不断完善，发展了多级压缩回热循环和分级膨胀循环等形式。超临界二氧化碳布雷顿循环效率高的核心原因之一是，其平均吸热温度明显高于超临界蒸汽朗肯循环，两个循环平均放热温度相对接近。因此，超临界二氧化碳布雷顿循环的热效率更高。但是，朗肯循环有没有可能突破目前的平均吸热温度水平从而提高热效率呢？从循环结构优化的角度来看，循环的平均吸热温度的增加主要受回热过程和再热过程两个过程的影响。朗肯循环的回热过程是利用汽轮机中的部分蒸汽加热给水，以降低热低温给水的吸热量，从而使得循环热效率提高。目前广泛使用的回热方式是抽汽回热。对于采用蒸汽朗肯循环的大型电站，抽汽级数可达6-8级，部分超超临界机组甚至可达十级。虽然抽汽回热过程越多，给水温度和热效率越高。但随着回热级数的增加，设备和管道系统变得更加复杂，每增加一级抽汽的收益越来越少。因此回热级数不应太多。所以很难通过提高抽汽级数来突破循环效率的限制。

目前对回热的研究是在亚临界区进行的，对超临界区还没有进行探索，所以仍有可能进一步提高平均吸热温度和循环热效率。再热是利用多级膨胀来提高热效率。其极限状况可视为等温膨胀。且再热过程的数量也不是无限制提升的；而对于朗肯循环，一方面，再热增加了平均吸热温度，另一方面，它也是为了保持汽轮机排出的蒸汽远离两相区。

在目前，蒸汽朗肯循环最多可以采用二次再热，一般认为二次再热可以在一级再热的基础上提高热效率1-2％。当再热和回热耦合时，如十级抽汽耦合二次再热的朗肯循环，其平均吸热温度约为445℃。这仍远低于超临界二氧化碳布雷顿循环的平均吸热温度，其值约为560℃。因此仍然需要提高朗肯循环的平均吸热温度，从而达到卡诺效率以进一步提高循环热效率。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明提供了一种超临界再热回热朗肯循环系统，其特征在于，包括：朗肯循环系统、超临界回热系统、第二级抽汽回热系统、除氧系统和第一级抽汽回热系统，其中超临界回热系统的回热系统高压低温蒸汽出口与朗肯循环系统的朗肯循环高压低温蒸汽入口相连，超临界回热系统的回热系统低压低温蒸汽出口与朗肯循环系统的朗肯循环低压低温蒸汽入口相连，超临界回热系统的回热系统低压高温蒸汽入口与朗肯循环系统的朗肯循环低压高温蒸汽出口相连，超临界回热系统的回热系统低压低温蒸汽入口与朗肯循环系统的朗肯循环低压低温蒸汽出口相连，朗肯循环系统的朗肯循环低温水出口顺序通过第一级抽汽回热系统、除氧系统和第二级抽汽回热系统，最终与超临界回热系统的回热系统低温水入口相连；