[发明专利]开式-闭式循环复合的发电系统

说明书

本申请提出一种开式‑闭式循环复合的发电系统，包括：开式循环系统(1)，所述开式循环系统(1)包括开式循环涡轮发电机、预热器(12)和尾气换热器(16)；以及闭式循环系统(2)，所述闭式循环系统(2)包括闭式循环涡轮发电机，其中，通过所述预热器(12)和所述尾气换热器(16)将所述开式循环系统(1)和所述闭式循环系统(2)耦合，所述开式循环系统(1)的工质的热量能够通过所述尾气换热器(16)传递给所述闭式循环系统(2)的工质，所述闭式循环系统(2)的工质的热量能够通过所述预热器(12)传递给所述开式循环系统(1)的工质。

技术领域

本申请属于能源动力技术领域，特别涉及一种开式-闭式循环复合的发电系统。

背景技术

涡轮发电系统以涡轮为核心部件，通过高温、高压的工质驱动涡轮做功，进而带动发电机将机械能转化为电能。现有的涡轮发电系统包括开式循环系统、闭式循环系统以及联合循环系统。

开式循环系统的工质与大气相连，通常采用直接燃烧加热工质，系统的发电功率较大，功重比较高。

闭式循环系统的工质与外界不相连，通常采用换热器等方式间接对工质进行加热，因此工质的最高温度比直接燃烧加热的工质温度低。此外，闭式循环系统还需要额外增加冷却器对涡轮出口的工质进行冷却，从而形成闭式循环。

由于开式循环系统与闭式循环系统的工作温度存在差异，可以将二者结合形成联合循环系统。现有的联合循环系统将开式循环系统和闭式循环系统串联起来，将开式循环系统的排气热量传递给闭式循环系统，实现热能梯级利用提高系统热效率。

然而，随着技术进步，开式循环系统的涡轮工作温度和排气温度不断提升，这就要求闭式循环系统的涡轮工作温度也不断提升，导致涡轮出口的温度升高，闭式循环所需的冷却量增大，进而导致部分能量作为废热排散到环境中，使联合循环系统的热效率下降。

发明内容

本申请旨在提出一种开式-闭式循环复合的发电系统，降低循环系统排放的总体废热，从而提升涡轮发电系统的热效率。

本申请的实施方式提出一种开式-闭式循环复合的发电系统，包括：

开式循环系统，所述开式循环系统包括开式循环涡轮发电机、预热器和尾气换热器；以及

闭式循环系统，所述闭式循环系统包括闭式循环涡轮发电机，

其中，通过所述预热器和所述尾气换热器将所述开式循环系统和所述闭式循环系统耦合，所述开式循环系统的工质的热量能够通过所述尾气换热器传递给所述闭式循环系统的工质，所述闭式循环系统的工质的热量能够通过所述预热器传递给所述开式循环系统的工质。

在至少一个可能的实施方式中，所述开式循环系统还包括压气机和燃烧室，所述预热器设置于所述压气机和所述燃烧室之间。

在至少一个可能的实施方式中，所述闭式循环系统还包括冷却器，所述预热器设置于所述闭式循环涡轮发电机和所述冷却器之间。

在至少一个可能的实施方式中，所述闭式循环系统还包括压缩机，所述尾气换热器设置于所述压缩机和所述闭式循环涡轮发电机之间。

在至少一个可能的实施方式中，所述尾气换热器包括尾气换热器第一进料口、尾气换热器第一出料口、尾气换热器第二进料口和尾气换热器第二出料口，

所述尾气换热器第一进料口和所述尾气换热器第一出料口连通，所述尾气换热器第二进料口和所述尾气换热器第二出料口连通，

所述尾气换热器第一进料口连接于所述开式循环涡轮发电机的开式循环涡轮的工质出口，

所述尾气换热器第一出料口连接于大气或尾气处理设备，

所述尾气换热器第二进料口连接于所述压缩机的出口，