本發(fā)明屬于能源領(lǐng)域，具體涉及一種基于超臨界二氧化碳和蒸汽聯(lián)合循環(huán)的熱發(fā)電方法和裝置。

背景技術(shù)：

燃煤火力發(fā)電機(jī)組作為中國目前最主要的發(fā)電技術(shù)，盡可能提高燃煤電廠效率，是當(dāng)前提高燃煤機(jī)組經(jīng)濟(jì)性、降低燃煤機(jī)組二氧化碳排放最現(xiàn)實可行、也是最經(jīng)濟(jì)有效的途徑。而受限于材料科學(xué)的限制，汽輪機(jī)技術(shù)參數(shù)已經(jīng)發(fā)展到一個瓶頸，已經(jīng)很難用提高蒸汽參數(shù)的方式來提高汽輪機(jī)的發(fā)電效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明實施例的目的是提供一種基于超臨界二氧化碳和蒸汽聯(lián)合循環(huán)的熱發(fā)電裝置和方法，利用超臨界二氧化碳和蒸汽聯(lián)合循環(huán)進(jìn)行熱發(fā)電，提高燃煤火力發(fā)電機(jī)組的熱電轉(zhuǎn)換效率，降低燃煤機(jī)組的二氧化碳排放量、煤耗以及汽耗率等，實現(xiàn)節(jié)能減排。

(二)技術(shù)方案

一種基于超臨界二氧化碳和蒸汽聯(lián)合循環(huán)的熱發(fā)電裝置，所述裝置包括汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)單元和s-co2布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)單元。兩個發(fā)電系統(tǒng)通過高、低溫s-co2加熱器與s-co2抽汽加熱器而互補(bǔ)利用，從而進(jìn)一步提高發(fā)電系統(tǒng)的熱電效率。其中，s-co2布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)單元通過高、低溫s-co2加熱器將s-co2布雷頓循環(huán)產(chǎn)生的高溫余熱輸送給汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)單元；高、低溫s-co2加熱器作為s-co2布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)單元的冷卻器使用，減少了s-co2布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)單元的冷卻系統(tǒng)的投入；s-co2抽汽加熱器可以將汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)單元的部分抽汽回?zé)崂玫絪-co2布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)單元中，可降低s-co2布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)單元中氣氣回?zé)岬幕責(zé)崞髟O(shè)計難度。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于超臨界二氧化碳和蒸汽聯(lián)合循環(huán)的熱發(fā)電方法，所述方法包括，s-co2渦輪出口的高溫co2通過高溫s-co2加熱器與低溫s-co2加熱器將排氣余熱傳遞給鍋爐給水。

上述方案中，所述方法進(jìn)一步包括：

s-co2經(jīng)過s-co2壓縮機(jī)升壓至超臨界狀態(tài)；

s-co2經(jīng)過燃煤鍋爐吸收煤炭燃燒熱量；

s-co2進(jìn)入s-co2渦輪發(fā)電單元膨脹做功；

s-co2依次進(jìn)入高溫s-co2加熱器和低溫s-co2加熱器，與水進(jìn)行換熱，將s-co2排氣余熱傳遞給鍋爐給水；

所述鍋爐給水經(jīng)過燃煤鍋爐、汽輪機(jī)、冷凝器完成發(fā)電過程后，依次進(jìn)入低溫s-co2加熱器和高溫s-co2加熱器，與s-co2進(jìn)行換熱；

s-co2回到壓縮機(jī)完成一個循環(huán)。

(三)有益效果

利用超臨界二氧化碳和蒸汽聯(lián)合循環(huán)所形成的燃煤發(fā)電技術(shù)，在同等熱源參數(shù)下將取得更高的發(fā)電效率，具體表現(xiàn)為可取得以下有益效果：郎肯循環(huán)與s-co2布雷頓循環(huán)兩個循環(huán)熱量互補(bǔ)利用，有效地提高了熱電轉(zhuǎn)換效率；與純蒸汽循環(huán)的燃煤發(fā)電機(jī)組相比，本發(fā)明的熱發(fā)電裝置在650℃的熱源溫度條件下將供電效率提高至50％；熱電效率與最先進(jìn)的純汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組相比，在同等熱源條件下，發(fā)電效率提高5％以上；鍋爐負(fù)荷降低5％以上，冷凝器負(fù)荷降低10％以上。本發(fā)明大幅度降低了燃煤發(fā)電廠的運行成本，提高盈利水平；同時，降低了燃煤發(fā)電廠的環(huán)境污染，有效的實現(xiàn)了節(jié)能減排。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實施例一的熱發(fā)電方法所計算的裝置中各點熱力參數(shù)分布示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例二的熱發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例三的熱發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例四的熱發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例五的熱發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明實施例六的熱發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明實施例七的熱發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1、汽輪機(jī)發(fā)電單元；2、高壓抽汽加熱器；3、燃煤鍋爐；4、s-co2抽汽加熱器；5、s-co2壓縮機(jī)；6、s-co2渦輪發(fā)電單元；7、高溫s-co2加熱器；8、除氧器；9、給水泵；10、低壓抽汽加熱器；11、低溫s-co2加熱器；12、射汽抽氣器；13、凝結(jié)水泵；14、冷凝器。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明了，下面結(jié)合具體實施方式并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本發(fā)明的概念。

下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實施例一

本實施例提供了一種基于超臨界二氧化碳和蒸汽聯(lián)合循環(huán)的熱發(fā)電方法，所述方法包括：

步驟s4，s-co2渦輪出口的高溫co2通過高溫s-co2加熱器與低溫s-co2加熱器將排氣余熱傳遞給鍋爐給水。

本步驟中的s-co2依次進(jìn)入高溫s-co2加熱器和低溫s-co2加熱器，與水進(jìn)行換熱。通常情況下，在高溫s-co2加熱器和低溫s-co2加熱器之間設(shè)置除氧器。

進(jìn)一步的，本步驟還可以包括：在高壓抽汽加熱器和/或低壓抽汽加熱器中利用汽輪機(jī)抽汽加熱指定量的部分鍋爐給水，用于匹配s-co2排氣余熱傳遞給鍋爐給水過程中的熱量平衡。這里的指定量的部分鍋爐給水及相應(yīng)的匹配過程在后續(xù)計算中進(jìn)行了相應(yīng)描述。

需要說明的是，本實施例中的s-co2包括儲存狀態(tài)下的co2、經(jīng)過加壓后的超臨界狀態(tài)的co2、升溫后的超臨界co2以及處于本系統(tǒng)中的所有狀態(tài)下的co2。

所述方法還包括：

在步驟s4之前，

步驟s1，s-co2經(jīng)過s-co2壓縮機(jī)升壓至超臨界狀態(tài)；

進(jìn)一步的，還可以對s-co2壓縮機(jī)出口的s-co2在高壓蒸汽加熱器中與汽輪機(jī)抽汽進(jìn)行換熱升溫；

步驟s2，s-co2經(jīng)過燃煤鍋爐吸收煤炭燃燒熱量；

步驟s3，s-co2進(jìn)入s-co2渦輪發(fā)電單元膨脹做功；

在步驟s4之后，

步驟s5，所述鍋爐給水經(jīng)過燃煤鍋爐、汽輪機(jī)、冷凝器完成發(fā)電過程后，依次進(jìn)入低溫s-co2加熱器和高溫s-co2加熱器，與s-co2進(jìn)行換熱；

步驟s6，s-co2回到壓縮機(jī)完成一個循環(huán)。

圖1是本發(fā)明實施例一的熱發(fā)電方法所計算的裝置中各點熱力參數(shù)分布示意圖，本實施例所對應(yīng)的裝置為簡化版的熱發(fā)電裝置，所述裝置包括：汽輪機(jī)發(fā)電單元1、高溫s-co2加熱器7、低溫s-co2加熱器11、s-co2壓縮機(jī)5、s-co2渦輪發(fā)電單元6、燃煤鍋爐給水泵9、凝結(jié)水泵13、冷凝器14、射汽抽氣器12、除氧器8；在一定條件下，所述裝置還可以包括：高壓抽汽加熱器2、低壓抽汽加熱器10、s-co2抽汽加熱器4。本裝置中的連接關(guān)系，可參考 實施例二至七。

如圖1所示，本實施例需計算得到a、b1、b2、c、d、e、f1、f2、g1、g2、h、i、j、j1、j2、a、b、c、d、e各個點的熱力參數(shù)，所述各個點需要計算的熱力參數(shù)為流量-m、壓力-p、溫度-t和焓值-h。

所述各點熱力參數(shù)標(biāo)記方法示例，如下面所示：a點溫度則標(biāo)記為ta，b1點溫度則標(biāo)記為tb1；a點壓力則標(biāo)記為pa，b1點壓力則標(biāo)記為pb1；a點流量則標(biāo)記為ma；a點焓值則標(biāo)記為ha。由此可得所述各點熱力參數(shù)標(biāo)記方法。其中，小寫字母為蒸汽輪機(jī)循環(huán)各點熱力參數(shù)，大寫字母為s-co2各點熱力參數(shù)。下面就各點熱力參數(shù)的計算方法做進(jìn)一步闡述。

已知條件：汽輪機(jī)排汽壓力pc、汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力pa、給水泵出口壓力ph，除氧器工作壓力px、除氧器工作溫度tx、汽輪機(jī)進(jìn)汽溫度ta、s-co2渦輪進(jìn)口溫度td、s-co2渦輪進(jìn)口壓力pd、s-co2渦輪出口壓力pe、機(jī)組總功率pw。

計算過程如下：

根據(jù)汽輪機(jī)排汽壓力pc，計算冷凝器壓力損失可得d點壓力pd。d點溫度比該點飽和水溫度低xd(xd根據(jù)冷凝器設(shè)計得到)℃，因而由pd查水物性參數(shù)可得td、hd。

pg＝pg1＝pg2＝px*(1+0.2)，tg＝tg1＝tg2＝tx-5，查水物性參數(shù)可得hg，hg＝hg1＝hg2。

pe＝pg*(1+xg)(xg由低壓加熱器壓損確定)，te＝td+2，水物性參數(shù)可得he。同時，pf1＝pf2＝pe，tf1＝tf2＝te，hf1＝hf2＝he。

已知ph、px、tx，根據(jù)給水泵性能可得hh、th。

ta＝tf1+dtf1(dtf1為低溫s-co2加熱器下端差，取值范圍0-100)，pa＝pe*(1-0.02)，查co2物性參數(shù)可得ha。

pb＝pd*(1+0.02)，得到s-co2壓縮機(jī)5進(jìn)出口壓力值，根據(jù)s-co2壓縮機(jī)設(shè)計性能可得b點熱力參數(shù)值，tb、hb。

pb1＝pa*xb1(xb1取0.1-0.5)，mb1根據(jù)s-co2抽汽加熱器4設(shè)計性能得到，hb1、tb1根據(jù)汽輪機(jī)設(shè)計性能得到。

pb2＝pa*xb2(xb2取0.1-0.5)，mb2根據(jù)高壓抽汽加熱器2設(shè)計性能得到，hb2、tb2根據(jù)汽輪機(jī)設(shè)計性能得到。

pb3＝px*xb3(xb3取0.5-1.5)，mb3根據(jù)低壓抽汽加熱器10設(shè)計性能得到，hb3、tb3根據(jù)汽輪機(jī)設(shè)計性能得到。

pc＝pd*(1+0.01)，根據(jù)pb1可得該狀態(tài)下飽和水溫度tb1b，tc＝tb1b-15，查co2物性參數(shù)可得hc。

pd、td為已知，查co2物性參數(shù)可得hd。

pe為已知，結(jié)合s-co2渦輪進(jìn)口參數(shù)，根據(jù)設(shè)計s-co2渦輪性能可得te、he。

pf＝pe*(1-0.01)，tf＝th+dth(dth取5到100，根據(jù)高溫s-co2加熱器設(shè)計可得此值)，查co2物性參數(shù)可得hf。

s-co2循環(huán)單位質(zhì)量co2出功量＝hd-he-hb+ha

假設(shè)s-co2循環(huán)發(fā)電出功量為pw1，則s-co2循環(huán)co2質(zhì)量流量為mco2＝pw1/(hd-he-hb+ha)。

假設(shè)低溫s-co2加熱器11可加熱的給水量為mho21，高溫s-co2加熱器7可加熱的給水量為mho22。

mho21＝mco2*(hf-ha)/(hg1-hf1)

pj1＝ph*(1-dph)，(dph由高溫s-co2加熱器設(shè)計得知)，tj1＝te-dte(dte取20到200，根據(jù)高溫s-co2加熱器7設(shè)計可得此值)，查co2物性參數(shù)得hj1。

mho22＝mco2*(he-hf)/(hgj1-hh)。

汽輪機(jī)循環(huán)蒸汽量mho2＝max(mho21+mb1，mho22)。

mho22＞mho21+mb1時，mj2＝0，mf2＝mg2＝mho22-mho21-mb1。

mho21+mb1＞mho22時，mj2＝mho21-mho22+mb1，mf2＝mg2＝0。

ma＝mj＝mho2。

mc＝mho2-mb1-mb2-mb3。

md＝me＝mg＝mho2-mb1-mb2。

ma＝mb＝mc＝md＝me＝mf＝mco2。

本實施例的超臨界二氧化碳-水蒸氣聯(lián)合循環(huán)熱發(fā)電方法聯(lián)合了水蒸汽郎肯循環(huán)與s-co2布雷頓循環(huán)，兩個循環(huán)熱量互補(bǔ)利用，可有效提高熱電轉(zhuǎn)換效率。在經(jīng)濟(jì)上，很大程度上降低燃煤發(fā)電廠的運行成本，提高盈利水平；在社會影響上，降低了燃煤發(fā)電廠的環(huán)境污染，有效的實現(xiàn)了節(jié)能減排。

實施例二

本實施例提供了一種基于超臨界二氧化碳和蒸汽聯(lián)合循環(huán)的熱發(fā)電裝置，所述裝置包括s-co2渦輪發(fā)電單元6、高溫s-co2加熱器7、低溫s-co2加熱器11；其中，

所述高溫s-co2加熱器7和低溫s-co2加熱器11用于s-co2渦輪出口的s-co2與水進(jìn)行換熱將排氣余熱傳遞給鍋爐給水。

圖2所示為本實施例的熱發(fā)電裝置示意圖。如圖2所示，所述裝置還包括s-co2壓縮機(jī)5、汽輪機(jī)發(fā)電單元1、燃煤鍋爐3、給水泵9、凝結(jié)水泵13、冷凝器14、射汽抽氣器12、除氧器8。所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1至少包括汽輪機(jī)。

所述s-co2壓縮機(jī)5的進(jìn)口與所述低溫s-co2加熱器11的s-co2出口相連，所述s-co2壓縮機(jī)5的出口與所述燃煤鍋爐3的s-co2進(jìn)口相連，所述s-co2壓縮機(jī)5用于對所述壓縮機(jī)內(nèi)的s-co2氣體進(jìn)行壓縮。

所述燃煤鍋爐3的s-co2出口與所述s-co2渦輪發(fā)電單元6渦輪的進(jìn)口相連，所述燃煤鍋爐3的給水進(jìn)口與所述高溫s-co2加熱器7的給水出口相連，所述燃煤鍋爐3的高溫蒸汽出口與汽輪機(jī)發(fā)電單元1主蒸汽進(jìn)口相連，所述燃煤鍋爐3的一次再熱蒸汽入口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1高壓缸的出口相連，所述燃煤鍋爐3的一次再熱蒸汽出口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1一次再熱蒸汽入口相連，所述燃煤鍋爐3的二次再熱蒸汽入口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1中壓缸的出口相連，所述燃煤鍋爐3的二次再熱蒸汽出口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1二次再熱蒸汽入口相連，其中一次再熱蒸汽出入口與二次再熱蒸汽出入口根據(jù)發(fā)汽輪機(jī)電單元1的需求而增加或減少若干個，所述燃煤鍋爐3用于為發(fā)電系統(tǒng)提供熱源。

所述s-co2渦輪發(fā)電單元6渦輪的出口與所述高溫s-co2加熱器7s-co2進(jìn)口相連，所述s-co2渦輪發(fā)電單元6用于將儲存于高溫高壓s-co2中的熱能轉(zhuǎn)化為電能。

所述高溫s-co2加熱器7的s-co2出口與所述低溫s-co2加熱器11的s-co2進(jìn)口相連，所述高溫s-co2加熱器7的給水進(jìn)口與所述給水泵9的出口相連，所述高溫s-co2加熱器7用于加熱給水，回收s-co2余熱。

所述低溫s-co2加熱器11的給水出口與所述除氧器8的給水進(jìn)口相連，所述低溫s-co2加熱器11的給水進(jìn)口與所述射汽抽氣器12的出口相連，所述低溫s-co2加熱器11用于加熱給水，回收s-co2余熱。

所述冷凝器14的進(jìn)口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1汽輪機(jī)的出口相連，所述冷凝器14的出口與所述凝結(jié)水泵13的進(jìn)口相連，所述冷凝器14用于將汽輪機(jī)出口的水蒸氣冷卻凝結(jié)。

所述凝結(jié)水泵13的出口與所述射汽抽氣器12的進(jìn)口相連，所述凝結(jié)水泵13用于提供汽輪機(jī)排汽所需的極低排汽壓力。

所述射汽抽氣器12用于除去漏入給水的空氣。

所述除氧器8的給水出口與所述給水泵9的進(jìn)口相連，所述除氧器8用于降低給水中的含氧量。

所述給水泵9用于提高給水壓力至1-50mpa，確保汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力。

所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1用于將儲存于高溫高壓水蒸氣中的熱能轉(zhuǎn)化為電能。

s-co2渦輪發(fā)電單元6渦輪的進(jìn)口溫度為300-1000℃。優(yōu)選的，進(jìn)口溫度為600-800℃。

本實施例所提供的一種基于超臨界二氧化碳和蒸汽聯(lián)合循環(huán)的熱發(fā)電裝置，聯(lián)合了郎肯循環(huán)與s-co2布雷頓循環(huán)，兩個循環(huán)熱量互補(bǔ)利用，可有效提高熱電轉(zhuǎn)換效率。與純蒸汽循 環(huán)的燃煤發(fā)電機(jī)組相比，本實施例的熱發(fā)電裝置在650℃的熱源溫度條件下將供電效率提高至50％，大幅度降低了燃煤發(fā)電廠的運行成本，提高盈利水平；同時，降低了燃煤發(fā)電廠的環(huán)境污染，有效的實現(xiàn)了節(jié)能減排。

實施例三

圖3是本發(fā)明實施例三的熱發(fā)電裝置示意圖。如圖3所示，本實施例的熱發(fā)電裝置，包括：汽輪機(jī)發(fā)電單元1、高壓抽汽加熱器2、燃煤鍋爐3、s-co2抽汽加熱器4、s-co2壓縮機(jī)5、s-co2渦輪發(fā)電單元6、高溫s-co2加熱器7、除氧器8、給水泵9、低壓抽汽加熱器10、低溫s-co2加熱器11、射汽抽氣器12、凝結(jié)水泵13、冷凝器14。

所述s-co2壓縮機(jī)5的進(jìn)口與所述低溫s-co2加熱器11的s-co2出口相連，所述s-co2壓縮機(jī)5的出口與所述燃煤鍋爐3的s-co2進(jìn)口相連，所述s-co2壓縮機(jī)5用于對所述壓縮機(jī)內(nèi)的s-co2氣體進(jìn)行壓縮。

所述s-co2抽汽加熱器4的s-co2出口與所述燃煤鍋爐3的s-co2進(jìn)口相連，所述s-co2抽汽加熱器4的蒸汽進(jìn)口與所述汽輪機(jī)抽汽口相連，所述s-co2抽汽加熱器4的疏水出口與所述除氧器8的高溫疏水進(jìn)口相連，所述s-co2抽汽加熱器4用于利用抽汽汽化潛熱預(yù)熱高壓s-co2。

所述燃煤鍋爐3的s-co2出口與所述s-co2渦輪發(fā)電單元6渦輪的進(jìn)口相連，所述燃煤鍋爐3的給水進(jìn)口同時與所述高溫s-co2加熱器7的給水出口和所述高壓抽汽加熱器2的給水出口相連，所述燃煤鍋爐3的高溫蒸汽出口與汽輪機(jī)發(fā)電單元1主蒸汽進(jìn)口相連，所述燃煤鍋爐3的一次再熱蒸汽入口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1高壓缸的出口相連，所述燃煤鍋爐3的一次再熱蒸汽出口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1一次再熱蒸汽入口相連，所述燃煤鍋爐3的二次再熱蒸汽入口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1中壓缸的出口相連，所述燃煤鍋爐3的二次再熱蒸汽出口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1二次再熱蒸汽入口相連，其中一次再熱蒸汽出入口與二次再熱蒸汽出入口根據(jù)發(fā)電單元的需求而增加或減少若干個，所述燃煤鍋爐3用于為發(fā)電系統(tǒng)提供熱源。

所述s-co2渦輪發(fā)電單元6渦輪的出口與所述高溫s-co2加熱器7s-co2進(jìn)口相連，所述s-co2渦輪發(fā)電單元6用于將儲存于高溫高壓s-co2中的熱能轉(zhuǎn)化為電能。

所述高溫s-co2加熱器7的s-co2出口與所述低溫s-co2加熱器11的s-co2進(jìn)口相連，所述高溫s-co2加熱器7的給水進(jìn)口同時與所述給水泵9的出口和所述高壓抽汽加熱器2的給水進(jìn)口相連，所述高溫s-co2加熱器7用于加熱給水，回收s-co2余熱。

所述低溫s-co2加熱器11的給水出口同時與所述除氧器8的給水進(jìn)口和所述低壓抽汽加熱器10的給水出口相連，所述低溫s-co2加熱器11的給水進(jìn)口同時與所述射汽抽氣器12的 出口和所述低壓抽汽加熱器10的給水進(jìn)口相連，所述低溫s-co2加熱器11用于加熱給水，回收s-co2余熱。

所述冷凝器14的進(jìn)口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1蒸汽輪機(jī)的出口相連，所述冷凝器14的出口與所述凝結(jié)水泵13的進(jìn)口相連，所述冷凝器14用于將汽輪機(jī)出口的水蒸氣冷卻凝結(jié)。

所述凝結(jié)水泵13的出口與所述射汽抽氣器12的進(jìn)口相連，所述凝結(jié)水泵13用于提供汽輪機(jī)排汽所需的極低排汽壓力。

所述射汽抽氣器12用于除去漏入給水的空氣。

所述低壓抽汽加熱器10蒸汽的進(jìn)口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1低壓抽汽口相連，所述低壓抽汽加熱器10的疏水出口與冷凝器14的出口相連，根據(jù)熱力系統(tǒng)的要求，同樣的低壓抽汽加熱器10的數(shù)量可以增加或減少若干，所述低壓抽汽加熱器10用于利用汽輪機(jī)抽汽加熱給水，同時用于匹配給水加熱過程中的熱量平衡。

所述除氧器8的給水出口與所述給水泵9的進(jìn)口相連，所述除氧器8用于降低給水中的含氧量。

所述給水泵9用于提高給水壓力至1-50mpa，確保汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力。

所述高壓抽汽加熱器2蒸汽的進(jìn)口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1高壓抽汽口相連，所述高壓抽汽加熱器2的疏水出口與所述除氧器8的進(jìn)口相連，根據(jù)熱力系統(tǒng)的要求，同樣的高壓抽汽加熱器2的數(shù)量可以增加或減少若干，所述高壓抽汽加熱器2用于利用汽輪機(jī)抽汽加熱給水，同時用于匹配給水加熱過程中的熱量平衡。

實施例四

圖4為本發(fā)明實施例四的熱發(fā)電裝置示意圖。本實施例相比實施例三僅僅減少了高壓抽汽加熱器。

如圖4所示，本實施例的熱發(fā)電裝置包括：汽輪機(jī)發(fā)電單元1、s-co2壓縮機(jī)5、s-co2渦輪發(fā)電單元6、燃煤鍋爐3、低壓抽汽加熱器10、s-co2抽汽加熱器4、高溫s-co2加熱器7、低溫s-co2加熱器11、給水泵9、凝結(jié)水泵13、冷凝器14、射汽抽氣器12、除氧器8。

所述s-co2壓縮機(jī)5的進(jìn)口與所述低溫s-co2加熱器11的s-co2出口相連，所述s-co2壓縮機(jī)5的出口與所述s-co2抽汽加熱器4的s-co2進(jìn)口相連，所述s-co2壓縮機(jī)5用于對所述壓縮機(jī)內(nèi)的s-co2氣體進(jìn)行壓縮。

所述s-co2抽汽加熱器4的s-co2出口與所述燃煤鍋爐3的s-co2進(jìn)口相連，所述s-co2抽汽加熱器4的蒸汽進(jìn)口與所述汽輪機(jī)抽汽口相連，所述s-co2抽汽加熱器4的疏水出口與所述除氧器8的高溫疏水進(jìn)口相連，所述s-co2抽汽加熱器4用于利用抽汽汽化潛熱預(yù)熱高壓s-co2。

所述燃煤鍋爐3的s-co2出口與所述s-co2渦輪發(fā)電單元6渦輪的進(jìn)口相連，所述燃煤鍋爐3的給水進(jìn)口與所述高溫s-co2加熱器7的給水出口相連，所述燃煤鍋爐3的高溫蒸汽出口與汽輪機(jī)發(fā)電單元1主蒸汽進(jìn)口相連，所述燃煤鍋爐3的一次再熱蒸汽入口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1高壓缸的出口相連，所述燃煤鍋爐3的一次再熱蒸汽出口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1一次再熱蒸汽入口相連，所述燃煤鍋爐3的二次再熱蒸汽入口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1中壓缸的出口相連，所述燃煤鍋爐3的二次再熱蒸汽出口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1二次再熱蒸汽入口相連，其中一次再熱蒸汽出入口與二次再熱蒸汽出入口根據(jù)發(fā)電單元的需求而增加或減少若干個，所述燃煤鍋爐3用于為發(fā)電系統(tǒng)提供熱源。

所述s-co2渦輪發(fā)電單元6渦輪的出口與所述高溫s-co2加熱器7s-co2進(jìn)口相連，所述s-co2渦輪發(fā)電單元6用于將儲存于高溫高壓s-co2中的熱能轉(zhuǎn)化為電能。

所述高溫s-co2加熱器7的s-co2出口與所述低溫s-co2加熱器11的s-co2進(jìn)口相連，所述高溫s-co2加熱器7的給水進(jìn)口與所述給水泵9的出口相連，所述高溫s-co2加熱器7用于加熱給水，回收s-co2余熱。

所述低溫s-co2加熱器11的給水出口同時與所述除氧器8的給水進(jìn)口和所述低壓抽汽加熱器10的給水出口相連，所述低溫s-co2加熱器11的給水進(jìn)口同時與所述射汽抽氣器12的出口和所述低壓抽汽加熱器10的給水進(jìn)口相連，所述低溫s-co2加熱器11用于加熱給水，回收s-co2余熱。

所述冷凝器14的進(jìn)口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1蒸汽輪機(jī)的出口相連，所述冷凝器14的出口與所述凝結(jié)水泵13的進(jìn)口相連，所述冷凝器14用于將汽輪機(jī)出口的水蒸氣冷卻凝結(jié)。

所述凝結(jié)水泵13的出口與所述射汽抽氣器12的進(jìn)口相連，所述凝結(jié)水泵13用于提供汽輪機(jī)排汽所需的極低排汽壓力。

所述射汽抽氣器12用于除去漏入給水的空氣。

所述低壓抽汽加熱器10蒸汽的進(jìn)口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1低壓抽汽口相連，所述低壓抽汽加熱器10的疏水出口與冷凝器14的出口相連，根據(jù)熱力系統(tǒng)的要求，同樣的低壓抽汽加熱器10的數(shù)量可以增加或減少若干，所述低壓抽汽加熱器10用于利用汽輪機(jī)抽汽加熱給水，同時用于匹配給水加熱過程中的熱量平衡。

所述除氧器8的給水出口與所述給水泵9的進(jìn)口相連，所述除氧器8用于降低給水中的含氧量。

所述給水泵9用于提高給水壓力至1-50mpa，確保汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力。

所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1用于將儲存于高溫高壓水蒸氣中的熱能轉(zhuǎn)化為電能。

實施例五

圖5為本發(fā)明實施例五的熱發(fā)電裝置示意圖，本實施例相比實施例三僅僅減少了低壓抽汽加熱器。

如圖5所示，本實施例的熱發(fā)電裝置包括：汽輪機(jī)發(fā)電單元1、s-co2壓縮機(jī)5、s-co2渦輪發(fā)電單元6、燃煤鍋爐3、高壓抽汽加熱器2、s-co2抽汽加熱器4、高溫s-co2加熱器7、低溫s-co2加熱器11、給水泵9、凝結(jié)水泵13、冷凝器14、射汽抽氣器12、除氧器8。

所述s-co2壓縮機(jī)5的進(jìn)口與所述低溫s-co2加熱器11的s-co2出口相連，所述s-co2壓縮機(jī)5的出口與所述s-co2抽汽加熱器4的s-co2進(jìn)口相連，所述s-co2壓縮機(jī)5用于對所述壓縮機(jī)內(nèi)的s-co2氣體進(jìn)行壓縮。

所述s-co2抽汽加熱器4的s-co2出口與所述燃煤鍋爐3的s-co2進(jìn)口相連，所述s-co2抽汽加熱器4的蒸汽進(jìn)口與所述汽輪機(jī)抽汽口相連，所述s-co2抽汽加熱器4的疏水出口與所述除氧器8的高溫疏水進(jìn)口相連，所述s-co2抽汽加熱器4用于利用抽汽汽化潛熱預(yù)熱高壓s-co2。

所述燃煤鍋爐3的s-co2出口與所述s-co2渦輪發(fā)電單元6渦輪的進(jìn)口相連，所述燃煤鍋爐3的給水進(jìn)口同時與所述高溫s-co2加熱器7的給水出口和所述高壓抽汽加熱器2的給水出口相連，所述燃煤鍋爐3的高溫蒸汽出口與汽輪機(jī)發(fā)電單元1主蒸汽進(jìn)口相連，所述燃煤鍋爐3的一次再熱蒸汽入口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1高壓缸的出口相連，所述燃煤鍋爐3的一次再熱蒸汽出口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1一次再熱蒸汽入口相連，所述燃煤鍋爐3的二次再熱蒸汽入口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1中壓缸的出口相連，所述燃煤鍋爐3的二次再熱蒸汽出口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1二次再熱蒸汽入口相連，其中一次再熱蒸汽出入口與二次再熱蒸汽出入口根據(jù)發(fā)電單元的需求而增加或減少若干個，所述燃煤鍋爐3用于為發(fā)電系統(tǒng)提供熱源。

所述s-co2渦輪發(fā)電單元6渦輪的出口與所述高溫s-co2加熱器7s-co2進(jìn)口相連，所述s-co2渦輪發(fā)電單元6用于將儲存于高溫高壓s-co2中的熱能轉(zhuǎn)化為電能。

所述高溫s-co2加熱器7的s-co2出口與所述低溫s-co2加熱器11的s-co2進(jìn)口相連，所述高溫s-co2加熱器7的給水進(jìn)口同時與所述給水泵9的出口和所述高壓抽汽加熱器2的給水進(jìn)口相連，所述高溫s-co2加熱器7用于加熱給水，回收s-co2余熱。

所述低溫s-co2加熱器11的給水出口與所述除氧器8的給水進(jìn)口相連，所述低溫s-co2加熱器11的給水進(jìn)口與所述射汽抽氣器12的出口相連，所述低溫s-co2加熱器11用于加熱給水，回收s-co2余熱。

所述冷凝器14的進(jìn)口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1蒸汽輪機(jī)的出口相連，所述冷凝器14的出口與所述凝結(jié)水泵13的進(jìn)口相連，所述冷凝器14用于將汽輪機(jī)出口的水蒸氣冷卻凝結(jié)。

所述凝結(jié)水泵13的出口與所述射汽抽氣器12的進(jìn)口相連，所述凝結(jié)水泵13用于提供汽輪機(jī)排汽所需的極低排汽壓力。

所述射汽抽氣器12用于除去漏入給水的空氣。

所述除氧器8的給水出口與所述給水泵9的進(jìn)口相連，所述除氧器8用于降低給水中的含氧量。

所述給水泵9用于提高給水壓力至1-50mpa，確保汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力。

所述高壓抽汽加熱器2蒸汽的進(jìn)口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1高壓抽汽口相連，所述高壓抽汽加熱器2的疏水出口與所述除氧器8的進(jìn)口相連，根據(jù)熱力系統(tǒng)的要求，同樣的高壓抽汽加熱器2的數(shù)量可以增加或減少若干，所述高壓抽汽加熱器2用于利用汽輪機(jī)抽汽加熱給水，同時用于匹配給水加熱過程中的熱量平衡。

所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1用于將儲存于高溫高壓水蒸氣中的熱能轉(zhuǎn)化為電能。

實施例六

圖6為本發(fā)明實施例六的熱發(fā)電裝置示意圖，本實施例相比實施例四僅僅減少了s-co2抽汽加熱器。

如圖6所示，本實施例的熱發(fā)電裝置包括：汽輪機(jī)發(fā)電單元1、s-co2壓縮機(jī)5、s-co2渦輪發(fā)電單元6、燃煤鍋爐3、低壓抽汽加熱器10、高溫s-co2加熱器7、低溫s-co2加熱器11、給水泵9、凝結(jié)水泵13、冷凝器14、射汽抽氣器12、除氧器8。

所述s-co2壓縮機(jī)5的進(jìn)口與所述低溫s-co2加熱器11的s-co2出口相連，所述s-co2壓縮機(jī)5的出口與所述燃煤鍋爐3的s-co2進(jìn)口相連，所述s-co2壓縮機(jī)5用于對所述壓縮機(jī)內(nèi)的s-co2氣體進(jìn)行壓縮。

所述燃煤鍋爐3的s-co2出口與所述s-co2渦輪發(fā)電單元6渦輪的進(jìn)口相連，所述燃煤鍋爐3的給水進(jìn)口與所述高溫s-co2加熱器7的給水出口相連，所述燃煤鍋爐3的高溫蒸汽出口與汽輪機(jī)發(fā)電單元1主蒸汽進(jìn)口相連，所述燃煤鍋爐3的一次再熱蒸汽入口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1高壓缸的出口相連，所述燃煤鍋爐3的一次再熱蒸汽出口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1一次再熱蒸汽入口相連，所述燃煤鍋爐3的二次再熱蒸汽入口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1中壓缸的出口相連，所述燃煤鍋爐3的二次再熱蒸汽出口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1二次再熱蒸汽入口相連，其中一次再熱蒸汽出入口與二次再熱蒸汽出入口根據(jù)發(fā)電單元的需求而增加或減少若干個，所述燃煤鍋爐3用于為發(fā)電系統(tǒng)提供熱源。

所述s-co2渦輪發(fā)電單元6渦輪的出口與所述高溫s-co2加熱器7s-co2進(jìn)口相連，所述s-co2渦輪發(fā)電單元6用于將儲存于高溫高壓s-co2中的熱能轉(zhuǎn)化為電能。

所述高溫s-co2加熱器7的s-co2出口與所述低溫s-co2加熱器11的s-co2進(jìn)口相連， 所述高溫s-co2加熱器7的給水進(jìn)口與所述給水泵9的出口相連，所述高溫s-co2加熱器7用于加熱給水，回收s-co2余熱。

所述低溫s-co2加熱器11的給水出口同時與所述除氧器8的給水進(jìn)口和所述低壓抽汽加熱器10的給水出口相連，所述低溫s-co2加熱器11的給水進(jìn)口同時與所述射汽抽氣器12的出口和所述低壓抽汽加熱器10的給水進(jìn)口相連，所述低溫s-co2加熱器11用于加熱給水，回收s-co2余熱。

所述冷凝器14的進(jìn)口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1蒸汽輪機(jī)的出口相連，所述冷凝器14的出口與所述凝結(jié)水泵13的進(jìn)口相連，所述冷凝器14用于將汽輪機(jī)出口的水蒸氣冷卻凝結(jié)。

所述凝結(jié)水泵13的出口與所述射汽抽氣器12的進(jìn)口相連，所述凝結(jié)水泵13用于提供汽輪機(jī)排汽所需的極低排汽壓力。

所述射汽抽氣器12用于除去漏入給水的空氣。

所述低壓抽汽加熱器10蒸汽的進(jìn)口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1低壓抽汽口相連，所述低壓抽汽加熱器10的疏水出口與冷凝器14的出口相連，根據(jù)熱力系統(tǒng)的要求，同樣的低壓抽汽加熱器10的數(shù)量可以增加或減少若干，所述低壓抽汽加熱器10用于利用汽輪機(jī)抽汽加熱給水，同時用于匹配給水加熱過程中的熱量平衡。

所述除氧器8的給水出口與所述給水泵9的進(jìn)口相連，所述除氧器8用于降低給水中的含氧量。

所述給水泵9用于提高給水壓力至1-50mpa，確保汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力。

所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1用于將儲存于高溫高壓水蒸氣中的熱能轉(zhuǎn)化為電能。

實施例七

圖7為本發(fā)明實施例七的熱發(fā)電裝置示意圖，本實施例相比實施例五僅僅減少了s-co2抽汽加熱器。

如圖7所示，本實施例的熱發(fā)電裝置包括：汽輪機(jī)發(fā)電單元1、s-co2壓縮機(jī)5、s-co2渦輪發(fā)電單元6、燃煤鍋爐3、高壓抽汽加熱器2、s-co2抽汽加熱器4、高溫s-co2加熱器7、低溫s-co2加熱器11、給水泵9、凝結(jié)水泵13、冷凝器14、射汽抽氣器12、除氧器8；其中，

所述s-co2壓縮機(jī)5的進(jìn)口與所述低溫s-co2加熱器11的s-co2出口相連，所述s-co2壓縮機(jī)5的出口與所述燃煤鍋爐3的s-co2進(jìn)口相連，所述s-co2壓縮機(jī)5用于對所述壓縮機(jī)內(nèi)的s-co2氣體進(jìn)行壓縮；

所述燃煤鍋爐3的s-co2出口與所述s-co2渦輪發(fā)電單元6渦輪的進(jìn)口相連，所述燃煤鍋爐3的給水進(jìn)口同時與所述高溫s-co2加熱器7的給水出口和所述高壓抽汽加熱器2的給水出口相連，所述燃煤鍋爐3的高溫蒸汽出口與汽輪機(jī)發(fā)電單元主蒸汽進(jìn)口相連，所述燃煤 鍋爐3的一次再熱蒸汽入口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1高壓缸的出口相連，所述燃煤鍋爐3的一次再熱蒸汽出口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1一次再熱蒸汽入口相連，所述燃煤鍋爐3的二次再熱蒸汽入口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1中壓缸的出口相連，所述燃煤鍋爐3的二次再熱蒸汽出口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1二次再熱蒸汽入口相連，其中一次再熱蒸汽出入口與二次再熱蒸汽出入口根據(jù)發(fā)電單元的需求而增加或減少若干個，所述燃煤鍋爐3用于為發(fā)電系統(tǒng)提供熱源。

所述s-co2渦輪發(fā)電單元6渦輪的出口與所述高溫s-co2加熱器7s-co2進(jìn)口相連，所述s-co2渦輪發(fā)電單元6用于將儲存于高溫高壓s-co2中的熱能轉(zhuǎn)化為電能。

所述高溫s-co2加熱器7的s-co2出口與所述低溫s-co2加熱器11的s-co2進(jìn)口相連，所述高溫s-co2加熱器7的給水進(jìn)口同時與所述給水泵9的出口和所述高壓抽汽加熱器2的給水進(jìn)口相連，所述高溫s-co2加熱器用于加熱給水，回收s-co2余熱。

所述低溫s-co2加熱器11的給水出口與所述除氧器8的給水進(jìn)口相連，所述低溫s-co2加熱器11的給水進(jìn)口與所述射汽抽氣器12的出口相連，所述低溫s-co2加熱器11用于加熱給水，回收s-co2余熱。

所述冷凝器14的進(jìn)口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1蒸汽輪機(jī)的出口相連，所述冷凝器14的出口與所述凝結(jié)水泵13的進(jìn)口相連，所述冷凝器14用于將汽輪機(jī)出口的水蒸氣冷卻凝結(jié)。

所述凝結(jié)水泵13的出口與所述射汽抽氣器12的進(jìn)口相連，所述凝結(jié)水泵13用于提供汽輪機(jī)排汽所需的極低排汽壓力。

所述射汽抽氣器12用于除去漏入給水的空氣。

所述除氧器8的給水出口與所述給水泵9的進(jìn)口相連，所述除氧器8用于降低給水中的含氧量。

所述給水泵9用于提高給水壓力至1-50mpa，確保汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力。

所述高壓抽汽加熱器2蒸汽的進(jìn)口與所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1高壓抽汽口相連，所述高壓抽汽加熱器2的疏水出口與所述除氧器8的進(jìn)口相連，根據(jù)熱力系統(tǒng)的要求，同樣的高壓抽汽加熱器2的數(shù)量可以增加或減少若干，所述高壓抽汽加熱器2用于利用汽輪機(jī)抽汽加熱給水，同時用于匹配給水加熱過程中的熱量平衡。

所述汽輪機(jī)發(fā)電單元1用于將儲存于高溫高壓水蒸氣中的熱能轉(zhuǎn)化為電能。

上述實施例所提供的基于超臨界二氧化碳和蒸汽聯(lián)合循環(huán)的熱發(fā)電裝置，聯(lián)合了郎肯循環(huán)與s-co2布雷頓循環(huán)，兩個循環(huán)熱量互補(bǔ)利用，可有效提高熱電轉(zhuǎn)換效率。與純蒸汽循環(huán)的燃煤發(fā)電機(jī)組相比，本實施例的熱發(fā)電裝置在650℃的熱源溫度條件下將供電效率提高至50％，大幅度降低了燃煤發(fā)電廠的運行成本，提高盈利水平；同時，降低了燃煤發(fā)電廠的環(huán) 境污染，有效的實現(xiàn)了節(jié)能減排。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的上述具體實施方式僅僅用于示例性說明或解釋本發(fā)明的原理，而不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。因此，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍和邊界、或者這種范圍和邊界的等同形式內(nèi)的全部變化和修改例。