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CN101666250A - 采用喷射泵提高低温热源发电能力的系统 - Google Patents

采用喷射泵提高低温热源发电能力的系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采用喷射泵提高低温热源发电能力的系统。为增大透平机与空气冷却器之间的工作压差，在透平机与空气冷却器之间串接了一个喷射泵，在第一级蒸汽发生器的后面再串接增加一个蒸汽发生器。第一级蒸汽发生器的水侧与第二级蒸汽发生器的水侧串接。第一级蒸汽发生器的工质侧与透平机、喷射泵、空气冷却器以及第一个工质泵串接构成一个闭路循环；第二级蒸汽发生器的工质侧与喷射泵、空气冷却器以及第二个工质泵串接构成另一个闭路循环。本发明使透平背压降低，工作压差增大，做功能力增强；低温热源在二级蒸汽发生器内二次放热，换热后的蒸汽作为喷射泵的工作蒸汽，实现了能量的梯级利用，提高能量利用率。

Description

采用喷射泵提高低温热源发电能力的系统
技术领域
本发明属于低温热源发电，具体涉及一种增设喷射泵和二级蒸汽发生器来增加工质做功能力的发电系统。
背景技术
随着能源紧张和人们对自然资源以及环境污染认识的提高，利用太阳能、地热能、或低温余热这类低品位能源用于发电的系统应运而生。低品位能源既可以提供电能，又可以减少环境污染和提高能源利用率。但是由于低品位能源与环境温度之间的温差较小，如将这种系统用于蒸汽透平发电，则循环工质的工作压差较小，蒸汽推动透平做功能力低。据此本发明提出在目前的发电系统基础上增设喷射泵和二级蒸汽发生器来增加工质的做功能力，使低品位能源成功用于发电系统。
发明内容
本发明的目的是在常规发电系统基础上，提出一种增设喷射泵和二级蒸汽发生器来提高低温热源发电能力的系统，使低温热源的工作温差增大，提高低品位能源的利用率。
为实现上述目的，本发明采用了如下方案：采用喷射泵提高低温热源发电能力的系统，主要包括蒸汽发生器、透平机、发电机、喷射泵、空气冷却器、工质泵等。为了增大透平机与空气冷却器之间的工作压差，在透平机与空气冷却器之间串接了一个喷射泵，在第一级蒸汽发生器的后面再串接增加一个蒸汽发生器。即第一级蒸汽发生器的工质侧与透平机、喷射泵、空气冷却器以及第一个工质泵串接构成一个闭路循环；第二级蒸汽发生器的工质侧与喷射泵、空气冷却器以及第二个工质泵串接构成另一个闭路循环。透平机带动发电机发电。空气冷却器出口的饱和液态工质一部分经由第一个工质泵将其送入第一级蒸汽发生器，与低温热源换热成为过热蒸汽，推动透平机-发电机做功完成发电过程。透平后的排气作为被引射蒸汽进入喷射泵吸入口。另一部分饱和液态工质由第二个工质泵送入二级蒸汽发生器，与来自第一级蒸汽发生器换热后的低温热源进行二次换热，产生的蒸汽作为喷射泵的工作蒸汽，与透平后的排气在喷射泵内混合、扩压后排出，然后进入空气冷却器进行冷却，再经两个工质泵分别送至一、二级蒸汽发生器。系统在目前的发电系统基础上增设喷射泵和二级蒸汽发生器。系统设置喷射泵，使透平排气压力降低，透平工作压差增大，做功能力增强；低温热源在二级蒸汽发生器内二次放热，实现了能量的梯级利用，低温热源利用温差增大，提高了能量利用率。
附图说明
附图为本发明系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
采用喷射泵提高低温热源发电能力的系统，具有蒸汽发生器、透平机、发电机、喷射泵、空气冷却器、工质泵等。参照附图，在透平机2与空气冷却器5之间串接喷射泵4，第一级蒸汽发生器1-1的水侧与第二级蒸汽发生器1-2的水侧串接。第一级蒸汽发生器1-1的工质侧与透平机2、喷射泵4、空气冷却器5以及第一个工质泵6-1串接构成一个闭路循环；二级蒸汽发生器1-2的工质侧与喷射泵4、空气冷却器5以及第二个工质泵6-2串接构成另一个闭路循环。透平机2与发电机3同轴连接。
本实施例的蒸汽循环工质采用正丁烷(R600)；低温热源为80℃的热水。实施例在小型实验台上进行。设第一级蒸汽发生器的蒸发温度70℃；第二级蒸汽发生器的蒸发温度60℃。以上述参数为工作参数，说明循环流程。
(1)空气冷却器出口的35℃的R600饱和液态工质中的50.8％(质量百分比)由第一级工质泵加压到8.09bar，送至第一级蒸汽发生器中吸热，变为过热蒸汽，过热度2℃，进入透平机入口。
(2)上述R600过热蒸汽在透平机中等熵膨胀，推动透平机-发电机做功发电后进入喷射泵的吸入口。透平排气仍为过热蒸汽，排气温度30.14℃，排气压力2.08bar，过热度10.14℃。
(3)空气冷却器出口的35℃的R600饱和液态工质中的49.2％(质量百分比)由第二级工质泵加压到6.38bar，送至第二级蒸汽发生器中与来自一级蒸汽发生器换热后的低温热源进行二次换热变为60℃的饱和蒸汽，作为喷射泵的工作蒸汽。
(4)透平排气(总量的50.8％)与喷射泵工作蒸汽(总量的49.2％)在喷射泵内混合、扩压后排出，喷射泵出口排气温度35℃，排气压力3.28bar。
(5)喷射泵出口R600蒸汽，进入空气冷却器冷却为饱和液体，工作温度35℃，工作压力3.28bar。空气冷却器出口的饱和液体分别由第一级和第二级工质泵送入两级蒸汽发生器。如此完成一个循环。
本发明的有益效果是：首先在目前常规的发电系统基础上增设了喷射泵，透平排气作为被引射工质进入喷射泵吸入口，使透平背压降低，工作压差增大，做功能力增强；其次低温热源在二级蒸汽发生器内二次放热，换热后的蒸汽作为喷射泵的工作蒸汽，实现了能量的梯级利用，低温热源利用温差增大，提高了能量利用率。
以下是两种发电系统的对比：系统一：本发明系统；系统二：不设置喷射泵、二级蒸汽发生器和二级工质泵的系统。
系统一按照上述循环设定参数，系统二的透平排气温度为43.27℃，排气压力3.28bar。设低温热源为80℃的热水，一级蒸汽发生器的低温热源温降为5℃，一级蒸汽发生器工质(透平)流量为1kg/s。
Figure G2009100705783D00031
从上表看出，系统一比系统二做功能力增加50.43％，低温热源利用温降增加4.63℃，能量利用率提高92.6％。

Claims (1)

1.采用喷射泵提高低温热源发电能力的系统，具有蒸汽发生器、透平机、发电机、喷射泵、空气冷却器、工质泵，其特征是在透平机(2)与空气冷却器(5)之间串接喷射泵(4)，第一级蒸汽发生器(1-1)的水侧与第二级蒸汽发生器(1-2)的水侧串接，第一级蒸汽发生器(1-1)的工质侧与透平机(2)、喷射泵(4)、空气冷却器(5)以及第一个工质泵(6-1)串接构成一个闭路循环，第二级蒸汽发生器(1-2)的工质侧与喷射泵(4)、空气冷却器(5)以及第二个工质泵(6-2)串接构成另一个闭路循环，透平机(2)与发电机(3)同轴连接。
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