CN103089439A - 布列顿-蒸汽朗肯-有机朗肯联合循环热电联产装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种布列顿-蒸汽朗肯-有机朗肯联合循环热电联产方法及装置，采用燃气轮机的排气作为蒸汽朗肯循环系统的热源，蒸汽朗肯循环中的蒸汽冷凝器作为低温端有机朗肯循环的热源，凝汽器采用正压运行方式，高效回收蒸汽的汽化潜热用于发电，从而将布列顿-蒸汽朗肯-有机朗肯循环复合在一起并形成新的联合循环体系，采用有机工质与烟气间接换热的方法，避免有机工质跟烟气的直接接触，解决了ORC机组安全运行的难题，同时有效降低排烟温度并避免烟气的低温腐蚀。本发明既可用于现有机组的节能改造，也可用于新建机组的设计、建造，特别适宜于严寒、缺水地区、缺电等地区的新建、扩建、改建发电机组，经济、社会、环保效益显著。

Description

布列顿-蒸汽朗肯-有机朗肯联合循环热电联产装置

技术领域

本发明涉及一种布列顿-蒸汽朗肯-有机朗肯联合循环发电装置，具体属火力发电厂动力装置技术领域。

背景技术

燃气一蒸汽联合循环因其热效率高、启动速度快、环保条件好、安装周期短、投资费用低等一系列优点，加上近年来燃气轮机技术的飞速发展，燃气轮机单机功率也不断加大，联合循环研究已经引起世界各国的重视和实施。

国外联合循环发电技术的研究始于上个世纪60年代末，经过几十年的发展，目前，美国、英国、日本等许多发达国家的燃气一蒸汽联合循环发电技术已比较成熟，其供电效率已达到50％以上。如美国CE公司为53％左右；ABB公司为48％～51.9％；三菱重工为5l％ ～52％。许多公司(如美国Texco公司、比利时CMI公司等)都具有比较成熟的联合循环余热锅炉性能设计、系统优化、结构优化、生产制造技术，而且已经完全掌握了联合循环余热锅炉的热力特性和运行特性。燃气-蒸汽联合循环以及目前正在开发中的双流体循环-燃气轮机回注蒸汽的程氏循环和在燃气轮机的压气机出口喷水蒸发的回热循环， 正是这种技术发展的代表，前者已经发展成熟，取得了巨大的经济效益，后两者正在加紧研究之中， 而程氏循环已有应用实例和正式产品。

现代大中型蒸汽动力装置毫无例外地全都采用抽汽加热给水回热循环，采用抽汽回热加热给水后，使给水温度提高，从而提高了加热平均温度，除了显著地提高了循环热效率以外，汽耗率虽有所增加，但由于逐级抽汽使排汽率减少，这有利于实际做功量和理论做功量之比即该循环的相对内效率η_oi的提高，同时解决了大功率汽轮机末级叶片流通能力限制的困难，凝汽器体积也可相应减少。但蒸汽在凝汽器中凝结时仍释放出大量的汽化潜热，需要大量的水或空气进行冷却，即浪费了热量、造成热污染，又浪费了电能、水资源。因此如何有效利用凝汽器中蒸汽凝结时释放的大量的汽化潜热，值得深入研究。

电站锅炉生产过程中排放出大量的烟气，其中可回收利用的热量很多。电站锅炉运行过程中还需通过连续排污和定期排污保障锅炉的水质符合安全需求，同时必须将锅炉给水中的氧气除去，以避免对锅炉系统的腐蚀。目前热力除氧器是电站锅炉的首选技术，除氧器在工作的同时，夹带大量的工作蒸汽排入大气。由于锅炉连排水和除氧器排汽中含有大量的热量及优良的水质，如果直接排放将造成极大的能源和资源浪费，而且对环境造成污染。虽然这两部分余热资源浪费巨大，但回收利用有较大的难度，其主要原因是：（1）余热的品质较低，未找到有效的利用方法；（2）回收者三部分的余热，往往对锅炉原有热力系统做出较大改动，具有一定的风险性；（3）热平衡问题难以组织，难以在工厂内部全部直接利用，往往需要向外寻找合适的热用户，而热用户的用热负荷往往会有波动，从而限制了回收方法的通用性。

张红（低沸点工质的有机朗肯循环纯低温余热发电技术[J].水泥.2006.No.8）以正戊烷为例比较了常规的水蒸气朗肯循环和有机朗肯循环在回收低等及中等焓热时的各自特点。

当利用低温有机工质时，主要设备有：蒸发器、汽轮机、冷凝器和正戊烷循环泵。对于低等及中等的焓热，ORC技术比常规的水蒸气朗肯循环有很多优点，主要是在回收显热方面有较高的效率，由于循环中显热／潜热比例不相等，ORC技术中此比例大。因此采用ORC技术比水蒸气循环会回收较多的热量。

但ORC技术也有其固有的缺点：由于有机工质可能具有可燃、爆炸等特点，在锅炉或工业炉窑尾部烟道利用烟气余热组织ORC时，必须要考虑烟气中粉尘等对布置于烟道中的换热器的磨损、腐蚀等引起的泄漏，必须要考虑由此引出的爆炸防护以及环境与工作地点的防护等。这是ORC技术在电站系统中回收含尘、有腐蚀物质的烟气余热时必须要解决的难题。

熊一权（高功率输出的多级朗肯循环[J].电力情报.1997.No.1）摘译的电力情报指出，当边界条件相同，即有相同的冷热源入口温度、热容比、换热器传导率时，则多级朗肯循环比单级朗肯循环有更好的运行特性。多级朗肯循环所以有这种优良性能，主要是由于在匹配最大动力循环传热过程中通过调整锅炉压力及相应温度所特有的灵活性。显然该热源对于锅炉，即高温的烟气。

上述提及的ORC发电技术也有其固有的缺点：如有机工质可能具有可燃、爆炸等特点，在锅炉或工业炉窑尾部烟道利用烟气余热组织ORC时，必须要考虑烟气中粉尘等对布置于烟道中的换热器的磨损、腐蚀等引起的泄漏，必须要考虑由此引出的爆炸防护以及环境与工作地点的防护等。这是ORC发电技术在电站系统中回收含尘、有腐蚀物质的烟气余热、乃至直接应用于火力发电厂时必须要解决的难题。

因此如何利用蒸汽朗肯循环火力发电厂的热力学基本规律，借鉴复式朗肯循环组织思路及朗肯-Kalina等复合循环等理论的创新方法，保留基于朗肯循环原理的动力装置技术的优点,探讨新的复合循环理论，真正找到大幅度提高热力循环动力装置热效率的新途径，成为该领域研究的难点。

发明内容

本发明的目的为解决上述蒸汽朗肯循环以及有机朗肯循环等技术存在的缺点，提出一种新的布列顿-蒸汽朗肯-有机朗肯联合循环体系，能够替代传统的蒸汽朗肯循环、燃气-蒸汽联合循环及程氏循环机组，同时解决了有机朗肯循环机组安全运行的关键问题及凝汽器中蒸汽凝结时释放的大量的汽化潜热回收的难题，采用凝汽器正压运行方式，回收蒸汽朗肯循环中蒸汽凝结时的汽化潜热用于低温端有机朗肯循环发电，从而实现有效提高整个联合循环机组的热效率，最终达到节能降耗、提高系统热效率的目的。

本发明的目的是通过以下措施实现的：

一种布列顿-蒸汽朗肯-有机朗肯联合循环热电联产装置，该装置包括布列顿循环、蒸汽朗肯循环、低温端有机朗肯循环系统，其特征在于：

空气35经压气机36送入燃烧设备37，与进入的燃料38充分燃烧，生成的高温烟气进入燃气轮机39，拖动燃气轮机发电机41发电，完成燃气轮机机组布列顿循环。

所述的燃气轮机39排出的高温烟气40作为蒸汽朗肯循环系统的热源，高温烟气40经余热锅炉本体1、过热器2、给水加热器8、蒸发器13-1降低温度后排出。

所述的蒸汽朗肯循环，是指由余热锅炉本体1出来的饱和蒸汽2，经过热器3形成过热蒸汽3-1，送入汽轮机4带动蒸汽发电机21发电；汽轮机4出来的乏汽5经过热器9、冷凝蒸发器10形成凝结水6，凝结水6经给水泵7、给水加热器8、余热锅炉本体1，再产生饱和蒸汽，从而形成蒸汽朗肯循环回路。

所述的有机朗肯循环，是指液态有机工质11经循环泵12分别或依次送入冷凝蒸发器10、冷却蒸发器12、有机工质蒸发器14，产生的有机工质蒸汽经过热器9形成有机工质过热蒸汽16，再进入有机工质汽轮机17，拖动有机工质发电机20发电，从有机工质汽轮机17排出的乏汽经有机工质冷凝器18冷却形成液态有机工质11，再进入循环泵12，从而形成有机朗肯循环回路。

所述的液态有机工质11为单一组分的有机工质，或以有机工质为低沸点组分、高沸点组分为吸收剂的混合溶液等。

所述的液态有机工质为多组分溶液时，液态有机工质11经循环泵12、或和回热器15依次或分别送入冷凝蒸发器10、冷却蒸发器12、有机工质蒸发器14，形成的贫液经回热器15、返流管线19返回有机工质冷凝器18，产生的有机工质蒸汽经过热器9、有机工质汽轮机17、有机工质蒸发器14、有机工质冷凝器18形成液态有机工质11，再回到循环泵12，从而形成有机朗肯循环回路。

所述的汽轮机4排出的乏汽5的压力高于大气压力。

所述的蒸汽朗肯循环回路与有机朗肯循环回路通过过热器9、冷凝蒸发器10、或和冷却蒸发器13、或和有机工质蒸发器14，将高温端蒸汽朗肯循环和低温端有机朗肯循环有机复合在一起，高效回收高温端蒸汽朗肯循环的蒸汽冷凝时释放的汽化潜热用于低温端有机朗肯循环发电。

所述的冷却蒸发器13的换热介质有机工质与烟气采用分离式换热方式，冷却蒸发器13包括蒸发器13-1、冷凝器13-2，其中蒸发器13-1布置于烟道23中，冷凝器13-2布置于烟道23外，其中的相变工质采用水或其他适宜的物质；相变工质在蒸发器13-1中吸收烟气的热量产生饱和蒸汽，饱和蒸汽作为液态有机工质11的热源，通过冷凝器13-2与液态有机工质11间壁式换热，冷却后形成凝结液再由蒸发器13-1吸收烟气的热量再产生蒸汽，从而形成相变工质的内循环回路；相变工质采用自然循环或强制循环方式。

设有乏汽回热器22：有机工质蒸发器14产生的有机工质蒸汽经乏汽回热器22、过热器9、有机工质汽轮机17、乏汽回热器22、有机工质蒸发器14、有机工质冷凝器18、循环泵12回到有机工质蒸发器14，从而形成有机朗肯循环回路。

设有与蒸汽朗肯循环系统配套的补给水系统：蒸馏水箱25中的蒸馏水24，经补水泵26、常温除氧器27除氧、混合床28除盐后补入蒸汽朗肯循环系统。

所述的给水加热器8、过热器9、冷凝蒸发器10、冷却蒸发器13、有机工质蒸发器14、乏汽回热器22可分别设置一个或多个，采用串联、并联或混联方式连接。

所述的有机工质冷凝器18按照常规技术进行设置，采用水或空气等作为冷却介质。

本发明中所提及的前述设备的换热元件可采用列管、翅片管、蛇形管或螺旋槽管，或采用其他强化传热措施的管子或其他型式的中空腔体换热元件。

控制蒸发器13-1换热面的壁面温度稍高于烟气酸露点温度，或采用耐腐蚀的材料有效减轻烟气的低温腐蚀，能够有效降低排烟温度、避免烟气低温腐蚀的同时，高效回收烟气余热。

本发明中的燃气轮机变为内燃机、斯特林机等其他气动机时，同样能形成奥图循环-蒸汽朗肯-有机朗肯联合循环、斯特林循环-蒸汽朗肯-有机朗肯联合循环等发电装置。

本发明中未说明的设备及其备用系统、管道、仪表、阀门、保温、具有调节功能旁路设施等采用公知的成熟技术进行配套。

设有与本发明系统配套的调控装置，采用现有蒸汽朗肯循环发电厂、程氏循环发电厂或燃气-蒸汽联合循环发电厂的公知的成熟调控技术进行配套，使蒸汽朗肯-卡琳娜联合循环发电装置能经济、安全、高热效率运行，达到节能降耗的目的。

本发明相比现有技术具有如下优点：

1、节能效果显著：本发明设计的布列顿-蒸汽朗肯-有机朗肯联合循环发电装置，有别于传统的基于朗肯循环原理的蒸汽朗肯循环、燃气-蒸汽联合循环和回注蒸汽的程氏循环系统和利用烟道气作为热源的有机朗肯循环的联合循环系统，采用燃气轮机排气作为蒸汽朗肯循环的热源，蒸汽朗肯循环系统的冷凝器作为有机朗肯循环的蒸发器，高效回收蒸汽的汽化潜热用于有机朗肯循环发电，利用有机朗肯循环对中低温热源的利用有更高效率的特点，完全有能够达到、超过原有燃气-蒸汽联合循环发电机组的水平，是对传统发电技术的一大改进。

采用凝汽器正压运行方式，将蒸汽朗肯循环的汽轮机排汽作为有机朗肯循环的热源，利用有机朗肯循环系统对中低温热源的利用有更高效率的特点，将凝汽器和有机朗肯循环中的蒸发器巧妙复合在一起，蒸汽的气化潜热得到有效利用，除了蒸汽显热利用等较之蒸汽朗肯循环有更高的效率外， 仅利用蒸汽的汽化潜热发电这块就多达50度/吨蒸汽以上，整个系统的绝对热效率因此提高2%以上；因背压采用正压方式运行，汽轮机出口乏汽能保证一定的过热度，可通过适当提高蒸汽初压的方法进一步提高循环热效率，而且由于汽轮机出口乏汽的比容变小，减小了设备的尺寸。

2、蒸汽朗肯循环系统的设备及基建投资大幅度降低，整个联合循环机组的运行费用有较大幅度的降低：

（1）蒸汽朗肯循环系统的凝汽器由于采用正压运行方式，消除了传统负压运行技术不可避免的漏气、漏水现象，除氧器设置于朗肯循环给水管路系统外，除氧器的给水除氧负荷大幅度减轻，除氧设备容量小，相比传统的除氧器的大的高层布置空间，所需的空间小，布置灵活方便；

（2）由于取消了凝结水泵、给水泵的进口压力提高，给水泵的耗电量有效降低，系统的厂用电量有效降低；同时取消原系统的循环冷却水系统，因蒸汽的汽化潜热约15%被卡琳娜循环系统用于发电，有机朗肯循环系统冷却水系统电耗降低30%以上；考虑到给水泵所需的耐高温特性及安全性，投资可能高些，可考虑采用凝结水过冷却措施；

（3）传统蒸汽朗肯循环中的低压加热器、抽气器被取消；

（4）因排出的进入凝汽器的蒸汽比容比传统凝汽器的小得多，凝汽器体积比传统技术的小得多且无需使用传统凝汽器中大量、价格高的黄铜管，设备价格因而低得多；有机朗肯循环中有机工质冷凝器因压力高，比容小，有机工质汽轮机(特别是其末级叶片的高度)、排气管道及冷凝器中的管道尺寸较小，进一步降低投资。

3、电厂的三废实现集成利用：尾部烟道设置的热交换器采用相变换热器时，可以高效回收烟气的余热，排烟温度可降低至120℃左右，相变换热器蒸发器采用耐腐蚀材料时，排烟温度能降低更多，达到85℃左右，对脱硫脱硝系统的运行极为有利，有效避免烟气低温腐蚀的同时，回收的热量用于有机朗肯循环系统高效发电，更符合能量梯级利用原理。蒸汽朗肯循环系统产生的废水、废汽等余热均可纳入有机朗肯循环系统回收利用。从根本上消除了其他废气、废水、废汽余热回收装置对整个机组热力循环系统的影响，实现整个电厂系统余热的真正意义的集成利用，节水、节汽、节电等效果明显。

4、运行安全性明显提高：

（1）以正戊烷为例，正戊烷的密度比水蒸气大、比容比水蒸气小，有机工质汽轮机(特别是其末级叶片的高度)、排气管道及空冷冷凝器中的管道尺寸较小。有机工质在膨胀做功过程中始终保持干燥状态，这就消除了形成湿气的可能性以及当高速小液滴冲击损坏膨胀机叶轮的可能性。所以，ORC能比蒸汽汽轮机更有效地适应部分负荷运行及大的功率变动，有机蒸汽轮机发电机组的振动较之有明显改善；

蒸汽轮机正压运行，出口蒸汽为过热蒸汽，从根本上消除了传统蒸汽朗肯循环中汽轮机末级叶片因湿蒸汽带来的问题设计、制造及运行问题，以及体积大的问题，蒸汽轮机的运行工况得到优化，蒸汽轮机发电机组的振动较之前明显改善；与水蒸气相比，由于有机工质的声速低，在低叶片速度时能获得有利的空气动力配合，叶轮机在50Hz时即可获得较高的效率，不需要装变速箱；

（2）相比于传统的有机朗肯循环技术，采用优选方案时，无需在烟道中设置间壁式的热交换器，代之采用安全性更好的分体式的相变换热器冷凝器回收热量，因烟气中的粉尘、腐蚀介质等引起的磨损、腐蚀导致有机工质跟烟气接触而引起的众多安全问题得到根本解决；有机工质在相变换热器冷凝器中进行间壁式换热，因为水蒸气的无毒、非助燃物质、非可燃、阻燃等优良的特点，即使发生泄漏，事故也容易得到处理、控制，有机朗肯循环中的蒸发器或和过热器的运行工况明显改善；

（3）由于蒸汽朗肯循环排汽采用正压，因此可以通过管道引到采用可靠防护措施的安全处所，有机朗肯循环系统（包括相变换热器冷凝器）可以独立设置在安全可靠的防护空间内并配备可靠的安全设施，避免跟蒸汽朗肯循环系统直接交错在一起而引发的诸多问题，有机朗肯循环系统的安全性得到可靠保证，为其工业化应用进一步消除安全隐患；

（4）蒸汽锅炉系统的氧腐蚀安全性能明显改善，减轻了传统蒸汽发电机组因凝汽器负压运行，空气不可避免漏入而对系统系统造成的氧腐蚀危害。

5、本发明的方案既可用于新建联合动力装置系统的设计、建造，也可用于对现有的纯凝式、抽凝、抽背机组进行节能改造，能充分挖掘设备的潜力，盘活现有资产，同时符合国家的产业政策，机组运行的经济型、安全性得到可靠保证，能有效提高系统的热效率。

对于新建电厂，蒸汽发电机组设备的成套技术较容易解决：对于新建联合循环中的蒸汽发电机组，在制造厂场内可方便地对现有的成熟机型进行改型，在保持背压稍高于大气压并确保凝汽器正压运行的前提下，如通过去掉末级的叶轮、叶片、隔板、隔板套，或者对末级的叶轮、叶片隔板、隔板套进行重新设计、配套，另加配重圈保持转子的动、静平衡；改造后的前后轴承中心距离不变，与发电机的连接方式不变，对汽缸部分，通过对中压缸加装封堵蜗壳，前级封堵蜗壳处建立新的内置气封，末级后开孔作为背压排汽口；调节系统部分仅需增加背压排汽压力保护装置，以增强机组运行的安全性。

对于新设计的电厂，可通过提高蒸汽初压等手段，采用本发明的方案能够与传统的燃气-蒸汽联合循环机组进行竞争。

6、特别适宜应用于严寒、缺水地区、缺电等地区的新建、扩建、改建发电机组。特别适宜应用于严寒、缺水地区、缺电等地区的新建、扩建、改建发电机组。

附图说明

图1是本发明的一种布列顿-蒸汽朗肯-有机朗肯联合循环发电装置流程示意图。

图1中：1-锅炉本体，2-饱和蒸汽，3-过热器，3-1-过热蒸汽，4-汽轮机，5-乏汽，6-凝结水，7-给水泵，8-给水加热器，9-过热器，10-冷凝蒸发器，11-液态有机工质，12-循环泵，13-冷却蒸发器，13-1-蒸发器，13-2-冷凝器，14-有机工质蒸发器，15-回热器，16-有机工质过热蒸汽，17-有机工质汽轮机，18-有机工质冷凝器，19-返流液体，20-有机工质发电机，21-汽发电机，22-乏汽回热器，23-烟道，24-蒸馏水，25-蒸馏水箱，26-补水泵，27-除氧器，28-混合床，29-返流水管线，35-空气，36-压气机，37-燃烧设备，38-燃料，39-燃气轮机，40-高温烟气，41-燃气轮机发电机。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

如图1所示，一种布列顿-蒸汽朗肯-有机朗肯联合循环热电联产装置，有机工质采用双组分，该装置包括布列顿循环发电机组、蒸汽汽轮发电机组、低温端有机朗肯循环发电机组：

空气35经压气机36送入燃烧设备37，与进入的燃料38充分燃烧，生成的高温烟气进入燃气轮机39，拖动燃气轮机发电机41发电，完成燃气轮机机组布列顿循环。

所述的燃气轮机39排出的高温烟气40作为蒸汽朗肯循环系统的热源，高温烟气40经余热锅炉本体1、过热器2、给水加热器8、蒸发器13-1降低温度后排出。

所述的蒸汽朗肯循环，是指由余热锅炉本体1出来的饱和蒸汽2，经过热器3形成过热蒸汽3-1，送入汽轮机4带动蒸汽发电机21发电；汽轮机4出来的乏汽5经过热器9、冷凝蒸发器10形成凝结水6，凝结水6经给水泵7、给水加热器8、余热锅炉本体1，再产生饱和蒸汽，从而形成蒸汽朗肯循环回路。

所述的有机朗肯循环，是指液态有机工质11经循环泵12分别或依次送入冷凝蒸发器10、冷却蒸发器12、有机工质蒸发器14，产生的有机工质蒸汽经过热器9形成有机工质过热蒸汽16，再进入有机工质汽轮机17，拖动有机工质发电机20发电，从有机工质汽轮机17排出的乏汽经有机工质冷凝器18冷却形成液态有机工质11，再进入循环泵12，从而形成有机朗肯循环回路。

所述的液态有机工质为多组分溶液时，液态有机工质11经循环泵12、或和回热器15依次或分别送入冷凝蒸发器10、冷却蒸发器12、有机工质蒸发器14，形成的贫液经回热器15、返流管线19返回有机工质冷凝器18，产生的有机工质蒸汽经过热器9、有机工质汽轮机17、有机工质蒸发器14、有机工质冷凝器18形成液态有机工质11，再回到循环泵12，从而形成有机朗肯循环回路。

所述的汽轮机4排出的乏汽5的压力高于大气压力。

所述的蒸汽朗肯循环回路与有机朗肯循环回路通过过热器9、冷凝蒸发器10、冷却蒸发器13、有机工质蒸发器14，将高温端蒸汽朗肯循环和低温端有机朗肯循环有机复合在一起，高效回收高温端蒸汽朗肯循环的蒸汽冷凝时释放的汽化潜热用于低温端有机朗肯循环发电。

所述的冷却蒸发器13的换热介质有机工质与烟气采用分离式换热方式，冷却蒸发器13包括蒸发器13-1、冷凝器13-2，其中蒸发器13-1布置于烟道23中，冷凝器13-2布置于烟道23外，其中的相变工质采用水或其他适宜的物质；相变工质在蒸发器13-1中吸收烟气的热量产生饱和蒸汽，饱和蒸汽作为液态有机工质11的热源，通过冷凝器13-2与液态有机工质11间壁式换热，冷却后形成凝结液再由蒸发器13-1吸收烟气的热量再产生蒸汽，从而形成相变工质的内循环回路；相变工质采用自然循环或强制循环方式。

设有乏汽回热器22：有机工质蒸发器14产生的有机工质蒸汽经乏汽回热器22、过热器9、有机工质汽轮机17、乏汽回热器22、有机工质蒸发器14、有机工质冷凝器18、循环泵12回到有机工质蒸发器14，从而形成有机朗肯循环回路。

设有与蒸汽朗肯循环系统配套的补给水系统：蒸馏水箱25中的蒸馏水24，经补水泵26、常温除氧器27除氧、混合床28除盐后补入蒸汽朗肯循环系统。

所述的给水加热器8、过热器9、冷凝蒸发器10、冷却蒸发器13、有机工质蒸发器14、乏汽回热器22可分别设置一个或多个，采用串联、并联或混联方式连接。

所述的有机工质冷凝器18按照常规技术进行设置，采用水或空气等作为冷却介质。

本发明中所提及的前述设备的换热元件可采用列管、翅片管、蛇形管或螺旋槽管，或采用其他强化传热措施的管子或其他型式的中空腔体换热元件。

控制热交换器14之蒸发器14-1换热面的壁面温度稍高于烟气酸露点温度，或采用耐腐蚀的材料有效减轻烟气的低温腐蚀，能够有效降低排烟温度、避免烟气低温腐蚀的同时，高效回收烟气余热。

本发明中未说明的设备及其备用系统、管道、仪表、阀门、保温、具有调节功能旁路设施等采用公知的成熟技术进行配套。

设有与本发明系统配套的安全调控装置，采用现有蒸汽朗肯循环发电厂、程氏循环发电厂或燃气-蒸汽联合循环发电厂的公知的成熟调控技术进行配套，使布列顿-蒸汽朗肯-卡琳娜联合循环发电装置能经济、安全、高热效率运行，达到节能降耗的目的。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的为准。

Claims (9)

1. 一种布列顿-蒸汽朗肯-有机朗肯联合循环热电联产装置，该装置包括蒸汽朗肯循环和低温端有机朗肯循环系统，其特征在于：

空气(35)经压气机(36)送入燃烧设备(37)，与进入的燃料(38)充分燃烧，生成的高温烟气进入燃气轮机(39)，拖动燃气轮机发电机(41)发电，完成燃气轮机机组布列顿循环；

所述的燃气轮机(39)排出的高温烟气(40)作为蒸汽朗肯循环系统的热源降温后排出；

所述的蒸汽朗肯循环，是指由余热锅炉本体(1)出来的饱和蒸汽(2)，经过热器(3)形成过热蒸汽(3-1)，送入汽轮机(4)带动蒸汽发电机(21)发电；汽轮机(4)出来的乏汽(5)经过热器(9)或和冷凝蒸发器(10)，由氨蒸汽朗肯循环的氨冷却形成凝结水(6)，凝结水(6)经给水泵(7)、余热锅炉本体(1)，再产生饱和蒸汽，从而形成蒸汽朗肯循环回路；

所述的有机朗肯循环回路设有过热器(9)：液态有机工质(11)经循环泵(12)、冷凝蒸发器(10)，产生的有机工质蒸汽经过热器(9)形成有机工质过热蒸汽(16)，再进入有机工质汽轮机(17)，拖动有机工质发电机(20)发电，从有机工质汽轮机(17)排出的乏汽经有机工质冷凝器(18)冷却形成液态有机工质(11)，再进入循环泵(12)，从而形成有机朗肯循环回路；或液态有机工质(11)经循环泵(12)、有机工质蒸发器(14)，产生的有机工质蒸汽经过热器(9)形成有机工质过热蒸汽(16)，再进入有机工质汽轮机(17)，拖动有机工质发电机(20)发电，从有机工质汽轮机(17)排出的乏汽经有机工质冷凝器(18)冷却形成液态有机工质(11)，再进入循环泵(12)，从而形成有机朗肯循环回路；或液态有机工质(11)经循环泵(12)、冷却蒸发器(12)，产生的有机工质蒸汽经过热器(9)形成有机工质过热蒸汽(16)，再进入有机工质汽轮机(17)，拖动有机工质发电机(20)发电，从有机工质汽轮机(17)排出的乏汽经有机工质冷凝器(18)冷却形成液态有机工质(11)，再进入循环泵(12)，从而形成有机朗肯循环回路。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

设有给水加热器(8)：

由锅炉本体(1)出来的饱和蒸汽(2)，经过热器(3)形成过热蒸汽(3-1)，送入汽轮机(4)带动蒸汽发电机(21)发电；汽轮机(4)出来的乏汽(5)经过热器(9)或和冷凝蒸发器(10)，由氨蒸汽朗肯循环的氨冷却形成凝结水(6)，凝结水(6)经给水泵(7)、给水加热器(8)、余热锅炉本体(1)，再产生饱和蒸汽，从而形成蒸汽朗肯循环回路。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

设有回热器(15)：冷凝蒸发器(10)、有机工质蒸发器(14)、冷却蒸发器(12)的部分或全部蒸发器产生的贫液经回热器(15)、返流管线(19)，回到有机工质冷凝器(18)；或液态有机工质(11)经循环泵(12)、回热器(15)、或和冷凝蒸发器(10)、或和有机工质蒸发器(14)、或和冷却蒸发器(12)的部分或全部产生有机工质蒸汽。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

设有乏汽回热器（22）：液态有机工质（11）经循环泵（12）、有机工质蒸发器（14）产生的有机工质蒸汽经乏汽回热器（22）、过热器（9）、有机工质汽轮机（17）、乏汽回热器（22）、有机工质蒸发器（14）、有机工质冷凝器（18）形成液态有机工质（11），再进入循环泵（12），从而形成有机朗肯循环回路；或液态有机工质（11）经循环泵（12）、冷凝蒸发器（10）产生的有机工质蒸汽经乏汽回热器（22）、过热器（9）、有机工质汽轮机（17）、乏汽回热器（22）、冷凝蒸发器（10）、有机工质冷凝器（18）形成液态有机工质（11），再进入循环泵（12），从而形成有机朗肯循环回路。

5.根据权利要求1至4之一所述的装置，其特征在于：

所述的冷却蒸发器（13）中的烟气跟液态有机工质（11）采用分离式换热方式：冷却蒸发器（13）包括蒸发器（13-1）、冷凝器（13-2），其中蒸发器（13-1）布置于烟道（23）中，冷凝器（13-2）布置于烟道（23）外；相变工质在蒸发器（13-1）中吸收烟气的热量产生饱和蒸汽，饱和蒸汽在冷凝器（13-2）中作为液态有机工质（11）的热源，通过冷凝器（13-2）与液态有机工质（11）间壁式换热，冷却后形成凝结液再由蒸发器（13-1），吸收烟气的热量再产生蒸汽，从而形成相变工质的内循环回路。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：

设有补给水系统：蒸馏水箱（25）中的蒸馏水（24），经补水泵（26）、常温除氧器（27）补入蒸汽朗肯循环系统。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：

设有混合床（230：蒸馏水箱(25)中的蒸馏水(24)，经补水泵(26)、常温除氧器(27)、混合床（28）补入蒸汽朗肯循环系统。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：

所述的过热器（3）、给水加热器（8）、过热器（9）、冷凝蒸发器（10）、冷却蒸发器（13）、有机工质蒸发器（14）、回热器（15）、乏汽回热器（22）可分别设置一个或多个，采用串联、并联或混联方式连接。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

本发明同样适用于奥图循环-蒸汽朗肯-有机朗肯联合循环发电装置、斯特林循环-蒸汽朗肯-有机朗肯联合循环发电装置。

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