專利名稱：蒸汽氨氣梯級發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)電系統(tǒng)，具體涉及ー種蒸汽氨氣梯級發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
如圖I所示，傳統(tǒng)的蒸汽發(fā)電系統(tǒng)是利用煤、石油、天然氣等燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量加熱鍋爐中的水，從而產(chǎn)生高壓水蒸氣，然后再由水蒸氣推動汽輪發(fā)電機發(fā)電。之后，水蒸氣從汽輪發(fā)電機的排氣端進入凝汽器，與通過凝汽器的循環(huán)冷卻水發(fā)生熱交換并轉(zhuǎn)變?yōu)槟Y(jié)水，凝結(jié)水在水泵的作用下重新回到鍋爐內(nèi)得以循環(huán)利用，而從凝汽器流出的循環(huán)冷卻水則進入冷卻塔中進行空冷，冷卻后再重新回到凝汽器中進行循環(huán)利用。顯然，這種蒸汽發(fā)電系統(tǒng)未能對凝汽器流出的循環(huán)冷卻水中的熱量進行利用。
針對上述問題，參考文獻CN202055878U公開了ー種能夠?qū)ι鲜鲅h(huán)冷卻水中的熱量進行利用的氨氣發(fā)電系統(tǒng)。如圖2所示，該氨氣發(fā)電系統(tǒng)位于凝汽器之后，主要包括由氨氣驅(qū)動發(fā)電的第二汽輪發(fā)電機、接收第二汽輪發(fā)電機所排氨氣的氨氣水冷回收裝置，以及將氨氣水冷回收裝置輸出的氨水加熱氣化為第二汽輪發(fā)電機驅(qū)動用氨氣的換熱器等部分。其中，所述換熱器包括安裝在該換熱器外殼內(nèi)的一個換熱単元，該換熱単元具有一流路，凝汽器流出的循環(huán)冷卻水從該流路的一端進入，另一端流出，加熱位于該流路與換熱器外殼之間的氨水，加熱氨水所產(chǎn)生的氨氣從換熱器上部排氣ロ排出，最后進入第二汽輪發(fā)電機以驅(qū)動其發(fā)電。顯然，參考文獻仍然要使用循環(huán)冷卻水來冷卻汽輪發(fā)電機所排出的水蒸氣。正如圖2所示，對于參考文獻而言，循環(huán)冷卻水正是將蒸汽發(fā)電系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機排汽的熱能傳遞至氨氣發(fā)電系統(tǒng)的中間介質(zhì)。另ー方面，參考文獻中的換熱器不能對其產(chǎn)生的氨氣進行增壓，因此，參考文獻中為了對氨氣進行增壓還要增設(shè)壓縮機。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供ー種不使用循環(huán)冷卻水來冷卻汽輪發(fā)電機所排出的水蒸氣的蒸汽氨氣梯級發(fā)電系統(tǒng)。為此，本申請的蒸汽氨氣梯級發(fā)電系統(tǒng)包括蒸汽發(fā)電循環(huán)回路，該蒸汽發(fā)電循環(huán)回路主要是由水蒸汽驅(qū)動發(fā)電的第一汽輪發(fā)電機、通過蒸氣冷凝流路接收該第一汽輪發(fā)電機排汽的換熱器，以及將換熱器中蒸氣冷凝流路輸出的凝結(jié)水加熱汽化為第一汽輪發(fā)電機驅(qū)動用水蒸汽的加熱裝置構(gòu)成，所述換熱器中還具有與蒸氣冷凝流路熱交換連接的氨水氣化流路，該氨水氣化流路的輸出端與由氨氣驅(qū)動發(fā)電的第二汽輪發(fā)電機的氨氣輸入端相連，該氨水氣化流路的輸入端與接收所述第二汽輪發(fā)電機所排氨氣的氨氣水冷回收裝置的氨水輸出端相連，所述第二汽輪發(fā)電機、氨氣水冷回收裝置以及氨水氣化流路用于構(gòu)成氨氣發(fā)電循環(huán)回路。與參考文獻相比，本申請不再使用循環(huán)冷卻水來冷卻第一汽輪發(fā)電機排出的水蒸氣，而是直接采用氨水來冷卻第一汽輪發(fā)電機排出的水蒸氣。氨水在冷卻第一汽輪發(fā)電機排出的水蒸氣的同時，由于自身化學性質(zhì)極不穩(wěn)定，很快就分解為氨和水，氨進一歩大量吸熱并揮發(fā)為氨氣，從而驅(qū)動第二汽輪發(fā)電機發(fā)電。可見，本申請這種蒸汽氨氣梯級發(fā)電系統(tǒng)雖然取消了冷卻水循環(huán)換熱的中間環(huán)節(jié)，但沒有因為此結(jié)構(gòu)的簡化造成系統(tǒng)功能的下降，反而是在簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的同時提高了熱利用率。作為對其中換熱器結(jié)構(gòu)的改進，所述換熱器包括第一換熱單元和第二換熱單元，所述第一換熱單元包括具有進氣ロ和排氣ロ的氨氣加熱增壓腔室以及用于對該氨氣加熱增壓腔室進行加熱的第一流路，所述第二換熱單元包括具有進液ロ、排液ロ和排氣ロ的氨水加熱氣化腔室以及用于對該氨水加熱氣化腔室進行加熱的第二流路；所述第一流路的入ロ與第一汽輪發(fā)電機的水蒸氣排放端相連，所述第二流路的出口與加熱裝置的凝結(jié)水輸入端相連，且第一流路的出口與第二流路的入口連通；所述氨氣加熱增壓腔室的進氣ロ與氨水加熱氣化腔室的排氣ロ導通，氨氣加熱增壓腔室的排氣ロ與第二汽輪發(fā)電機的氨氣輸入端相連，氨水加熱氣化腔室的進液ロ與氨氣水冷回收裝置的氨水輸出端相連。上述換熱器是這樣工作的從第一汽輪發(fā)電機排出的溫度較高的水蒸氣首先進入 第一換熱單元的第一流路，然后再從第一流路的出口進入第二換熱單元的第二流路，最后從第二流路的出ロ流出換熱器；當其進入第二流路時，由于已經(jīng)在第一換熱單元中進行過了一次換熱(即與進入氨氣加熱增壓腔室中的氨氣進行換熱)，其溫度已經(jīng)顯著下降，此時，由于氨的沸點很低，從進液ロ進入氨水加熱氣化腔室中的氨水仍然能夠大量轉(zhuǎn)化為氨氣，此后，氨水加熱氣化腔室中產(chǎn)生的氨氣進入氨氣加熱增壓腔室，這時，這些氨氣又與剛進入第一換熱單元的第一流路中溫度較高的水蒸氣發(fā)生熱交換，使氨氣進一歩被加熱和增壓，以提高后續(xù)第二汽輪發(fā)電機的發(fā)電效率，而氨水加熱氣化腔室中經(jīng)過換熱的剩余液體再從氨水加熱氣化腔室的排液ロ排出。由此可見，基于換熱器結(jié)構(gòu)的改進，本申請的蒸汽氨氣梯級發(fā)電系統(tǒng)中的換熱器能夠直接對氨氣進行增壓，實現(xiàn)對熱量的高效利用。作為對上述技術(shù)方案的進ー步改進，該系統(tǒng)運行時，所述第二流路的入口溫度彡70で且< 100°C。將第二流路的入口溫度控制在上述區(qū)間范圍內(nèi)時，位于氨水加熱氣化腔室中的氨水在分解產(chǎn)生氨氣的同時基本上不產(chǎn)生水蒸氣，這樣就能夠確保進入第二汽輪發(fā)電機的幾乎全是氨氣，從而避免當進入第二汽輪發(fā)電機的是氨氣和水蒸氣的混合氣體所產(chǎn)生的問題。作為對上述技術(shù)方案的進ー步改進，所述第一換熱單元與第二換熱單元上下疊置為一整體，氨氣加熱增壓腔室與氨水加熱氣化腔室上下貫通。將換熱器設(shè)計成第一換熱單元與第二換熱單元上下疊置為一整體，并使氨氣加熱增壓腔室與氨水加熱氣化腔室上下貫通的形式后，不僅能夠提高設(shè)備的整體性和緊湊性，更重要的是還能夠縮短換熱介質(zhì)在第一換熱單元與第二換熱單元之間的流動距離，減少熱量損失，并且還可以降低氨氣在第一換熱單元與第二換熱單元之間的流動阻力。下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進ー步的說明。本申請附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實踐了解到。


圖I為傳統(tǒng)火力發(fā)電系統(tǒng)的原理不意圖。
圖2為參考文獻所使用技術(shù)方案的原理示意圖。圖3為本申請蒸汽氨氣梯級發(fā)電系統(tǒng)實施例I的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本申請蒸汽氨氣梯級發(fā)電系統(tǒng)實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖3、4所示，本申請的蒸汽氨氣梯級發(fā)電系統(tǒng)實際上包括蒸汽發(fā)電系統(tǒng)和氨氣發(fā)電系統(tǒng)兩個部分，其中，蒸汽發(fā)電系統(tǒng)具有蒸汽發(fā)電循環(huán)回路，氨氣發(fā)電系統(tǒng)具有氨氣發(fā)電循環(huán)回路。該蒸汽發(fā)電循環(huán)回路主要是由水蒸汽驅(qū)動發(fā)電的第一汽輪發(fā)電機4、通過蒸氣冷凝流路接收該第一汽輪發(fā)電機4排汽的換熱器3，以及將換熱器3中蒸氣冷凝流路輸出的凝結(jié)水加熱汽化為第一汽輪發(fā)電機4驅(qū)動用水蒸汽的加熱裝置6構(gòu)成。加熱裝置6 —般可采用燃燒煤、石油、天然氣等燃料的加熱鍋爐。所述換熱器3中具有與蒸氣冷凝流路熱交換連接的氨水氣化流路，該氨水氣化流路的輸出端與由氨氣驅(qū)動發(fā)電的第二汽輪發(fā)電機I的氨氣輸入端相連，該氨水氣化流路的輸入端與接收所述第二汽輪發(fā)電機I所排氨氣的氨氣水冷回收裝置2的氨水輸出端相連，所述第二汽輪發(fā)電機I、氨氣水冷回收裝置2以及氨水氣化流路用于構(gòu)成氨氣發(fā)電循環(huán)回路。如圖3、4所示，換熱器3包括第一換熱單元310和第二換熱單元320，第一換熱單元310包括具有進氣ロ、排氣ロ的氨氣加熱增壓腔室312以及用于對該氨氣加熱增壓腔室312進行加熱的第一流路311 ;第二換熱單元320包括具有進液ロ、排液口和排氣ロ的氨水加熱氣化腔室322以及用于對該氨水加熱氣化腔室322進行加熱的第二流路321 ;第ー換熱單元310與第二換熱單元320上下疊置為一整體，氨氣加熱增壓腔室312與氨水加熱氣化腔室322上下貫通。如圖3、4所示，第一流路311的入口與第一汽輪發(fā)電機4的水蒸氣排放端相連，第二流路321的出口與加熱裝置6的凝結(jié)水輸入端相連，第一流路311的出ロ與第二流路321的入口連通。如圖3、4所示，氨氣加熱增壓腔室312的進氣ロ與氨水加熱氣化腔室322的排氣ロ導通；氨氣加熱增壓腔室312的排氣ロ與第二汽輪發(fā)電機I的氨氣輸入端相連，氨水加熱氣化腔室322的進液ロ與氨氣水冷回收裝置2的氨水輸出端相連，氨水加熱氣化腔室322的排液ロ經(jīng)過管道與氨氣水冷回收裝置2中的噴射泵210的輸入端ロ相連。如圖3、4所示，氨氣水冷回收裝置2包括氨水儲罐220和設(shè)置在該氨水儲罐220上方的噴射泵210 ;其中，氨水儲罐220通過管道與氨水加熱氣化腔室322的進液ロ連通，該管道上設(shè)有泵7 ;噴射泵210的噴射液輸入接ロ通過管道與氨水加熱氣化腔室322的排液ロ連通，該管道上設(shè)有泵8 ;第二汽輪發(fā)電機I的排氣管通過管道與噴射泵210的氨氣輸入接ロ相連。該蒸汽氨氣梯級發(fā)電系統(tǒng)的工作過程為從第一汽輪發(fā)電機4所排放的水蒸氣首先進入第一換熱單元310的第一流路311，然后再從第一流路311的出口進入第二換熱單元320的第二流路321，最后從第二流路321的出ロ流出換熱器3，從第二流路321流出換熱器3的凝結(jié)水通過泵5的作用返回加熱裝置6，再經(jīng)加熱裝置6重新加熱后產(chǎn)生水蒸氣并重新推動第一汽輪發(fā)電機4發(fā)電，實現(xiàn)水蒸氣的循環(huán)利用。當?shù)谝黄啺l(fā)電機4所排放的水蒸 氣進入第二流路321后(此時水蒸氣已轉(zhuǎn)變?yōu)槟Y(jié)水)，由于其已經(jīng)在第一換熱單元310中進行過了一次換熱(即與進入氨氣加熱增壓腔室312中的氨氣進行換熱)，其溫度已經(jīng)顯著下降，此時，由于氨的沸點較低，從進液ロ進入氨水加熱氣化腔室322中的氨水仍然能夠大量轉(zhuǎn)化為氨氣。此后，氨水加熱氣化腔室322中產(chǎn)生的氨氣進入氨氣加熱增壓腔室312，這時，這些氨氣再與進入第一換熱單元310的第一流路311中溫度較高的水蒸氣發(fā)生熱交換，使氨氣進一歩被加熱和增壓，然后再從氨氣加熱增壓腔室312的排氣ロ直接到第二汽輪發(fā)電機I以驅(qū)動其發(fā)電。氨水加熱氣化腔室322中經(jīng)過換熱的剩余液體(稀氨水)從氨水加熱氣化腔室322的排液ロ排出，通過泵8的作用而到噴射泵210，噴射泵210使用稀氨水來噴淋冷卻來自于第二汽輪發(fā)電機I所排放的氨氣，從而將氨氣水冷回收至氨水儲罐220中，然后再通過泵7的作用將氨水儲罐220中的濃氨水打入氨水加熱氣化腔室322中。為使氨水加熱氣化腔室322中基本不產(chǎn)生水蒸氣，應控制所述第二流路321的入口溫度> 70°C且< 100。。。實施例I如圖3所示，第一換熱單元310的具體結(jié)構(gòu)為氨氣加熱增壓腔室312是由多根豎直設(shè)置在第一換熱單元310中并沿水平方向間隔布置的換熱管312a的管腔構(gòu)成，這些換熱管312a的兩端分別安裝在孔板302上，換熱管312a的下端為氨氣加熱增壓腔室312的進氣ロ，上端為氨氣加熱增壓腔室312的排氣ロ，第一換熱單元310中所述換熱管312a的外側(cè)構(gòu)成第一流路311。第二換熱單元的具體結(jié)構(gòu)為第二流路321是由在第二換熱單元320中延伸的換熱管構(gòu)成，第二換熱單元320中所述換熱管的外側(cè)構(gòu)成氨水加熱氣化腔室322。第一換熱單元310中所采用的換熱管312a能夠?qū)ζ渲斜患訜岬陌睔馄鸬胶芎玫膲嚎s作用。實施例2如圖4所示，第一換熱單元310的具體結(jié)構(gòu)為第一流路311是由在第一換熱單元310中曲折延伸的換熱管構(gòu)成，第一換熱單元310中所述換熱管的外側(cè)構(gòu)成氨氣加熱增壓腔室312。第二換熱單元320的具體結(jié)構(gòu)與實施例I相同。
權(quán)利要求
1.蒸汽氨氣梯級發(fā)電系統(tǒng)，包括蒸汽發(fā)電循環(huán)回路，該蒸汽發(fā)電循環(huán)回路主要是由水蒸汽驅(qū)動發(fā)電的第一汽輪發(fā)電機(4)、通過蒸氣冷凝流路接收該第一汽輪發(fā)電機(4)排汽的換熱器(3)，以及將換熱器(3)中蒸氣冷凝流路輸出的凝結(jié)水加熱汽化為第一汽輪發(fā)電機(4)驅(qū)動用水蒸汽的加熱裝置(6)構(gòu)成，其特征在于所述換熱器(3)中還具有與蒸氣冷凝流路熱交換連接的氨水氣化流路，該氨水氣化流路的輸出端與由氨氣驅(qū)動發(fā)電的第二汽輪發(fā)電機(I)的氨氣輸入端相連，該氨水氣化流路的輸入端與接收所述第二汽輪發(fā)電機(I)所排氨氣的氨氣水冷回收裝置(2)的氨水輸出端相連，所述第二汽輪發(fā)電機(I)、氨氣水冷回收裝置(2 )以及氨水氣化流路用于構(gòu)成氨氣發(fā)電循環(huán)回路。
2.如權(quán)利要求I所述的蒸汽氨氣梯級發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述換熱器(3)包括第一換熱單元(310)和第二換熱單元(320)，所述第一換熱單元(310)包括具有進氣口和排氣ロ的氨氣加熱增壓腔室(312)以及用于對該氨氣加熱增壓腔室(312)進行加熱的第一流路(311)，所述第二換熱單元(320)包括具有進液ロ、排液口和排氣ロ的氨水加熱氣化腔室(322)以及用于對該氨水加熱氣化腔室(322)進行加熱的第二流路(321);所述第一流路(311)的入口與第一汽輪發(fā)電機(4)的水蒸氣排放端相連，所述第二流路(321)的出口與加熱裝置(6)的凝結(jié)水輸入端相連，且第一流路(311)的出口與第二流路(321)的入口連通；所述氨氣加熱增壓腔室(312)的進氣ロ與氨水加熱氣化腔室(322)的排氣ロ導通，氨氣加熱增壓腔室(312)的排氣ロ與第二汽輪發(fā)電機(I)的氨氣輸入端相連，氨水加熱氣化腔室(322)的進液ロ與氨氣水冷回收裝置(2)的氨水輸出端相連。
3.如權(quán)利要求2所述的蒸汽氨氣梯級發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)運行時，所述第二流路(321)的入口溫度彡70で且< 100°C。
4.如權(quán)利要求2所述的蒸汽氨氣梯級發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述氨氣加熱增壓腔室(312)是由多根豎直設(shè)置在第一換熱單元(310)中并沿水平方向間隔布置的換熱管(312a)的管腔構(gòu)成，這些換熱管(312a)的兩端分別安裝在孔板(302)上，換熱管(312a)的下端為氨氣加熱增壓腔室(312)的進氣ロ，上端為氨氣加熱增壓腔室(312)的排氣ロ，第一換熱單元(310)中所述換熱管(312a)的外側(cè)構(gòu)成第一流路(311)。
5.如權(quán)利要求2所述的蒸汽氨氣梯級發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述第二流路(321)是由在第二換熱單元(320)中延伸的換熱管構(gòu)成，第二換熱單元(320)中所述換熱管的外側(cè)構(gòu)成氨水加熱氣化腔室(322 )。
6.如權(quán)利要求2至5中任意一項權(quán)利要求所述的蒸汽氨氣梯級發(fā)電系統(tǒng)，其特征在干所述第一換熱單元(310)與第二換熱單元(320)上下疊置為一整體，氨氣加熱增壓腔室(312)與氨水加熱氣化腔室(322)上下貫通。
7.如權(quán)利要求I至5中任意一項權(quán)利要求所述的蒸汽氨氣梯級發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述加熱裝置(6)為加熱鍋爐。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種不使用循環(huán)冷卻水來冷卻汽輪發(fā)電機所排出的水蒸氣的蒸汽氨氣梯級發(fā)電系統(tǒng)，其包括蒸汽發(fā)電循環(huán)回路，該蒸汽發(fā)電循環(huán)回路主要是由水蒸汽驅(qū)動發(fā)電的第一汽輪發(fā)電機、通過蒸氣冷凝流路接收該第一汽輪發(fā)電機排汽的換熱器，以及將換熱器中蒸氣冷凝流路輸出的凝結(jié)水加熱汽化為第一汽輪發(fā)電機驅(qū)動用水蒸汽的加熱裝置構(gòu)成，所述換熱器中還具有與蒸氣冷凝流路熱交換連接的氨水氣化流路，該氨水氣化流路的輸出端與由氨氣驅(qū)動發(fā)電的第二汽輪發(fā)電機的氨氣輸入端相連，該氨水氣化流路的輸入端與接收第二汽輪發(fā)電機所排氨氣的氨氣水冷回收裝置的氨水輸出端相連，第二汽輪發(fā)電機、氨氣水冷回收裝置以及氨水氣化流路用于構(gòu)成氨氣發(fā)電循環(huán)回路。
文檔編號F01K25/10GK102865113SQ20121039676
公開日2013年1月9日 申請日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者楊學軍 申請人:四川京典能源科技有限公司