阅读说明：本技术 热力循环发电系统与方法 (Thermodynamic cycle power generation system and method ) 是由 王兵兵 乔加飞 王慧芳 于 2019-10-29 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种热力循环发电系统与方法,涉及发电技术领域。该热力循环发电系统包括热力发电装置、高温回热器、低温回热器、主压缩机、冷却器、第一再压缩机及第二再压缩机,形成三个回路,其中,经第二再压缩机对第二分流进行加压后回馈至热力发电装置；经热力发电装置对接收到的气体工质进行加热做功发电,由于热力循环发电系统对气体工质进行两次分流,减少了进入到冷却器中的气体工质的流量,减少了散热损失,由于第三回路的分流,使得高温回热器的高压侧气体工质流量小于低压侧工质流量,提高了高温回热器的换热效率,同时高温回热器、低温回热器内部的夹点温度低,大大提高了高温回热器、低温回热器中的回热量,提高了热效率。(The application discloses a thermodynamic cycle power generation system and a thermodynamic cycle power generation method, and relates to the technical field of power generation. The thermodynamic cycle power generation system comprises a thermodynamic power generation device, a high-temperature heat regenerator, a low-temperature heat regenerator, a main compressor, a cooler, a first recompressor and a second recompressor to form three loops, wherein a second split stream is pressurized by the second recompressor and then fed back to the thermodynamic power generation device; the received gas working medium is heated by the thermal power generation device to do work for power generation, the gas working medium is divided twice by the thermal cycle power generation system, the flow of the gas working medium entering the cooler is reduced, the heat dissipation loss is reduced, the flow of the gas working medium on the high-pressure side of the high-temperature heat regenerator is smaller than that of the gas working medium on the low-pressure side due to the division of the third loop, the heat exchange efficiency of the high-temperature heat regenerator is improved, meanwhile, the temperature of a pinch point inside the high-temperature heat regenerator and the low-temperature heat regenerator is low, the heat regeneration amount in the high-temperature heat regenerator and the low-temperature heat regenerator is greatly improved, and the heat.)

热力循环发电系统与方法

技术领域

本申请涉及发电技术领域，尤其涉及一种热力循环发电系统与方法。

背景技术

对于燃煤发电领域，利用气体工质(例如，CO₂)的布雷顿循环进行发电有着广阔的应用前景，其在600℃等级的发电效率可以达到蒸汽朗肯循环在650～700℃的发电效率。

现有技术中常用水蒸气循环系统进行发电，但是利用水蒸气循环系统进行发电的效率低。另外，利用气体工质循环进行发电与利用水蒸汽循环进行发电的过程较大差异，如果将典型的气体工质循环形式直接应用于燃煤发电机组中时，由于第一省煤器入口工质温度远高于同参数下的水蒸气循环机组，将导致第一省煤器出口烟气温度过高，导致催化还原器无法正常工作，因此，在燃煤发电机组设置有第二省煤器，将低温的工质引入第二省煤器中吸热以降低锅炉排烟温度。然而这种结构的燃煤发电机组的换热效率低，散热损失大。

发明内容

第一方面，本申请实施例提供了一种热力循环发电系统，包括热力发电装置、高温回热器、低温回热器、主压缩机、冷却器、第一再压缩机及第二再压缩机；

热力发电装置、高温回热器的高压侧、低温回热器的高压侧、冷却器、主压缩机、低温回热器的低压侧、高温回热器的低压侧、热力发电装置依次相连构成第一回路；

热力发电装置、高温回热器的高压侧、低温回热器的高压侧、第一再压缩机、高温回热器的低压侧、热力发电装置依次相连构成第二回路；

热力发电装置、高温回热器的高压侧、第二再压缩机、热力发电装置依次相连构成第三回路。

第二方面，本申请实施例还提供了一种热力循环发电方法，应用于上述的热力循环发电系统，所述方法包括：

高温回热器的高压侧使得热力发电装置输出的气体工质进行放热降温，然后分流为第一分流和第二分流；

低温回热器的高压侧使得高温回热器输出的气体工质的第一分流进行放热降温，然后对第一分流再次分流得到第三分流和第四分流；

冷却器对第三分流进行冷却输入主压缩机，主压缩机对第三分流进行加压输入至低温回热器的低压侧；

低温回热器的低压侧使得第三分流进行吸热升温，高温回热器的低压侧使得低温回热器输出的第三分流再次进行吸热升温，并回馈至热力发电装置；

第一再压缩机对第四分流进行加压后，高温回热器的低压侧使得第一再压缩机输出的第三分流进行吸热升温，并回馈至热力发电装置；

第二再压缩机对第二分流进行加压后回馈至热力发电装置；

热力发电装置对接收到的气体工质进行加热做功发电。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：该热力循环发电系统设置了三个回路，工作过程为：高温回热器的高压侧使得热力发电装置输出的气体工质进行放热降温，然后分流为第一分流和第二分流；经低温回热器的高压侧使得高温回热器输出的气体工质的第一分流进行放热降温，然后对第一分流再次分流得到第三分流和第四分流；经冷却器对第三分流进行冷却输入主压缩机，主压缩机对第三分流进行加压输入至低温回热器的低压侧；经低温回热器的低压侧使得第三分流进行吸热升温，高温回热器的低压侧使得低温回热器输出的第三分流再次进行吸热升温，并回馈至热力发电装置；经第一再压缩机对第四分流进行加压后，高温回热器的低压侧使得第一再压缩机输出的第三分流进行吸热升温，并回馈至热力发电装置；经第二再压缩机对第二分流进行加压后回馈至热力发电装置；经热力发电装置对接收到的气体工质进行加热做功发电，由于热力循环发电系统对气体工质进行两次分流，减少了进入到冷却器中的气体工质的流量，大大减少了散热损失，另外，由于第三回路的分流，使得高温回热器的高压侧气体工质流量小于低压侧工质流量，提高了高温回热器的换热效率，同时高温回热器、低温回热器内部的夹点温度低，大大提高了高温回热器、低温回热器中的回热量，提高了热效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的热力循环发电系统的结构框图；

图2为本申请实施例提供的热力发电装置一种实施方式的结构框图；

图3为本申请实施例提供的热力发电装置的另一种实施方式的结构框图；

图4为本申请实施例提供的热力循环发电方法的流程图；

图5为本申请实施例提供的S47的一种实施方式的具体子流程图；

图6为本申请实施例提供的S47的一种实施方式的具体子流程图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

请参阅图1，本申请实施例提供了一种热力循环发电系统，包括热力发电装置101、高温回热器102、低温回热器103、主压缩机105、冷却器104、第一再压缩机106及第二再压缩机107。本申请实施例中，热力发电装置101的部分设备位于燃煤锅炉内，燃煤锅炉燃烧煤料产生的热量加热CO2，生成超临界的CO2作为气体工质分别下述的第一回路、第二回路以及第三回路中进行热力循环。

具体地，热力发电装置101、高温回热器102的高压侧、低温回热器103的高压侧、冷却器104、主压缩机105、低温回热器103的低压侧、高温回热器102的低压侧、热力发电装置101依次相连构成第一回路。

具体地，热力发电装置101、高温回热器102的高压侧、低温回热器103的高压侧、第一再压缩机106、高温回热器102的低压侧、热力发电装置101依次相连构成第二回路。

具体地，热力发电装置101、高温回热器102的高压侧、第二再压缩机107、热力发电装置101依次相连构成第三回路。

该热力循环发电系统设置了三个回路，工作过程为：高温回热器102的高压侧使得热力发电装置101输出的气体工质进行放热降温，然后分流为第一分流和第二分流；经低温回热器103的高压侧使得高温回热器102输出的气体工质的第一分流进行放热降温，然后对第一分流再次分流得到第三分流和第四分流；经冷却器104对第三分流进行冷却输入主压缩机105，主压缩机105对第三分流进行加压输入至低温回热器103的低压侧；经低温回热器103的低压侧使得第三分流进行吸热升温，高温回热器102的低压侧使得低温回热器103输出的第三分流再次进行吸热升温，并回馈至热力发电装置101；经第一再压缩机106对第四分流进行加压后，高温回热器102的低压侧使得第一再压缩机106输出的第三分流进行吸热升温，并回馈至热力发电装置101；经第二再压缩机107对第二分流进行加压后回馈至热力发电装置101；经热力发电装置101对接收到的气体工质进行加热做功发电，由于热力循环发电系统对气体工质进行两次分流，减少了进入到冷却器104中的气体工质的流量，大大减少了散热损失，另外，由于第三回路的分流，使得高温回热器102的高压侧气体工质流量小于低压侧工质流量，提高了高温回热器102的换热效率，同时高温回热器102、低温回热器103内部的夹点温度低，大大提高了高温回热器102、低温回热器103中的回热量，提高了热效率。

具体地，作为其中一种实施方式，如图2所示，热力发电装置101包括依次连接的第一省煤器108、主加热器109、高压透平110、再加热器111、低压透平112以及发电机114。其中，第一省煤器108与高温回热器102的低压侧连接，低压透平112与高温回热器102的高压侧连接，高压透平110、低压透平112分别与发电机114连接。

该种实施方式的热力发电装置101的发电原理为：第一省煤器108对接收到的气体工质进行升温输入到主加热器109进行加热；高压透平110根据加热后的气体工质对发电机114做功发电，然后将气体工质输入到再加热器111进行再次加热；低压透平112根据再次加热后的气体工质对发电机114做功发电，然后将气体工质输入至高温回热器102的低压侧。

作为另一种实施方式，如图3所示，热力发电装置101包括依次连接的第二省煤器113、第一省煤器108、主加热器109、高压透平110、再加热器111、低压透平112以及发电机114，其中，第一省煤器108的进气口、第二省煤器113的出气口均与高温回热器102的低压侧连接，第二省煤器113的进气口与第二再压缩机107连接。

该种实施方式的热力发电装置101的发电原理为：第二省煤器113接收到第二再压缩机107输出的气体工质进行升温然后输入至第一省煤器108；第一省煤器108对接收到的高温回热器102的低压侧、第二省煤器113输出的气体工质进行升温输入到主加热器109进行加热；其中，第二省煤器113对气体工质的升温大于预设的阈值，高压透平110根据加热后的气体工质对发电机114做功发电，然后将气体工质输入到再加热器111进行再次加热；低压透平112根据再次加热后的气体工质对发电机114做功发电，然后将气体工质输入至高温回热器102的低压侧。

由于气体工质在第二省煤器113中，被升温的温度大于预设的阈值，从而气体工质在第二省煤器113中吸热量较高，可将第二省煤器113出口的烟温降至合理水平，提高了锅炉的热效率。另外，基于气体工质在第二省煤器113中被升温的温度大于预设的阈值，毫无疑义的，第一省煤器108出口的继续对气体工质进行升温，气体工质在第一省煤器108中继续吸热，也将第一省煤器108出口的烟温降至合理水平，进一步提高了锅炉的热效率。

另外，第二再压缩机107的数量可以为一个。或者，第二再压缩机107的数量为至少两个(例如，两个、三个、四个等等，在此不做限定)，第三回路的数量与压缩机的数量相同，热力发电装置101、高温回热器102的高压侧、每个第二再压缩机107、热力发电装置101依次相连构成一个第三回路。

请参阅图4，本申请实施例还提供了一种热力循环发电方法，应用于热力循环发电系统。热力循环发电系统包括热力发电装置101、高温回热器102、低温回热器103、主压缩机105、冷却器104、第一再压缩机106及第二再压缩机107。所述方法包括：

S41：高温回热器102的高压侧使得热力发电装置101输出的气体工质进行放热降温，然后分流为第一分流和第二分流。

S42：低温回热器103的高压侧使得高温回热器102输出的气体工质的第一分流进行放热降温，然后对第一分流再次分流得到第三分流和第四分流。

S43：冷却器104对第三分流进行冷却输入主压缩机105，主压缩机105对第三分流进行加压输入至低温回热器103的低压侧。

S44：低温回热器103的低压侧使得第三分流进行吸热升温，高温回热器102的低压侧使得低温回热器103输出的第三分流再次进行吸热升温，并回馈至热力发电装置101。

S45：第一再压缩机106对第四分流进行加压后，高温回热器102的低压侧使得第一再压缩机106输出的第三分流进行吸热升温，并回馈至热力发电装置101。

S46：第二再压缩机107对第二分流进行加压后回馈至热力发电装置101。

S47：热力发电装置101对接收到的气体工质进行加热做功发电。

该热力循环发电系统设置了三个回路，该热力循环发电方法通过高温回热器102的高压侧使得热力发电装置101输出的气体工质进行放热降温，然后分流为第一分流和第二分流；经低温回热器103的高压侧使得高温回热器102输出的气体工质的第一分流进行放热降温，然后对第一分流再次分流得到第三分流和第四分流；经冷却器104对第三分流进行冷却输入主压缩机105，主压缩机105对第三分流进行加压输入至低温回热器103的低压侧；经低温回热器103的低压侧使得第三分流进行吸热升温，高温回热器102的低压侧使得低温回热器103输出的第三分流再次进行吸热升温，并回馈至热力发电装置101；经第一再压缩机106对第四分流进行加压后，高温回热器102的低压侧使得第一再压缩机106输出的第三分流进行吸热升温，并回馈至热力发电装置101；经第二再压缩机107对第二分流进行加压后回馈至热力发电装置101；经热力发电装置101对接收到的气体工质进行加热做功发电，由于热力循环发电系统对气体工质进行两次分流，减少了进入到冷却器104中的气体工质的流量，大大减少了散热损失，另外，由于第三回路的分流，使得高温回热器102的高压侧气体工质流量小于低压侧工质流量，提高了高温回热器102的换热效率，同时高温回热器102、低温回热器103内部的夹点温度低，大大提高了高温回热器102、低温回热器103中的回热量，提高了热效率。

具体地，热力发电装置101包括依次连接的第一省煤器108、主加热器109、高压透平110、再加热器111、低压透平112以及发电机114，其中，第一省煤器108与高温回热器102的低压侧连接，低压透平112与高温回热器102的高压侧连接，高压透平110、低压透平112分别与发电机114连接，S47包括：

S51：第一省煤器108对接收到的气体工质进行升温输入到主加热器109进行加热。

具体地，第一省煤器108先对接收到的气体工质进行升温，然后输入到燃煤锅炉的气冷壁中继续加热，最后进入主加热器109中加热。

S52：高压透平110根据加热后的气体工质对发电机114做功发电，然后将气体工质输入到再加热器111进行再次加热。

S53：低压透平112根据再次加热后的气体工质对发电机114做功发电，然后将气体工质输入至高温回热器102的低压侧。

作为另一种实施方式，热力发电装置101包括依次连接的第二省煤器113、第一省煤器108、主加热器109、高压透平110、再加热器111、低压透平112以及发电机114，其中，第一省煤器108的进气口、第二省煤器113的出气口均与高温回热器102的低压侧连接，其中，第二省煤器113对气体工质的升温大于预设的阈值。第二省煤器113的进气口与第二再压缩机107连接，S47包括：

S61：第二省煤器113接收到第二再压缩机107输出的气体工质进行升温然后输入至第一省煤器108。

S62：第一省煤器108对接收到的高温回热器102的低压侧、第二省煤器113输出的气体工质进行升温输入到主加热器109进行加热。

S63：高压透平110根据加热后的气体工质对发电机114做功发电，然后将气体工质输入到再加热器111进行再次加热。

S64：低压透平112根据再次加热后的气体工质对发电机114做功发电，然后将气体工质输入至高温回热器102的低压侧。

可选地，第二再压缩机107的数量可以为一个；或者，第二再压缩机107的数量为至少两个，第三回路的数量与压缩机的数量相同，热力发电装置101、高温回热器102的高压侧、每个第二再压缩机107、热力发电装置101依次相连构成一个第三回路。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。