方案1 利用r245fa低温纯凝发电提高火力发电厂效率20130520

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1、利用R245fa低温纯凝发电提高火力发电厂效率--发电厂节能减排改造篇-1摘要：目前利用热能发电的系统是朗肯循环系统，由于乏汽的凝结热占做功的热能比例较大，导致整体发电效率不高(一般小于40%)。利用有机工质特性（有机工质的凝结热占做功的热能比例较小），让水蒸气的凝结热在较高温度下释放出来加以利用,从而提高利用热能发电的发电机组综合效率提高10个百分点以上。1.低位热能利用的必要性与可行性：1.1：低位热能利用的必要性：世界上丹麦Nordjyllandsvaerker电站一台容量为411MW，参数为28.5MPa、580/580/580

2、℃二次再热的燃煤超超临界机组于1998年投入运行，由于机组冷却水温为10℃，锅炉排烟温度降到100℃，锅炉效率达95％，机组的净效率达到47％,是当今世界上效率最高的超临界火电机组。中商情报网数据显示:2011年1-11月，全国发电量的产量达41939亿千瓦小时，其中，火力发电量达34611.9亿千瓦小时。发电厂供电煤耗：按全国的火力发电厂平均供电煤耗320克/千瓦计算，全国火力发电厂供电煤耗每节省1克既可以可以节约煤炭346.119万吨，如果按本方案执行，可以提高效率10个百分点，全国全国火力发电厂供电煤耗可以节省32克，共计可以节省

3、11075.3万吨，效果可观，石油煤炭属于一次性资源，我国属于能源缺乏的大国，节能减排迫在眉睫。1.2：低位热能利用的可行性：低温地热双循环发电技术，又名中间介质发电法（ORC技术），与其他发电技术最大的区别在于使用两种流体作为发电系统的工质。其他发电技术通常是地热水蒸汽（或汽水混合物）直接或闪蒸进入发电系统做功转换为电能。而地热双循环发电系统，地热流体携热进入热交换器，将热传递给另一种工质（通常为低沸点工质），该种工质得热蒸发进入汽轮机做功。图1：地热双循环发电系统热力图以上ORC发电技术在国内外实际中有了商业运作，由于有机工质的特殊

4、物理性质，其凝结热相对气体热晗相对较小，临界点温度相对较低，因此对雨热电厂来讲，将给热网加热的抽汽转换为加热有机工质发电，让蒸汽的潜热在较高的温度下释放出来，制造出有一个超临界有机工质双循环发电系统，增加了火电厂整体发电效率。目前，燃气电厂燃气——蒸汽联合循环发电厂能达到60%以上的效率，借鉴燃气——蒸汽联合循环发电的设想，采用蒸汽——有机工质联合循环发电技术是可行的。1.利用低温有机工质双循环发电技术改进2.1：传统朗肯循环工作过程：朗肯循环是最简单的火力发电厂的理论循环，如图2所示。它的循环过程为：首先将凝汽器内的凝结水用凝结水泵4

5、和给水泵6打入锅炉1，该过程为给水的绝热压缩过程，打入锅炉的水在锅炉内定压吸热、汽化和过热；从锅炉来的新蒸汽在汽轮机2中绝热膨胀作功过程；作完功的乏汽在凝汽器内定压凝结放热进入下一个循环过程。图2：火力发电厂的发电系统热力图朗肯循环是最简单的火力发电厂的理论循环，如图2-12所示。1-有过热器的锅炉；2-汽轮机和发电机；3-凝汽器；4-凝结水泵；5-除氧器；6-给水泵；7-循环水泵；以上四个过程在T-s图上表示如图3图3：火力发电厂朗肯循环的T-s图图3中，过程线1-2为过热蒸汽在汽轮机中的绝热膨胀过程。此时每千克蒸汽在汽轮机内部所作的

6、功为：Wt＝h1－h2式中，h1——进汽焓，kJ/kg；h1——乏汽焓，kJ/kg。过程线2—3表示乏汽在凝汽器中的定压放热过程。每千克工质放出的热量为：ε2＝h2－h3式中，h3——乏汽压力P2下的凝结水焓，kJ/kg。过程线3—4表示凝结水在给水泵中的绝热压缩过程。给水泵所消耗的技术功为：Wp＝h4－h3式中，h4——离开给水泵时（P4=P1）的未饱和水焓，kJ/kg。过程线4—5—6—1表示未饱和水在锅炉的省煤器、汽包和过热器中定压加热、汽化并最后形成过热蒸汽的过程2.2：传统朗肯循环存在的问题位效率低：传统朗肯循环系统汽轮机的乏

7、汽都是在通过环境温度下冷却使饱和蒸汽变成液态开始循环的。由于水蒸气工质的特性，水的汽化热为40.8千焦/摩尔，相当于2260千焦/千克（一般地：使水在其沸点蒸发所需要的热量五倍于把等量水从1℃加热到100℃所需要的热量）。采用冷却方式使水蒸气气体变成液体，导致2260kj/kg的热能被浪费，导致以水蒸气为工质的整体发电效率不高，理论计算分析和实际应用都是如此。2.3：利用有机工质发电技术方案构思（见附图1）：在火力发电热电厂原工艺流程的基础上，用热网加热器的热管道做为中间介质发电系统的热源，通过有机工质加热器、有机工质汽轮机、有机工质回

8、收部分、发电机部分等共计五部分组成。发电系统工艺流程如下：低沸点工质在预热器中被加热到所选定的预热温度，然后在蒸发器中被加热到饱和蒸气态驱动汽轮机做功；做功后的工质发气在冷凝器中冷凝，再经工质泵升压然后再进