基本信息
- 项目名称：
- 发电用燃气—蒸汽—热气流联合循环装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本作品设计了一种全新的发电用联合循环装置，将原有燃气-蒸汽联合循环技术和新型热气流发电技术结合起来，使得联合循环装置的效率和功率都有所升高，而NOx、SOx、烟尘和噪音却得到有效的控制。本装置涉及两个发电技术：燃气-蒸汽联合循环技术和热气流发电技术，本设计团队基于两个发电技术的优缺点和二者的联系，设计了导气装置、混合装置和气冷式冷凝器，使得二者可以完美的结合起来、发挥作用。
- 详细介绍：
- 本作品设计了一种将燃气一蒸汽联合循环发电装置和热气流发电装置联合起来发电用燃气—蒸汽—热气流联合循环装置。不但能够实现燃气一蒸汽联合循环发电装置高效、低污染等优点，还可以进一步降低排烟温度，利用冷凝器的热量，对效率的提高及节能减排做出极大的贡献。 本作品的目的是设计一种排气温度接近大气温度，效率高于燃气—蒸汽联合循环装置的燃气—蒸汽—热气流联合循环装置，由以下两个部分组成： （1）、燃气—蒸汽联合循环发电装置。 燃气—蒸汽联合循环发电装置的主设备由四大块组成： 1）、燃气轮发电机组。它用可燃气体（如天然气、焦炉煤气、高炉煤气或煤层气）或油为（如轻柴油或重油）燃料，通过高温、高压空气做功发电。 2）、余热锅炉。其热源为燃气轮机的排气，因此称为余热锅炉，其产生的蒸汽按汽轮机来匹配。 3）、汽轮发电机组。利用余热锅炉供给的蒸汽驱动蒸汽轮机，蒸汽轮机带动发电机组发电。 4）、气冷式冷凝器。将驱动汽轮机后的乏汽通到热气流发电装置的进气口，利用大量的、流速高的的冷空气来冷却乏汽（乏汽在蛇型管中流动）。同时加热进入热气流发电装置的气流，使得热气流发电装置的做功能力得到增加。 （2）、热气流发电装置。 本作品设计了一种占地面积小、做功能力更强的热气流发电装置。传统的太阳能热气流发电装置要使用面积巨大的集热棚，所以占地面积很大，而在本作品中，利用燃气—蒸汽联合循环发电装置的排烟和气冷式冷凝器的热量来加热进入热气流发电装置的空气，从而减少了集热棚的面积。于此同时利用热气流发电装置进口大量的、流速高的冷空气来冷却乏汽，从而设计了一种气冷式冷凝器。本作品设计的气冷式冷凝器的工作原理是将驱动汽轮机后的乏汽通到热气流发电装置的进气口，利用大量的、流速高的的冷空气来冷却乏汽（乏汽在蛇型管中流动）。同时加热进入热气流发电装置的气流，使得热气流发电装置的做功能力得到增加。 和同类型的联合循环（像燃蒸联合循环）相比：本发明专利的效率将会比燃蒸循环的效率高2%～3%；本专利所发明的装置排出的烟气温度大约是外界大气温度，即不会排出高于大气温度的气体，所以不会带来废热污染；通过热气流发电装置的设置，将排烟和发电厂外的世界隔开，从而降低整个发电装置的噪音；而排烟在热气流发电装置中做完功后，由于密度的原因会上升，在上升的过程中烟尘的温度下降，就不再随排烟上升而保留在热气流发电那装置中，从而减少NOx、SOx、CO、灰尘的排放。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 随着燃气轮机的优点被人们认识到，燃气轮机发电技术越来越受到人们的青睐。燃气轮机发电技术中最高效、最成熟的技术就是燃气一蒸汽联合循环发电，燃蒸联合发电技术是当今世界上发展极为迅速的一种高效、低污染发电技术，它己成为发达国家新建热力发电厂的首选系统。经过近三十年的研究和不断改进，联合循环发电不仅在效率上（大约60%）超过蒸汽发电效率（后者<=42％），而且在众多方面均体现出明显的优势。它己成为全世界公认的具有发电效率高，调峰能力强，单位功率投资少，建设周期短。占地面积小，污染程度低的新一代发电设备。传统的燃蒸联合循环发电装置的排烟温度是150摄氏度，这样的排烟直接排到大气会对大气形成废热污染。与此同时，排烟中的废热却没有得到充分的利用。 1981年，世界上第一所太阳能热气流电站在西班牙的沙漠中建成，这座实验性电站开创了将此项技术应用于实际的先河，它由烟囱、集热棚、蓄热层和涡轮发动机组成，透光隔热的集热棚相当于一个巨大玻璃温室，其内部的地表蓄热层吸收太阳辐射后温度升高，并加热棚内的空气，空气受热膨胀，密度下降，在高大的烟囱内造成一股向上的动力，从而形成热气流驱动涡轮发电机组发电。将上面两种发电技术联合起来形成燃气—蒸汽—热气流联合循环，将高温的排烟引到热气流发电装置中做功。
科学性、先进性
- 1、环保性能好，对环境的污染少。发电用燃气—蒸汽—热气流联合循环装置的CO、Nox排放少，称之为“清洁电厂”。 2、投资省，目前每千瓦的投资费用仅3000~4000元/KW左右，甚至更低，而普通火力发电站投资目前高达8000~11000元/KW左右。 3、建设周期短，可以首先建设热气流电站，再建联合循环电站，从而使资金最大效率化。 4、效率高，发电用燃气—蒸汽—热气流联合循环装置的热效率可以达到65%，而燃气—蒸汽联合循环装置的效率最高时60%，可见升级之后的联合循环装置的效率更高。
获奖情况及鉴定结果
- 在2011年五月哈尔滨工程大学的节能减排大赛中获得三等奖； 在2011年五月哈尔滨工程大学的五四杯大赛中获得优胜奖；
作品所处阶段
- 现在项目已经完成全部理论设计工作，实物已基本完成。
技术转让方式
- 独家许可
作品可展示的形式
- 模型，图纸，动画等
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1）整机效率比燃蒸联合循环装置的效率提高4%以 上。 2）和燃气—蒸汽联合循环装置相比，噪音更小、灰尘的排放更少。 3)整机的排气温度将接近大气温度不会带来废热污染。 4)冷凝器采用气冷式，用水量很少。 随着我国现代化的进行，我国对电力的需求会越来越大。另一方面环境保护已经被大部分人所认识到，所以一种高效、清洁的发电形式会越来越受人们的青睐，因此应用前景广阔。
同类课题研究水平概述
- 无类似研究项目
