高温高压水蓄能蒸汽发电系统.pdf

本发明涉及一种高温高压水蓄能蒸汽发电系统，具有承压水罐、第一汽轮机组、第二汽轮机组、发电机以及冷凝器，其中承压水罐内以高温高压的水作为储能介质，吸收高温热源的热量，输出高温高压的循环工质至第一汽轮机组，第一汽轮机组驱动发电机发电，循环工质经冷凝器、高温泵回流至承压水罐；承压水罐输出的循环工质同时输送至第二汽轮机组，带动高温泵，将冷凝水输送回承压水罐内进行下次循环。本发明用水作为蓄能介质由于水在高压下的比热容升高，同时采用水作为循环工质，安全、绿色、成本低廉；实现能源的梯级利用，显著提高了能源利用率。

权利要求书
1.  一种高温高压水蓄能蒸汽发电系统，其特征在于：具有承压水罐、第一汽轮机组、第二汽轮机组、发电机以及冷凝器，其中承压水罐内以高温高压的水作为储能介质，吸收高温热源的热量，输出高温高压的循环工质至第一汽轮机组，第一汽轮机组驱动发电机发电，循环工质经冷凝器、高温泵回流至承压水罐；承压水罐输出的循环工质同时输送至第二汽轮机组，带动高温泵，将冷凝水输送回承压水罐内进行下次循环。

2.  按权利要求1所述的高温高压水蓄能蒸汽发电系统，其特征在于：冷凝器与供暖系统相连，形成供暖回路。

3.  按权利要求1所述的高温高压水蓄能蒸汽发电系统，其特征在于：第一、二汽轮机组为多级可拆卸标准单体汽轮机。

4.  按权利要求1所述的高温高压水蓄能蒸汽发电系统，其特征在于：在第一汽轮机输入、输出管路之间设有旁路，在该旁路上加设调节发电机组与供暖系统的能源分配的调节阀。

说明书高温高压水蓄能蒸汽发电系统
技术领域
本发明涉及一种蓄能发电技术，具体的说是一种高温高压水蓄能蒸汽发电系统。
背景技术
现有技术发电系统蓄能设备采用常压低温水或者相变材料储存热能。在常压下水储能能力有限(比热容为4.2x103j/kg·℃)，因此在使用水作为储能介质时通常需要建设储能水池，占地面较大，保温困难。使用性价比不高。而相变材料储能种类多样，一般分为无机相变材料、有机相变材料、复合相变材料。无机相变材料一般用于温度在300℃-1000℃的范围内的储能。有机相变材料使用温度一般为30-60℃范围内的储能。复合相变才来哦使用温度一般为450-1000℃范围内的储能。总的来说，各种相变材料的比热值相对于水来说要更低，蓄能效果差、成本高，且部分相变材料含有毒性，使用过程中有一定的危险性。
现有技术低温发电系统中冷凝水回水一般直接使用电力驱动的水泵，能量需先由蒸汽的内能在发电机中转换为电能，再在水泵中由电能转换为机械能，能量在二次转换过程中造成了损失，降低了低温发电系统的能量利用率。
现有技术低温发电系统中循环工质一般为不同沸点有机物，成本相对较高且对人体有一定毒性，对臭氧层有破坏作用。
现有技术低温发电系统中汽轮机一般为固定整体，功率固定。无法根据热源实际工况的变化作出调整，特别是热源温度高于设计值时机组超负荷运转，热源温度低于设计值时机组无法启动，两种情况都会造成能源的极大浪费。
发明内容
针对现有技术中蓄能设备蓄能效果差、成本高和循环工质成本高、有毒性且破坏臭氧层等不足，本发明要解决的技术问题是提供一种安全、绿色、成本低廉的高温高压水蓄能蒸汽发电系统。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明高温高压水蓄能蒸汽发电系统，具有承压水罐、第一汽轮机组、第二汽轮机组、发电机以及冷凝器，其中承压水罐内以高温高压的水作为储能介质，吸收高温热源的热量，输出高温高压的循环工质至第一汽轮机组，第一汽轮机组驱动发电机发电，循环工质经冷凝器、高温泵回流至承压水罐；承压水罐输出的循环工质同时输送至第二汽轮机组，带动高温泵，将冷凝水输送回承压水罐内进行下次循环。
本发明中，冷凝器与供暖系统相连，形成供暖回路；第一、二汽轮机组为多级可拆卸标准单体汽轮机；在第一汽轮机输入、输出管路之间设有旁路，在该旁路上加设调节发电机组与供暖系统的能源分配的调节阀。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明将热水储存在压力容器中，用水作为蓄能介质由于水在高压下的比热容升高，相比常压下蓄能总量提高两倍以上，同时采用水作为循环工质，安全、绿色、成本低廉；发电系统中水蒸汽经过第一汽轮机组做功后进入冷凝器，利用余热加热冷凝器中冷却水用来供暖，实现能源的梯级利用。
2.本产品汽轮机组由多个可拆卸标准单体汽轮机组成，使用方法灵活，可根据热源实际情况选择单体汽轮机数量，尤其是适合小型的太阳能或余热发电；同时使用电动调节阀调节发电机组与供暖系统之间的能源分配，显著提高了能源利用率。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
其中，1为承压水罐，2为第一汽轮机组，3为第二汽轮机组，4为发电机，5为冷凝器，6为供暖系统，7为高温泵，8为高温热源，9为调节阀。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。
如图1所示，本发明高温高压水蓄能蒸汽发电系统，具有承压水罐1、第一汽轮机组2、第二汽轮机组3、发电机4以及冷凝器5，其中承压水罐1内以高温高压的水作为储能介质，吸收高温热源8的热量，输出高温高压的循环工质至第一汽轮机组2，第一汽轮机组2驱动发电机4发电，循环工质经冷凝器5、高温泵7回流至承压水罐1；承压水罐1输出的循环工质同时输送至第二汽轮机组3，带动高温泵7，将冷凝水输送回承压水罐1内进行下次循环。
本实施例中，承压水罐1内的水通过吸收高温热源8产生的热量进行蓄能，发电系统内的循环工质也为水。利用承压水罐1作为储能容器，将热水储存在压力容器即承压水罐1中，用水作为蓄能介质由于水在高压下的比热容升高，相比常压下蓄能总量提高两倍以上，同时采用水作为循环工质，安全、绿色、成本低廉。
冷凝器5与供暖系统6相连，形成供暖回路。在第一汽轮机输入、输出管路之间设有旁路，在该旁路上加设调节发电机组与供暖系统的能源分配的调节阀9(本实施例为电动调节阀)。
当循环工质温度或流量大于汽轮机设计温度时，打开电动调节阀，对流入汽轮机的循环工质进行分流，调节发电机组与供暖系统之间的能源分配，显著提高了能源利用率。
汽轮机组由多级可拆卸标准单体汽轮机组成，使用方法灵活，可根据 热源实际情况选择单体汽轮机数量，尤其是适合小型的太阳能或余热发电。
本发明工作过程如下：发电时循环工质水先经过承压水罐1与高温高压热水换热后蒸发为蒸汽，驱动第一汽轮机组2进行发电，之后进入冷凝器5，利用发电后的余热加热冷凝器5中的水进行供暖，有效利用能源，实现能源的梯级利用；控制电动调节阀9的开合可以调节循环工质在供暖系统与第一汽轮机组间的流量分配，提高热能利用率；承压水罐1所产生的蒸汽同时驱动第二汽轮机组3带动高温泵7，将冷凝水输送回承压水罐1内进行下次循环。