高效低温热源动力循环装置发电中试报告

一、立题的依据及科学意义

在我国重要的二次能源电力的生产中，耗用大量的煤炭，发电效率不高，如2006年火力发电总量为：23573亿千瓦时燃煤22.1亿吨标准煤，发电效率大约18-25%＜按数字计算＞，而且还排放CO2 60多亿吨，SO2 0.9亿吨，严重污染生态环境。况且随着化石能源危机的临近，人们不得不努力提高电力生产的效率，开发各种替代能源，目前我国火力发电机组全部采用的以水为循环工质的汽轮机组，都是依据卡诺循环和朗肯循环设计的，通过高温、高压来提高发电效率的方案已经接近极限。受到温度的限制，效率多在30%—40%左右，现有的发电企业约有50%热能（摘自热工手册20章第7页）散发空气中，主要散发部分在冷凝塔、烟气。本中试项目与上述两种循环方式不同，它以有机工质C3F8、及含氟化合物的临界温度为起点，将工质用特种设备汽化增温，增温增压的幅度用现代自动控制技术进行即时控制，使工质气体通过汽轮机绝热膨胀做功后，恰好降至临界温度压力处，放出极小的冷凝热，液化后的工质再通过数控增压泵依据主控室指令，量化进入汽化器，完成循环。由此看出，本循环吸取的热量，只有极小的冷凝损失和液体增压损失，其余的全部都用于做功。本循环采用的高压数控泵技术，连同低临界常数、大比内能工质一起使用，就使得本循环装置实现了在温度变化不大的情况下超卡诺循环的高效率。余热还可以通过热泵技术升温后返还给做功工质，即以工质的液化热作为热泵的低温热源，取代了冷却塔的对外放热并返还给做功工质。包括热泵功耗在内，综合热效率可达80%以上。无疑是热力学理论与技术的重大突破，社会经济效益也十分巨大，通过中试，验证其科学性与可行性，并为以后的大规模推广和应用作好必要的准备，意义极其重大。

二、国内外研究综述

火力发电的效率不高，大都在30%-45%之间，是世界性的老大难问题，虽然国内外都在为提高发电效率而努力，但受温度、材料及工艺的限制，收效甚微也可以说是步履艰难。在中低温热源方面，国外已在太阳能、地热能方面进行了大量研发，有些进行初步商业化运行，但效率都在30%以下，经营效果不理想。国内有些科研单位虽然也进行了某些研究，就整体而言，特别是开发应用方面，几乎是一片空白。本技术突破了传统理论的限制，设计出了高效的循环方式，在温度变化不大的情况下，实现了超卡诺循环极限的高效率，从而大幅提高了电力的生产与供给，有望成为一次能源技术革命的开端，也使得我国在此领域、凭此高效技术、高起点腾飞，带领世界完成从化石能源到环境取能的一次根本性转换。