[科普中国]-二级循环发电

依次用两种气体循环进行发电工艺被称为二级循环发电。

单级循环发电单级循环发电系统工艺流程见图。常温常压（温度为30℃，绝对压力为0.1MPa）下的空气与天然气混合后送入反应器进行燃烧反应，系统中设定空气过剩系数为1.1，假设天然气完全燃烧，得到高温常压烟气，高温烟气经过换热器1与循环水进行换热，烟气在换热器1中换热后排出，高压循环水经过换热器1后气化为高温高压水蒸气，高温高压水蒸气通入蒸汽轮机膨胀做功，驱动发电机发电，膨胀之后的水蒸气乏汽先经过换热器2预热循环水，再进入冷凝器冷却液化，之后由泵进行加压，加压后的循环水先进入换热器2进行预热，之后再送入换热器1与高温烟气进行换热，完成一个循环过程。

二级循环发电二级循环发电系统工艺流程见，,二.级级循环发电系统第一级循环为蒸汽循环，第二级循环为CO2循环。空气与来自多股物流换热器的天然气进入反应器，燃烧反应产生高温烟气，在换热器1中与循环水充分换热后排出，循环水经过换热器1吸热后变为高温高压水蒸气，之后进入蒸汽轮机1膨胀做功，膨胀后的水蒸气乏汽经过换热器2与二级级循环的工质CO2进行换热后，变为循环水，经泵1加加压再进入换热器1吸热，完成蒸汽循环。

CO2循环中，通过泵2将液态CO2进进行加压，之后进入多股物流换热器，与同时进入的LNG共同冷却来自蒸气轮机2的循环工质CO2乏气，LNG气化吸热后与空气混合进入反应器进行燃烧反应。循环工质CO2乏气被冷却液化，通过泵2加压，进入多股物流换热器吸热气化，进入换热器2再次吸热，之后进入蒸气轮机2膨胀做功，做功后CO2乏气进入多股物流换热器被冷却液化，完成CO2循环。1

二级循环发电的优点（1）LNG在经过多股物流换热器后成为天然气，温度达到21℃，可以直接输入反应器中，不需要再经过气化器，同时循环工质CO2出口温度也达到了常温，不需要再通过空气加热器，实现对LNG冷能的充分利用，同时也节省了设备成本。

（2）蒸气轮机2出口的CO2乏气完全吸收液态CO2的气化潜热，CO2乏气经过多股物流换热器后被冷却至液态，交换的热量分别由LNG和液态CO2携带再次进入系统中。

（3）蒸汽循环工质水蒸气乏汽余热得到充分利用，在蒸汽轮机1中膨胀做功后物流3的乏汽温度高于700℃，处于较高的温度水平，在与CO2循循环的CO2换热后温度大大降低，同时由气态变为液态，汽化潜热全部释放，余热得到了充分回收利用。

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李晓林 - 教授 - 西南大学