环保节能发电系统及其工艺和发电站的制作方法

本发明涉及发电技术领域，尤其涉及一种环保节能发电系统及其工艺和发电站。

背景技术：

现火电站，核电站和生物质发电站等等，都是应用燃烧和加热水变成高温高压蒸汽的热机发电技术，这种方式是现在的主发电模式。其方法是通过燃烧加热等方法，将水加热成为超高温高压的水蒸汽，推动汽轮机和发电机进行发电，汽轮机做功排出的乏汽，乏汽和冷却系统在凝汽器中换热，以使乏汽还原成为液体水，再输送给锅炉重新进行加热。冷凝水被锅炉重新加热成为高温高压蒸汽，推动汽轮机和发电机组发电做功，汽轮机排出的乏汽，再通过凝汽器被冷却系统冷却还原成冷凝水，再输送到锅炉加热，如此不断的循环。现有冷却系统通常采用水冷和空冷方式冷却。水冷通常采用冷却塔进行冷却，风冷通常采用空冷系统进行冷却。

我们经常能够看到火力发电厂以及核电厂，有很粗的水泥冷却塔冒着白色蒸汽(或投巨资建设空冷系统)，冷却塔和空冷系统都将损耗相当大能量，粗大冷却塔不间断的工作，每年将排放损失超级大量的能量，同时还流失超级大量水资源。发电厂本是将燃烧产生的热能转变为电能输出，大量的热能量跑掉，极大浪费了资源。

凝汽器在冷凝过程中，将汽轮机输出的乏汽中蕴藏的蒸发潜热，通过水冷或者空冷等技术，将蒸汽中蕴藏的蒸发潜热排放掉，获得冷凝水后再通过水泵输送到锅炉内部进行再加热。在冷凝过程中机组将损失极其大量的蒸发潜热能量。据相关报道和相关数据统计，火电站、核电站发电效率只有35％-38％左右，大亚湾核电站的发电效率只达到33％，近70％的能量损失掉和排放到大气中，不但造成宝贵能源的巨大损失，同时电站巨大的热能量排放到空气和海洋中，并且长年累月不间断的排放。即使地球拥有超级巨大的大气层空间，海洋拥有巨大的海洋面积和体积，但是也承受不住全世界那么多的火电站、核电站、生物质电站等发电系统排放的热量。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供环保节能发电系统及其工艺和发电站，以解决现有技术中存在的汽轮机的乏汽的热量大量浪费的技术问题。

本发明提供的环保节能发电系统，包括首尾依次连通的低温工质处理存储器、二级增压泵、一级凝汽器、二级汽轮机、二级凝汽器和二级凝结泵；

所述低温工质处理存储器内存储的第二介质通过所述二级增压泵输送至所述一级凝汽器，用于冷却流经所述一级凝汽器的一级汽轮机的乏汽，并输送至所述二级汽轮机，以驱使所述二级汽轮机转动；

所述二级凝汽器用于冷却所述二级汽轮机输出的所述第二介质，并将所述第二介质通过所述二级凝结泵输送至所述低温工质处理存储器内。

进一步地，所述的环保节能发电系统，包括低温工质压缩机和换热器，还包括三级汽轮机或者膨胀机；

所述低温工质压缩机、所述换热器、所述三级汽轮机或者所述膨胀机、所述二级凝汽器首尾依次连通并形成循环回路；

所述低温工质压缩机用于压缩第三介质，并将所述第三介质通过所述换热器冷却，输送至所述三级汽轮机或者所述膨胀机，以驱使所述三级汽轮机或者所述膨胀机转动；

所述二级凝汽器通过来自于所述三级汽轮机或者所述膨胀机输出的所述第三介质冷却所述二级汽轮机输出的所述第二介质，并将所述第三介质输送至所述低温工质压缩机。

进一步地，所述换热器连接在所述二级凝结泵与所述低温工质处理存储器之间，用于将所述第三介质的热能传递给所述第二介质；

所述三级汽轮机或者所述膨胀机与所述换热器之间连接有三级低温工质存储器；

所述低温工质压缩机驱动连接所述三级汽轮机或者所述膨胀机。

进一步地，所述的环保节能发电系统，还包括四级增压泵和四级汽轮机；

所述四级增压泵用于令所述低温工质处理存储器内存储的所述第二介质输送至待冷却装置，以使所述待冷却装置冷却；所述待冷却装置包括锅炉、一级汽轮机和锅炉烟道中的一种或者多种；

所述低温工质处理存储器、所述四级增压泵、所述待冷却装置、所述四级汽轮机、所述二级凝汽器和所述二级凝结泵首尾依次连通并形成循环回路；

流经所述待冷却装置的所述第二介质输送至所述四级汽轮机，以驱使所述四级汽轮机转动。

进一步地，所述锅炉烟道设置有第一烟道换热器；所述第一烟道换热器用于连接锅炉；

所述第一烟道换热器连接在所述四级增压泵和所述四级汽轮机之间，用于将所述锅炉烟道内烟气的热能传递给所述第二介质；

所述锅炉烟道设置有第二烟道换热器；所述锅炉、所述第一烟道换热器和所述第二烟道换热器依次连通；

所述第二烟道换热器连接在所述四级增压泵和所述四级汽轮机之间，用于将所述锅炉烟道内烟气的热能传递给所述第二介质。

进一步地，所述锅炉烟道设置有烟道风机压缩机和烟道冷凝器；所述第一烟道换热器、所述烟道风机压缩机、所述第二烟道换热器和所述烟道冷凝器依次连通；

所述烟道风机压缩机用于压缩来自于所述第一烟道换热器的烟气，并输送给所述第二烟道换热器；

所述烟道冷凝器用于冷却来自于所述第二烟道换热器的烟气。

进一步地，所述的环保节能发电系统，包括低温工质压缩机和换热器，还包括三级汽轮机或者膨胀机；

所述低温工质压缩机、所述换热器、所述三级汽轮机或者所述膨胀机、所述烟道冷凝器首尾依次连通并形成循环回路；

所述低温工质压缩机用于压缩第三介质，并将所述第三介质通过所述换热器冷却，输送至所述三级汽轮机或者所述膨胀机，以驱使所述三级汽轮机或者所述膨胀机转动；

所述烟道冷凝器通过来自于所述三级汽轮机或者所述膨胀机输出的所述第三介质冷却所述锅炉烟道内烟气，并将所述第三介质输送至所述低温工质压缩机；

所述三级汽轮机或者所述膨胀机和所述低温工质压缩机之间连接有所述二级凝汽器；

所述二级凝汽器通过来自于所述三级汽轮机或者所述膨胀机输出的所述第三介质冷却所述二级汽轮机输出的所述第二介质，并将所述第三介质输送至所述低温工质压缩机。

进一步地，所述二级汽轮机驱动连接二级发电机；

所述三级汽轮机或者所述膨胀机驱动连接三级发电机；

所述第二介质为二氧化碳、氨、氦、氢、氧、氩、氮或者氟利昂；

所述第三介质为二氧化碳、氨、氦、氢、氧、氩、氮或者氟利昂。

本发明提供的环保节能发电工艺，适用于所述的环保节能发电系统，包括如下步骤：

温度低于-35℃的呈液态的第二介质从低温工质处理存储器内输送至一级凝汽器；

在一级凝汽器内，温度为20℃-35℃的一级汽轮机的乏汽与第二介质热交换后温度下降到10℃-20℃，同时第二介质吸热汽化后温度升至5℃-15℃、压力升至3.5MPa以上并输送至二级汽轮机；

第二介质驱使二级汽轮机转动做功后，温度降至-35℃以下、压力降至0.5MPa以下并输送至二级凝汽器；

第二介质在二级凝汽器内被冷却温度降至-50℃以下，并输送至低温工质处理存储器内，形成循环。

本发明提供的发电站，包括所述的环保节能发电系统。

本发明提供的环保节能发电系统及其工艺和发电站，通过低温工质处理存储器内存储的第二介质经过二级增压泵输送至一级凝汽器，以冷却流经一级凝汽器的一级汽轮机的乏汽，以将一级汽轮机的乏汽中的热能置换至第二介质内；第二介质吸收热能后驱使二级汽轮机转动，将第二介质的热能转化为二级汽轮机旋转机械能；再通过二级凝汽器冷却二级汽轮机输出的第二介质，并将第二介质通过二级凝结泵输送至低温工质处理存储器内，实现循环。相对于现有技术中，采用水冷或者空冷等方式冷却流经一级凝汽器的一级汽轮机(也即现有技术中的汽轮机)的乏汽，将乏汽中蕴藏的蒸发热能通过冷却塔、空冷系统等冷却系统排放掉，损失了极其大量的热能；本环保节能发电系统通过低温工质处理存储器内的第二介质冷却流经一级凝汽器的一级汽轮机的乏汽，以使第二介质吸热并驱使二级汽轮机转动，有效的将乏汽中的热能转化为二级汽轮机旋转机械能，能够有效地利用乏汽中的热能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的环保节能发电系统的第一流程示意图；

图2为本发明实施例一提供的环保节能发电系统的第二流程示意图；

图3为图1所示的环保节能发电系统的第一局部示意图；

图4为图1所示的环保节能发电系统的第二局部示意图。

图标：101-锅炉；102-一级汽轮机；103-一级发电机；104-一级凝汽器；105-一级凝结泵；106-一级除氧器；107-一级增压泵；201-低温工质处理存储器；202-二级增压泵；203-二级汽轮机；204-二级凝汽器；205-二级凝结泵；206-二级发电机；301-低温工质压缩机；302-换热器；303-三级汽轮机；304-三级发电机；305-三级低温工质存储器；401-四级增压泵；402-四级汽轮机；403-四级发电机；501-初滤设备；502-第一烟道换热器；503-压缩机前端分离除尘器；504-烟道风机压缩机；505-第二烟道换热器；506-压缩机后端分离除尘器；507-烟道冷凝器；508-存储器前端分离除尘器；509-烟道存储器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

参见图1-图4所示，本实施例提供了一种环保节能发电系统；图1为本实施例提供的环保节能发电系统的第一流程示意图；图2为本实施例提供的环保节能发电系统的第二流程示意图；为了更加清楚地了解本实施例，图3、图4为图1所示的环保节能发电系统的两个局部示意图。图1、图2所示的箭头为管路内介质的流向，其中，A表示四级增压泵的输出端，B表示四级汽轮机的输入端，C表示三级汽轮机的输出端(也即烟道冷凝器的输入端)，D表示低温工质压缩机的输入端(也即烟道冷凝器的输出端)，E表示锅炉烟道的输出端，F表示烟道存储器内存储的介质可以重复利用，例如烟道存储器内存储的介质为二氧化碳液体可以提供给低温工质处理存储器。

参见图1-图4所示，本实施例提供的环保节能发电系统，适于回收一级汽轮机102的乏汽热量，包括首尾依次连通的低温工质处理存储器201、二级增压泵202、一级凝汽器104、二级汽轮机203、二级凝汽器204和二级凝结泵205，形成循环回路。

低温工质处理存储器201内存储的第二介质通过二级增压泵202输送至一级凝汽器104，用于冷却流经一级凝汽器104的一级汽轮机102的乏汽，并输送至二级汽轮机203，以驱使二级汽轮机203转动；优选地，二级汽轮机203驱动连接二级发电机206，以在一定程度上将一级汽轮机102的乏汽的热能转化为二级发电机206的电能，提高发电效率。此外，二级汽轮机203还可以驱动连接其他旋转器械。

优选地，该环保节能发电系统内流通的第二介质为气液变相介质，也即第二介质在该环保节能发电系统内进行气相与液相的转化。为使一级凝汽器104的一级汽轮机102的乏汽的冷却效果更佳，优选地，低温工质处理存储器201内存储的第二介质全部或者部分呈液态，第二介质流经一级凝汽器104与一级汽轮机102的乏汽进行热交换后，第二介质升温呈全部或者部分气态；同时，流经一级凝汽器104的第二介质呈全部或者部分液态吸热转化为呈全部或者部分气态，在特定环境中能够形成高压的第二介质，从而驱使二级汽轮机203做功。

其中，低温工质处理存储器201内存储的第二介质例如可以为二氧化碳、氨、氦、氢、氧、氩、氮或者氟利昂；当然，低温工质处理存储器201内存储的第二介质还可以为其他低温介质。优选地，低温工质处理存储器201内存储的第二介质为液态的二氧化碳。

二级凝汽器204用于冷却二级汽轮机203输出的第二介质，并将第二介质通过二级凝结泵205输送至低温工质处理存储器201内。优选地，第二介质通过二级凝汽器204冷却后呈全部或者部分液态回流至低温工质处理存储器201内，实现循环。本领域技术人员可以理解的是，二级凝汽器204冷却第二介质后，在一定程度上在二级汽轮机203的排气口造成真空，以使第二介质所含的热能尽可能多的被二级汽轮机203做功。

本实施例中所述环保节能发电系统，通过低温工质处理存储器201内存储的第二介质经过二级增压泵202输送至一级凝汽器104，以冷却流经一级凝汽器104的一级汽轮机102的乏汽，以将一级汽轮机102的乏汽中的热能置换至第二介质内；第二介质吸收热能后驱使二级汽轮机203转动，将第二介质的热能转化为二级汽轮机203旋转机械能；再通过二级凝汽器204冷却二级汽轮机203输出的第二介质，并将第二介质通过二级凝结泵205输送至低温工质处理存储器201内，实现循环。相对于现有技术中，采用水冷或者空冷等方式冷却流经一级凝汽器104的一级汽轮机102(也即现有技术中的汽轮机)的乏汽，将乏汽中蕴藏的蒸发热能通过冷却塔、空冷系统等冷却系统排放掉，损失了极其大量的热能；本环保节能发电系统通过低温工质处理存储器201内的第二介质冷却流经一级凝汽器104的一级汽轮机102的乏汽，以使第二介质吸热并驱使二级汽轮机203转动，有效的将乏汽中的热能转化为二级汽轮机203旋转机械能，能够有效地利用乏汽中的热能。

需要说明的是，现有的火电站，核电站和生物质发电站等发电系统，都是应用燃烧和加热水变成高温高压蒸汽的热机发电技术，这种方式是现在的主发电模式。现有的发电系统包括首尾依次连通的锅炉101、一级汽轮机102、一级凝汽器104、一级凝结泵105、一级除氧器106和一级增压泵107，并形成循环回路；其中，一级汽轮机102驱动连接一级发电机103，以使一级发电机103发电。例如，锅炉101产生高温高压蒸汽推动一级汽轮机102高速旋转做功后，变成为低温低压的乏汽，乏汽温度约30℃左右，压力10Kpa左右，蕴藏着超级大量蒸发潜热能量。输入到一级凝汽器104进行冷凝，释放出超级大量的蒸发潜热能量。

现有的一级凝汽器104采用水冷或者冷风进行空冷等冷却流经一级凝汽器104的一级汽轮机102的乏汽。通常建设有很粗的水泥冷却塔或投巨资建设空冷系统，将一级汽轮机102的乏汽置换的热能散发到大气中。该冷却塔和空冷系统都将损耗相当大能量，粗大冷却塔或空冷系统不间断的工作，每年将排放损失超级大量的能量，同时采用冷却塔冷却技术还可能流失超级大量水资源。此外，采用水冷的冷却系统长年累月循环工作，在一级凝汽器104管壁将会有水垢沉淀，将降低一级凝汽器104的换热效率，同时水中盐分和酸碱对一级凝汽器104管道和管道接口都有很强的腐蚀，容易造成管道腐蚀穿孔，发生循环冷却水进入到蒸汽系统的恶性事故。另外：一级凝汽器104在冬季，由于外界空气温度低，所以一级汽轮机102输出的乏汽冷凝效果非常的好。但是在夏天的高温环境下，一级汽轮机102输出的乏汽例如30℃左右，外界空气温度也达到30摄氏度左右，一级凝汽器104工作效率可能将明显降低，可能将导致在夏季用电的高峰期，发电厂的发电机组效率下降和不给力的情况。这种情况，不管是采用冷却塔湿冷和空冷系统风冷，都会出现这种问题。

而本实施例所述环保节能发电系统，一级汽轮机102做功后输出的乏汽进入到一级凝汽器104，一级凝汽器104的冷却系统采用第二介质，例如液体二氧化碳工质来进行一级汽轮机102输出的乏汽的冷凝工作。选择低温二氧化碳液体等第二介质进行冷凝，理论上还具有以下优点：

1、可以实现没有对外释放能量的冷却塔或者空冷系统，不但省去了这些冷却设备，同时理论上节省了发电厂大量的土地占用、以及冷却系统中的各种各样风扇和能量消耗。

2、现有发电系统在炎热夏季，由于冷却塔和空冷岛容易受到高温影响，循环冷却水和空气的温度比较高，导致凝汽器冷凝效果差，严重影响发电机组的发电效率，炎热夏季是用电高峰，发电机组却不给力。本实施例所述环保节能发电系统，理论上可以实现在炎热夏季和寒冷冬季，所有的设备工作状态都基本上是完全相同，即使是炎热的夏季设备也照常发电。

3、第二介质的温度较低，因此进行一级汽轮机102乏汽冷凝的效果理论上也将是非常显著的，相同的冷凝量理论上可以缩小一级凝汽器104换热面积和体积，节约宝贵的导热材料，进而理论上可以降低一级凝汽器104的制造成本。同时在二氧化碳液体工质等第二介质中，没有原循环冷却水系统中的水碱沉淀物和酸碱等有害物质，不但可以延长一级凝汽器104的使用寿命，同时还可以大大的减少一级凝汽器104每年的清洗和维护工作量。

本实施例的可选方案中，所述环保节能发电系统包括低温工质压缩机301和换热器302，还包括三级汽轮机303或者膨胀机(图中未显示)。

低温工质压缩机301、换热器302、三级汽轮机303或者膨胀机、二级凝汽器204首尾依次连通并形成循环回路；即低温工质压缩机301、换热器302、三级汽轮机303和二级凝汽器204首尾依次连通并形成循环回路，或者，低温工质压缩机301、换热器302、膨胀机和二级凝汽器204首尾依次连通并形成循环回路。可以理解的是，低温工质压缩机301、换热器302、三级汽轮机303或者膨胀机、二级凝汽器204组成了一个完整的制冷系统。

低温工质压缩机301用于压缩第三介质，并将第三介质通过换热器302冷却，输送至三级汽轮机303或者膨胀机，以驱使三级汽轮机303或者膨胀机转动。优选地，三级汽轮机303或者膨胀机驱动连接三级发电机304，以将三级汽轮机303或者膨胀机转动机械能转化为三级发电机304的电能，提高发电效率。此外，三级汽轮机303或者膨胀机还可以驱动连接其他旋转器械。

优选地，该环保节能发电系统内流通的第三介质为气液变相介质，也即第三介质在该环保节能发电系统内进行气相与液相的转化。为使二级凝汽器204的第二介质的冷却效果更佳，优选地，低温工质压缩机301压缩第三介质并经换热器302冷却后的第三介质全部或者部分呈液态，第三介质流经三级汽轮机303或者膨胀机做功后释放压力并呈全部或者部分气态。

为了更好地存储经低温工质压缩机301压缩、并经换热器302冷却的全部或者部分呈液态的第三介质，在三级汽轮机303或者膨胀机与换热器302之间连接有三级低温工质存储器305。

其中，第三介质例如可以为二氧化碳、氨、氦、氢、氧、氩、氮或者氟利昂；当然，第三介质还可以为其他低温介质。优选地，第三介质为二氧化碳。

二级凝汽器204通过来自于三级汽轮机303或者膨胀机输出的第三介质冷却二级汽轮机203输出的第二介质，并将第三介质输送至低温工质压缩机301，实现循环。

换热器302可通过冷却装置将低温工质压缩机301压缩第三介质产生的热量冷却，可选地，换热器302连接在二级凝结泵205与低温工质处理存储器201之间，用于将第三介质的热能传递给第二介质；即低温工质压缩机301压缩第三介质产生的热量通过二级凝结泵205与低温工质处理存储器201之间的第二介质冷却，一方面简化所述环保节能发电系统的结构，另一方面减少热能的损耗。

理论上由于二级凝结泵205的加压作用，通过换热器302得到热能量的第二介质不会逆回馈到二级凝汽器204。只能够单向的流向低温工质处理存储器201；第二介质再经过二级增压泵202输送给一级凝汽器104进行再加热，理论上产生的高压第二介质蒸汽推动二级汽轮机203高速旋转，如此不断的循环。

可选地，低温工质压缩机301驱动连接三级汽轮机303或者膨胀机，通过将低温工质压缩机301与三级汽轮机303，或者低温工质压缩机301与膨胀机同轴设置，以使三级汽轮机303或者膨胀机产生的机械能，直接驱动低温工质压缩机301，以省去驱动低温工质压缩机301的发电机，节约低温工质压缩机301消耗的电能。低温工质压缩机301是消耗电能的，三级汽轮机303或者膨胀机是输出机械能的。三级汽轮机303或者膨胀机的作用，是释放掉低温工质压缩机301产生的压力能，相当于低温工质压缩机301的一个压力回收系统；以使在特定环境下让压力能变成三级汽轮机303或者膨胀机输出的机械能，达到一种节能效果和目的，同时得到三级汽轮机303或者膨胀机产生的半真空低压，有利于降低三级汽轮机303或者膨胀机输出的第三介质的温度，有利于二级凝汽器204冷却和实现深冷。

本实施例的可选方案中，所述环保节能发电系统还包括四级增压泵401和四级汽轮机402。

四级增压泵401用于令低温工质处理存储器201内存储的第二介质输送至待冷却装置，以使待冷却装置冷却，以将待冷却装置的热能传递给第二介质。

可选地，待冷却装置包括锅炉101、一级汽轮机102和锅炉烟道中的一种或者多种。具体而言，低温工质处理存储器201内存储的第二介质用于冷却锅炉101的炉壁、一级汽轮机102的外壁和锅炉烟道的排放尾气中的一种或者多种。

低温工质处理存储器201、四级增压泵401、待冷却装置、四级汽轮机402、二级凝汽器204和二级凝结泵205首尾依次连通并形成循环回路。

流经待冷却装置的第二介质输送至四级汽轮机402，以驱使四级汽轮机402转动。在特定环境下，第二介质吸收待冷却装置的热能并能够形成高压的第二介质，从而驱使四级汽轮机402做功。优选地，四级汽轮机402驱动连接四级发电机403，以在一定程度上将待冷却装置的热能转化为四级发电机403的电能，提高发电效率。此外，四级汽轮机402还可以驱动连接其他旋转器械。

二级凝汽器204用于冷却二级汽轮机203输出的第二介质，并将第二介质通过二级凝结泵205输送至低温工质处理存储器201内。优选地，第二介质通过二级凝汽器204冷却后呈全部或者部分液态回流至低温工质处理存储器201内，实现循环。本领域技术人员可以理解的是，二级凝汽器204冷却第二介质后，在一定程度上在四级汽轮机402的排气口造成真空，以使第二介质所含的热能尽可能多的被四级汽轮机402做功。

相对于现有技术中，采用烟囱将锅炉烟道内烟气直接排放至大气中、采用水冷或者风冷等冷却锅炉101或者一级汽轮机102，浪费了锅炉烟道内烟气的大量热能以及锅炉101或者一级汽轮机102壁上的大量热能；本环保节能发电系统通过低温工质处理存储器201内的第二介质冷却锅炉101、一级汽轮机102和锅炉烟道等带冷却装置，以使第二介质吸热并驱使四级汽轮机402转动，有效的将锅炉101、一级汽轮机102或锅炉烟道中的热能转化为四级汽轮机402旋转机械能，有效地利用的锅炉101、一级汽轮机102或锅炉烟道中的热能。

本实施例的可选方案中，锅炉烟道设置有第一烟道换热器502；第一烟道换热器502用于连接锅炉101。

第一烟道换热器502连接在四级增压泵401和四级汽轮机402之间，用于将锅炉烟道内烟气的热能传递给第二介质。通过第一烟道换热器502以将锅炉烟道内烟气的热能传递给第二介质，在一定程度下，第二介质吸收热能后能够形成高压的第二介质，从而驱使四级汽轮机402做功，进而能够有效地利用锅炉烟道内烟气的热能。

本实施例的可选方案中，锅炉烟道设置有第二烟道换热器505；锅炉101、第一烟道换热器502和第二烟道换热器505依次连通。

第二烟道换热器505连接在四级增压泵401和四级汽轮机402之间，用于将锅炉烟道内烟气的热能传递给第二介质。为了便于理解，可以解释为第一烟道换热器502与第二烟道换热器505并联连接在四级增压泵401和四级汽轮机402之间。通过第二烟道换热器505以将锅炉烟道内烟气的热能传递给第二介质，在一定程度下，第二介质吸收热能后能够形成高压的第二介质，从而驱使四级汽轮机402做功，进而能够进一步有效地利用锅炉烟道内烟气的热能。通过第一烟道换热器502与第二烟道换热器505，两次将锅炉烟道内的烟气降温，能够进一步有效地利用锅炉烟道内烟气的热能。

进一步地，锅炉烟道设置有烟道风机压缩机504和烟道冷凝器507；第一烟道换热器502、烟道风机压缩机504、第二烟道换热器505和烟道冷凝器507依次连通。

烟道风机压缩机504用于压缩来自于第一烟道换热器502的烟气，并输送给第二烟道换热器505。

烟道冷凝器507用于冷却来自于第二烟道换热器505的烟气。通过烟道风机压缩机504压缩锅炉烟道内烟气，以及烟道冷凝器507冷却锅炉烟道内烟气，在特定环境下能够将锅炉烟道内烟气压缩冷凝为液体，减少锅炉烟道内烟气对环境的污染。

现有技术中，连接锅炉烟道的烟囱主要作用是拔火拔烟、排走烟气、改善燃烧条件，是最古老、最重要的防污染装置之一，也是火力发电厂中与锅炉101配套使用的建筑设施，其主要作用是把锅炉101排放的大量烟气中的烟尘和有害的气体引向高空，增大扩散半径，避免局部污染过重。因而发电厂主要气体排放物来自烟囱，也就是燃煤燃烧后产物。从理论上讲，发电厂锅炉101排烟温度越低越好。但是，由于燃煤锅炉101的燃料在燃烧时会产生二氧化硫，因为它的露点是摄氏150°，低于这个温度，在锅炉101尾部形成“硫酸水”腐蚀金属，所以燃煤锅炉101的设计排烟温度都是不低于150℃，不高于160℃。另外根据专家统计:每节约1度电，就相应减少污染排放0.997千克二氧化碳；0.03千克二氧化硫，0.015千克氮氧化物。锅炉烟道的烟气除去水蒸气和烟尘之外，主要气体排放物有二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、不完全燃烧产生的一氧化碳，煤受热析出的烃类有机物以及其他的微量衍生物。在电厂烟囱气体排放物中，二氧化碳含量占95％以上，相比之下，二氧化硫、氮氧化物、可吸入颗粒物PM10、PM2.5的含量很小，但是这些物质对人类健康危害却极其大。锅炉烟道通过烟囱成年累月不间断排放尾气，其气体排放物总量非常巨大，所以空气中蕴藏的二氧化硫、氮氧化物、可吸入颗粒物PM10、PM2.5的总量也非常大，对人类健康危害也极其大。所述环保节能发电系统采用压缩-冷凝技术，将锅炉烟道中二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、可吸入颗粒物PM10、PM2.5进行冷凝液化分类处理，可以实现发电厂长年累月发电“零排放，零污染”。

本实施例的可选方案中，所述环保节能发电系统包括低温工质压缩机301和换热器302，还包括三级汽轮机303或者膨胀机。

低温工质压缩机301、换热器302、三级汽轮机303或者膨胀机、烟道冷凝器507首尾依次连通并形成循环回路；即低温工质压缩机301、换热器302、三级汽轮机303和烟道冷凝器507首尾依次连通并形成循环回路，或者，低温工质压缩机301、换热器302、膨胀机和烟道冷凝器507首尾依次连通并形成循环回路。

低温工质压缩机301用于压缩第三介质，并将第三介质通过换热器302冷却，输送至三级汽轮机303或者膨胀机，以驱使三级汽轮机303或者膨胀机转动；优选地，三级汽轮机303或者膨胀机驱动连接三级发电机304，以将三级汽轮机303或者膨胀机转动机械能转化为三级发电机304的电能，提高发电效率。此外，三级汽轮机303或者膨胀机还可以驱动连接其他旋转器械。

优选地，该环保节能发电系统内流通的第三介质为气液变相介质，也即第三介质在该环保节能发电系统内进行气相与液相的转化。为使烟道冷凝器507的烟气的冷却效果更佳，优选地，低温工质压缩机301压缩第三介质并经换热器302冷却后的第三介质全部或者部分呈液态，第三介质流经三级汽轮机303或者膨胀机做功后释放压力并呈全部或者部分气态。

烟道冷凝器507通过来自于三级汽轮机303或者膨胀机输出的第三介质冷却锅炉烟道内烟气，并将第三介质输送至低温工质压缩机301，实现循环。烟道冷凝器507与二级凝汽器204可以共用低温工质压缩机301、换热器302、三级汽轮机303或者膨胀机，也可以不共用低温工质压缩机、换热器、三级汽轮机或者膨胀机；为了简化结构，烟道冷凝器507与二级凝汽器204共用低温工质压缩机301、换热器302、三级汽轮机303或者膨胀机，换而言之，可以理解的是烟道冷凝器507与二级凝汽器204并联连接在低温工质压缩机301、换热器302、三级汽轮机303或者膨胀机管路内。即：三级汽轮机303或者膨胀机和低温工质压缩机301之间连接有二级凝汽器204；二级凝汽器204通过来自于三级汽轮机303或者膨胀机输出的第三介质冷却二级汽轮机203输出的第二介质，并将第三介质输送至低温工质压缩机301。

本实施例的可选方案中，锅炉烟道设置有压缩机前端分离除尘器503、压缩机后端分离除尘器506和烟道存储器509。

第一烟道换热器502、压缩机前端分离除尘器503、烟道风机压缩机504、第二烟道换热器505、压缩机后端分离除尘器506、烟道冷凝器507和烟道存储器509依次连通。

压缩机前端分离除尘器503用于分离、存储锅炉烟道内烟气。例如可以冷凝和分离二氧化硫和氮氧化物等有害物质。

压缩机后端分离除尘器506用于分离、存储锅炉烟道内烟气。例如可以冷凝和分离二氧化硫等有害物质。

烟道存储器509用于存储锅炉烟道内烟气。优选地，锅炉烟道的烟气依次经过压缩机前端分离除尘器503的分离、烟道风机压缩机504的压缩、压缩机后端分离除尘器506的分离，以及烟道冷凝器507的冷凝，形成纯度较高的全部或者部分液态的二氧化碳存储在烟道存储器509内。

本实施例的可选方案中，锅炉烟道设置有存储器前端分离除尘器508；存储器前端分离除尘器508连接在烟道冷凝器507和烟道存储器509之间，用于分离、存储锅炉烟道内烟气。通过存储器前端分离除尘器508，以进一步分离、过滤锅炉烟道内烟气，以使烟道存储器509内存储的如二氧化碳纯度更高。

为了提高第一烟道换热器502、烟道风机压缩机504的使用寿命，锅炉烟道设置有初滤设备501；初滤设备501连接在锅炉101和第一烟道换热器502之间，用于过滤锅炉烟道内烟气内的硫、硝和粉尘中的一种或者多种。初滤设备501例如可以为现有的脱硫脱硝设备。

本实施例所述的环保节能发电系统理论上能够完全取缔发电厂数百米的烟囱，采用烟道风机压缩机504，来替代烟囱拔火拔烟、排走烟气、改善燃烧条件的功能。由于电厂烟囱中95％以上都是二氧化碳气体，我们只要将电厂烟囱中的二氧化碳压缩冷凝成为二氧化碳液体。剩下的二氧化硫、氮氧化物、可吸入颗粒物PM10、PM2.5再进行冷凝和分类处理就很容易了。二氧化硫的沸点为-10℃，二氧化碳的沸点为-56.55℃，也就是说烟囱中二氧化硫气体，早就已经在我们前几级换热冷凝过程中分离出来了。包括氮氧化物、可吸入颗粒物PM10、PM2.5也都在前几级液体二氧化碳冷凝过程，和最后的烟道冷凝器507中被冷凝，以及存储器前端分离除尘器508等等设备被分离出来，这些杂质集中到一起有针对性的加以处理就将容易很多。尤其是那些可吸入颗粒物PM10、PM2.5，杂质的质量非常小，但是危害却极其的大。此外，由于二氧化硫的冷凝温度只有-10℃，所以在烟气进行冷凝的过程中，二氧化硫理论上已经被冷凝和收集，不但可以节省电厂脱硫脱硝设备的设备投入，还可以将二氧化硫收集起来实现废物再利用和销售。

现有的锅炉烟道脱硝后脱硫一般都是采用化学方法，每个环节都要有相应的设备投入，不但设备成本高，同时在设备运行过程中还需要不断的添加化学原材料，即使付出这样大的代价，并且还需要投资建设高耸入云的烟囱，还有二氧化碳和可吸入颗粒物PM10、PM2.5排放，不能够进行根治。本实施例所述的环保节能发电系统是采用传统脱硫脱硝技术和物理冷凝等等方法进行脱硫脱硝，根除二氧化碳和可吸入颗粒物PM10、PM2.5排放，从而可以实现真正的“零排放，零污染”。

需要说明的是，煤的成份包括有机质和无机质。构成煤炭有机质的元素主要有碳、氢、氧、氮和硫等，此外，还有极少量的磷、氟、氯和砷等元素。碳、氢、氧是煤炭有机质的主体占95％以上。矿物质是煤炭的主要杂质，如硫化物、硫酸盐、碳酸盐等，其中大部分属于有害成分。中国以煤为主要能源，全国烟尘排放量的70％，二氧化硫排放量的90％都来自于燃煤，使得工业和人口集中的城市产生了比较严重的大气污染，甚至产生酸雨。这些自然灾害，已经成为可持续发展的一个障碍，正在缩小我们的生存和发展空间。

二氧化硫(SO₂)，无色气体、有强烈刺激性气味，是大气主要污染物之一。二氧化硫为酸性气体，沸点：-10℃；易溶于水，会形成亚硫酸(酸雨的主要成分)。若在催化剂(如二氧化氮)的存在下，SO₂进一步氧化，便会生成硫酸(H₂SO₄)。可吸入颗粒物粒径小,能富集大量有毒重金属、有害有机物和酸性化合物，对人类的健康危害极大，特别是粒径小于2.5μm的细颗粒部分对人体和环境产生的影响更为明显。PM10是空气动力学直径小于或等于10微米的颗粒物，PM2.5就是其中的一种。PM10长期累积会引起呼吸系统疾病，如气促、咳嗽、诱发哮喘、慢性支气管炎、慢性肺炎等。由于飘尘粒径小，能被人直接吸入呼吸道造成危害；细颗粒物可能引发心脏病、肺病、呼吸道疾病，降低肺功能等。因此，对于老人、儿童和已患心肺病者等敏感人群风险较大。又由于它能在大气中长期漂浮，易将污染物带到很远的地方，导致污染范围扩大，同时在大气中还可为化学反应提供反应床。

常规来说火电厂都是选择炉外SCR脱硝高尘布置+电(袋式或者是电袋)除尘+湿法脱硫，脱硝一般是布置在省煤器和空预器之间，除尘布置在空预器和引风机之间，脱硫布置在引风机和烟囱之间。但不排除有例外情况，比如干法脱硫、炉内SNCR脱硝技术、炉外SCR脱硝低尘布置等等，脱硝和脱硫设施有可能会与常规布置在除尘器的上游或下游相反的位置。还有就是现在为了控制PM2.5，湿式除尘逐渐会推广应用，顺序有可能又不同。不过上述这些情况都属于特殊情况，应用最多的还是常规布置顺序。

脱硫就是脱去烟气中的SO₂(二氧化硫)，脱硝主要是脱去烟气中的NOx(氮氧化物)，这两种物质进入大气会形成酸雨，酸雨对人类的危害非常大，所以现在国家一直在提倡环保，以煤炭为燃料的烟气都含有这些物质，特别是火电厂，现在建火电厂都要同时建设脱硫，脱硝现在国家还没有开始强制上。电厂一般是脱硝在前，因为脱硝需要较高的反应温度。采用SNCR技术脱硝是要在900℃-1100℃的温度范围内进行，一般在锅炉上部烟道区域作为反应场所；采用SCR脱硝是在省煤器后，空预器前，这个区域的温度在300℃-400℃之间。而一般的脱硫是在除尘器之后，这样布置可以提高脱硫副产品的纯度，增加脱硫石膏的附加值。

为了便于理解本实施例，下面提供一些物理参数和参考数据：

1、二氧化碳物理性质：沸点-56.55℃，临界温度31℃，临界压力7.39MPa，汽化潜热347kj/kg；

2、氨的物理性质：沸点-33.5℃，临界压力11.2MPa，临界温度132.3℃，汽化热1336.97kj/kg；

3、二氧化硫的物理性质：熔点-72.4℃，沸点-10℃；

4、硝酸：的物理性质，熔点-42℃，沸点83℃；

5、邻硝的物理性质：熔点32.5℃，沸点：246℃。

可选地，本实施例所述的环保节能发电系统，可以先将锅炉101产生的高温高压蒸汽，通过一级汽轮机102驱动发电机发电，不间断发电输出电能，一级发电机组的发电效率理论上约35％-38％左右，与现有发电站、电厂的发电情况基本上保持相同。与现有发电站、电厂不同的是流通一级凝汽器104的冷却系统，一级凝汽器104不再采用循环冷却水，例如采用低温工质处理存储器201内存储的液体二氧化碳等第二介质进行冷凝。当一级汽轮机102排出的乏汽在一级凝汽器104中与低温的液体二氧化碳等第二介质进行热交换时，乏汽在特定情况下会迅速的进行冷凝，同时释放出乏汽中蕴藏的蒸发潜热能量。液体二氧化碳等第二介质通过一级凝汽器104吸收乏汽中蕴藏的蒸发潜热能量，理论上体积膨胀且压力迅速增加。根据数据显示，二氧化碳工质温度为5℃，压力达到3.969Mpa；温度10℃，压力4.501Mpa；温度15℃，压力5.085Mpa；温度20℃，压力5.727Mpa；温度25℃，压力6.432Mpa，这样巨大的压力，理论上在特定条件下完全能够推动二级汽轮机203高速旋转，将热能转化为旋转机械能。若二级汽轮机203驱动连接二级发电机206进行发电，本发电系统利用呈低温液体的第二介质去吸收一级发电环节中一级汽轮机102输出的乏汽的蒸发潜热能量并且实现发电输出，理论上产生的效率能够达到约35％左右，这是第二级采用呈低温液体的第二介质做发电工质的发电循环。由于乏汽中蕴藏的蒸发潜热能量非常巨大，理论上约占到总能量的一半，所以这一级发电的能量输出和贡献率也是非常巨大的。

可选地，本实施例所述的环保节能发电系统，可以将锅炉101、锅炉烟道、一级汽轮机102的冷却系统，更换成为呈低温液体的第二介质做冷却系统。用四级增压泵401将呈低温液体的第二介质从低温工质处理存储器201输送到锅炉101、锅炉烟道和一级汽轮机102的冷却系统中。采用呈低温液体的第二介质进行冷却，理论上效果也明显的比水冷却效果更好，同时理论上呈低温液体的第二介质吸收锅炉101、锅炉烟道和一级汽轮机102的大量热能量后，在特定环境下能够变成为高压二氧化碳等第二介质蒸汽，被管道汇集到一起，输送给四级汽轮机402作高速旋转，将热能转化为旋转机械能。若四级汽轮机402驱动连接四级发电机403进行发电，在特定环境下理论上不但能够有效降低锅炉101外壳温度、锅炉烟道排气温度和一级汽轮机102外壳的温度，同时还能够减少锅炉101、锅炉烟道和一级汽轮机102外壳的热能量损失；并且还可以将这些本来应该损失掉的能量，全部收集起来通过四级汽轮机402再进行发电和输出，无形之中理论上可以再次为发电系统贡献出15％-25％的发电效率，这样计算下来，在特定环境下理论上整套发电系统可以达到90％左右甚至更高的发电效率。本实施例所述的环保节能发电系统，整个系统理论上基本上没有能量流失的地方，没有冷却塔和空冷岛，就连锅炉101炉体，锅炉烟道和一级汽轮机102等设备的机壳，也都采用了能量回收技术，所以本发电系统的效率从理论上讲，可以达到几乎100％的发电效率，理论上节能效果应该说非常明显，在现在能源短缺的年代更加重要。同时本发电系统还可以广泛的应用于大型船舶汽轮机系统和以汽轮机为主驱动的其他应用。

现有火力发电站、核电站和生物质发电站等发电站遍布全国和世界各地，投资也都非常的巨大，一个火力发电站建设投资需要几亿甚至几十亿人民币，建设一个核电站可能需要投资一百亿人民币以上。且现有火力发电站、核电站和生物质发电站等发电站，均采用风冷、水冷等冷却系统对一级汽轮机102乏汽进行冷凝，理论上损失能量约40％，再加上锅炉101和锅炉烟道损失10％-20％，一级汽轮机102及其他设备损失约10％左右，所以现有的火力发电系统发电效率理论上只有35％-40％左右，不少生物质发电理论上只有20％多的效率。经过本实施例所述的环保节能发电系统的技术改造以后，原来一个发电厂就很有可能产生出两个发电厂的发电效率及经济效益，但是燃煤和消耗核燃料，却还只是原来一个发电厂的。如果全国和全世界所有发电厂都进行这样的技术改造，每年将节约超级大量的煤炭和资源，同时也将减少大量的二氧化碳、二氧化硫等等有毒有害气体的排放，同时还能够节约大量的水资源，比单纯投资建设两个发电厂要更加的具有经济效益和社会效益。减少污染环境的二氧化碳、二氧化硫排放，同时减少全世界发电站对大气环境的热能排放。减少发电厂成年累月的热排放就能够减轻大气层温室效应，甚至能够减少每年的洪灾发生，真的可以说是一举多得的好事情，也希望本实施例所述的环保节能发电系统的技术能够真正的为人类发展贡献力量和造福人类。

本实施例还提供了一种环保节能发电工艺，适用于所述的环保节能发电系统，包括如下步骤：

温度低于-35℃的呈液态的第二介质从低温工质处理存储器内输送至一级凝汽器；

在一级凝汽器内，温度为20℃-35℃的一级汽轮机的乏汽与第二介质热交换后温度下降到10℃-20℃，同时第二介质吸热汽化后温度升至5℃-15℃、压力升至3.5MPa以上并输送至二级汽轮机；；也即第二介质在一级凝汽器内升温升压。

第二介质驱使二级汽轮机转动做功后，温度降至约-35℃以下、压力降至约0.5MPa以下并输送至二级凝汽器；；也即第二介质经过二级汽轮机后降温降压。

第二介质在二级凝汽器内被冷却温度降至约-50℃以下，并输送至低温工质处理存储器内，形成循环。

可选地，低温工质压缩机301压缩第三介质，经换热器302冷却后的第三介质全部或者部分呈液态且温度降至约-20℃以下、压力约为1MPa，并输送至三级低温工质存储器305内；

温度低于约-20℃全部或者部分呈液态的第三介质从三级低温工质存储器305内输送至三级汽轮机303或者膨胀机；

第三介质驱使三级汽轮机303或者膨胀机转动做功后，温度下降至约-50℃以下、压力降至0.1MPa以下并输送至二级凝汽器；

在二级凝汽器内，温度为-50℃以下的二级汽轮机的输出的第二介质与第三介质热交换后温度下降至-50℃以下，同时第三介质吸热后全部或者部分汽化温度上升约5℃-10℃、压力升至约0.2MPa并输送至低温工质压缩机301，形成循环。

实施例二

实施例二提供了一种发电站，该实施例包括实施例一所述的环保节能发电系统，实施例一所公开的环保节能发电系统的技术特征也适用于该实施例，实施例一已公开的环保节能发电系统的技术特征不再重复描述。

参见图1-图4所示，本实施例提供的发电站，包括所述的环保节能发电系统。所述发电站例如可以包括多个环保节能发电系统。

本实施例中所述发电站具有实施例一所述环保节能发电系统的优点，实施例一所公开的所述环保节能发电系统的优点在此不再重复描述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。