[實用新型]一種新型超臨界二氧化碳燃煤鍋爐

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520152510.0
• 申請日: 2015-03-17
• 公開（公告）號: CN204534516U
• 公開（公告）日: 2015-08-05
• 發(fā)明（設計）人: 李紅智;姚明宇;張一帆;陳渝楠;張立欣;聶劍平
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F22B3/08
• 分類號: F22B3/08;F22B31/08;F22G1/02;F23J15/06;F23L15/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本實用新型屬于先進高效發(fā)電設備領域，具體涉及一種新型超臨界二氧化碳燃煤鍋爐。

背景技術

不斷提高發(fā)電機組效率是電力行業(yè)研究的永恒主題和目標。傳統(tǒng)以蒸汽朗肯循環(huán)為主流的能量轉換系統(tǒng)需要提高蒸汽參數到700℃，效率才能達到50％左右，因此需要花費高昂的經濟和時間成本開發(fā)新型鎳基高溫合金。為了突破傳統(tǒng)路線的瓶頸，一些新概念先進動力系統(tǒng)受到越來越多的關注，超臨界工質具有能量密度大，傳熱效率高，系統(tǒng)簡單等先天優(yōu)勢，可以大幅提高熱功轉換效率，減小設備體積，具有很高的經濟性。

二氧化碳以其合適的臨界壓力、穩(wěn)定的特性、成熟的物性研究、無毒以及低成本等諸多優(yōu)勢被認為是一個很有前途的替代工質，可以應用在很多先進的熱量傳輸和能量轉換系統(tǒng)中，包括直接或間接利用超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)的新一代核反應堆；利用超臨界二氧化碳循環(huán)的太陽能供熱、供電和制冷的聯合分布式供能系統(tǒng)，新型的基于二氧化碳跨臨界壓縮循環(huán)的空調和熱泵等等。特別是近年來許多學者廣泛關注的超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)燃煤發(fā)電機組，可以在620℃溫度范圍內達到常規(guī)蒸汽朗肯循環(huán)700℃的效率，不需要再開發(fā)新型的高溫合金，應用前景非常好。

應用新型超臨界工質的布雷頓循環(huán)發(fā)電技術已經是公開技術，如美國專利US7685820“超臨界二氧化碳聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)裝置”詳述了通過熔鹽換熱并采用超臨界二氧化碳氣體作為動力工質的裝置構造。與此相類似的有中國專利200710306179.3和200910175484.2“槽式太陽能聚熱發(fā)電裝置”采用包括二氧化碳氣體在內的多種氣體做傳熱工質。然而已有的專利多數為針對太陽能等新能源的初步概念設計，針對傳統(tǒng)化石能源，特別是燃煤發(fā)電的實用高效發(fā)電系統(tǒng)非常缺乏，為了實現新系統(tǒng)的預期目標，系統(tǒng)核心部件還需要大量的原創(chuàng)性研究工作，超臨界二氧化碳燃煤鍋爐作為煤基超臨界二氧化碳新型動力循環(huán)的核心部件，目前尚未見有相關專利和研究成果。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是針對燃煤發(fā)電及新型超臨界工質動力循環(huán)的特點，提出一種適用于煤基超臨界二氧化碳新型動力循環(huán)的新型超臨界二氧化碳燃煤鍋爐，該鍋爐替代傳統(tǒng)的蒸汽鍋爐，使得新系統(tǒng)在相同參數下，可將系統(tǒng)循環(huán)效率提高3％-5％。

為達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案是：

一種新型超臨界二氧化碳燃煤鍋爐，包括臥式布置的爐膛以及爐膛內分級分段布置的附壁輻射冷卻受熱面系統(tǒng)，爐膛的水平煙道內沿煙氣方向分級布置過熱器系統(tǒng)和再熱器系統(tǒng)，尾部煙道分級分流布置煙氣冷卻器和空氣預熱器，煙氣冷卻器和空氣預熱器并排設置。

所述附壁輻射冷卻受熱面系統(tǒng)包括自上而下依次設置的二級附壁輻射冷卻受熱面、一級附壁輻射冷卻受熱面以及三級附壁輻射冷卻受熱面；一級附壁輻射冷卻受熱面用于加熱主工質，二級附壁輻射冷卻受熱面用于加熱一次再熱工質，三級附壁輻射冷卻受熱面用于加熱二次再熱工質。

所述過熱器系統(tǒng)包括沿煙氣流向依次設置高溫過熱器、一次高溫再熱器、二次高溫再熱器、二次低溫再熱器、一次低溫再熱器以及低溫過熱器；低溫過熱器的工質出口與高溫過熱器的工質入口相連通，一次低溫再熱器的工質出口與一次高溫再熱器的的工質入口相連通，二次低溫再熱器的工質出口與二次高溫再熱器的的工質入口相連通。

所述煙氣冷卻器采用上下設置的上級煙氣省煤器和下級煙氣省煤器，下級煙氣省煤器的出口與上級煙氣省煤器的入口相連通；上級煙氣省煤器和下級煙氣省煤器用于加熱新工質達到鍋爐一級附壁輻射冷卻受熱面入口要求。

所述空氣預熱器采用上下設置的上級空氣預熱器和下級空氣預熱器，下級空氣預熱器的出口與上級空氣預熱器的入口相連通；上級空氣預熱器和下級空氣預熱器用于加熱助燃空氣達到新型超臨界二氧化碳鍋爐爐膛燃燒和傳熱的要求。

與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：