[發明專利]燃煤超臨界二氧化碳發電煙氣能與工質能分質分級利用方法和系統

有效

• 申請號: 201710743521.X
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107420931B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 李紅智;張純;楊玉;高煒;張一帆;姚明宇;王月明
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F23J15/06
• 分類號: F23J15/06;F23L15/00;F01K7/32;F01D15/10
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 張震國

1.一種燃煤超臨界二氧化碳發電煙氣能與工質能分質分級利用系統，其特征在于：包括低品位煙氣能與工質能分級加熱冷空氣和燃料系統、中品位煙氣能與工質能耦合分級分流回熱系統和高品位煙氣能與工質能多級再熱膨脹發電系統；

所述的低品位煙氣能與工質能分級加熱冷空氣和燃料系統包括依次相連的一級工質空氣預熱器(5)和二級煙氣空氣預熱器(10)，所述的一級工質空氣預熱器(5)的入口與空氣側相連，二級煙氣空氣預熱器(10)的出口分別與安裝在鍋爐煙氣通道的三級空氣預熱器(12)及磨煤機(13)相連，磨煤機(13)預熱燃料并攜帶燃料進入爐膛，三級空氣預熱器(12)對空氣進一步加熱后送入爐膛；

所述中品位煙氣能與工質能耦合分級分流回熱系統包括與低壓透平(21)相連的二級工質回熱器(9)、一級工質回熱器(4)和一級工質空氣預熱器(5)，一級工質空氣預熱器(5)出口經過分流，主流經預冷器(3)與主壓縮機(2)相連，分流經再壓縮機(1)壓縮升壓后與主壓縮機(2)相連，經過主壓縮機(2)壓縮升壓后再次分流，主流與一級工質回熱器(4)相連，分流依次與鍋爐尾部的一級分流煙氣回熱器(11)和二級分流煙氣回熱器(18)相連，一級工質回熱器(4)冷側后的工質再次經過分流，主流與二級工質回熱器(9)相連，分流與鍋爐二級分流煙氣回熱器(18)相連；

所述的高品位煙氣能與工質能多級再熱膨脹發電系統包括與二級分流煙氣回熱器(18)及二級工質回熱器(9)出口相連的鍋爐工質輻射受熱面(14)及過熱器(15)，過熱器(15)的出口與高壓透平(20)的入口相連，高壓透平(20)的出口經再熱器(16)與低壓透平(21)的入口相連，低壓透平(21)的出口分別與高壓透平(20)、二級工質回熱器(9)及再壓縮機(1)相連，高壓透平(20)低壓透平(21)膨脹做功帶動發電機(19)發電；

所述的再壓縮機(1)的出口還通過管路與一級工質回熱器的出口相連；

所述的鍋爐尾部煙道還安裝有SCR反應器(17)。

2.根據權利要求1所述的燃煤超臨界二氧化碳發電煙氣能與工質能分質分級利用系統，其特征在于：所述的鍋爐煙道出口依次與二級煙氣空氣預熱器(10)、電除塵器(8)、脫硫塔(7)及煙囪(6)相連。

3.一種如權利要求1所述系統的燃煤超臨界二氧化碳發電煙氣能與工質能分質分級利用方法，其特征在于：從低壓透平(21)做完功的工質依次經過二級工質回熱器(9)、一級工質回熱器(4)和一級工質空氣預熱器(5)后經過分流，主流通過預冷器(3)向環境放熱，另一部分不通過預冷器(3)放熱，直接進入再壓縮機(1)壓縮升壓后與主流匯合，主流工質經過主壓縮機(2)壓縮升壓后，再次分流，主流進入一級工質回熱器(4)吸熱，另一部分依次進入鍋爐尾部的一級分流煙氣回熱器(11)和二級分流煙氣回熱器(18)，利用煙氣進行加熱；一級工質回熱器(4)冷側后的工質再次經過分流，主流進入二級工質回熱器(9)升溫，另一部分工質進入鍋爐二級分流煙氣回熱器(18)升溫，充分分級利用煙氣和工質在中溫區的能量，降低冷熱流體的傳熱溫差，減少因為大溫差引起的不可逆損失，兩部分工質匯合后交替進入鍋爐工質輻射受熱面(14)、過熱器(15)、再熱器(16)吸熱和高壓透平(20)低壓透平(21)膨脹做功帶動發電機(19)發電，在鍋爐多級受熱面加熱和多級透平中做功交替反復進行，使得在高溫吸熱段接近等溫吸熱，提高了平均吸熱溫度，減少可用能的不可逆損失，燃煤煙氣側的冷空氣首先通過一級工質空氣預熱器(5)，利用工質的余熱進行預熱，之后進入二級煙氣空氣預熱器(10)，利用煙氣的余熱進行預熱、之后被分為兩部分，一部分首先通過磨煤機(13)預熱燃料，并攜帶燃料進入爐膛，另一部分進入三級空氣預熱器(12)進行進一步加熱后送入爐膛，利用低品位煙氣能與工質能分級加熱冷空氣和燃料系統，充分利用煙氣和工質低溫的余熱，減少煙氣和工質向環境的放熱量，實現接近環境溫度的等溫放熱過程，進而減少了冷端損失，提高了循環效率。