[發(fā)明專利]燃煤超臨界二氧化碳發(fā)電煙氣能與工質(zhì)能分質(zhì)分級利用方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710743521.X
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107420931B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）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(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 張震國

燃煤超臨界二氧化碳發(fā)電煙氣能與工質(zhì)能分質(zhì)分級利用方法和系統(tǒng)，利用高品位煙氣能與工質(zhì)能多級再熱膨脹措施實(shí)現(xiàn)接近高溫?zé)嵩礈囟鹊牡葴匚鼰徇^程，提高平均吸熱溫度，進(jìn)而提高了系統(tǒng)的循環(huán)效率；利用中品位煙氣能與工質(zhì)能耦合分級分流回?zé)岬却胧浞址旨壚脽煔夂凸べ|(zhì)在中溫區(qū)的能量，盡可能降低冷熱流體的傳熱溫差，減少因?yàn)榇鬁夭钜鸬目捎媚懿豢赡鎿p失，進(jìn)而提高了換熱效能和循環(huán)效率；利用低品位煙氣能與工質(zhì)能分級加熱冷空氣和燃料系統(tǒng)，充分利用煙氣和工質(zhì)低溫的余熱，減少煙氣和工質(zhì)向環(huán)境的放熱量，實(shí)現(xiàn)接近環(huán)境溫度的等溫放熱過程，進(jìn)而減少了冷端損失，提高了循環(huán)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新型化石燃料動力循環(huán)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種燃煤超臨界二氧化碳發(fā)電煙氣能與工質(zhì)能分質(zhì)分級利用方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，由于循環(huán)布局更加接近理論最優(yōu)的概括性卡諾循環(huán)，可以在更低的吸熱溫度下實(shí)現(xiàn)更高的循環(huán)發(fā)電效率，避免了使用昂貴的高溫鎳基合金，且設(shè)備尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于同參數(shù)的蒸汽機(jī)組，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性很好。

但是，以燃煤為熱源的超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)具有其獨(dú)特的特點(diǎn)，仍然存在一些問題需要解決。首先是燃煤煙氣能合理的梯級利用問題，由于循環(huán)系統(tǒng)存在大量的回?zé)幔瑢?dǎo)致鍋爐入口溫度達(dá)到了500℃以上，因此鍋爐尾部煙道的煙氣溫度很高，一般在600℃以上，而常規(guī)空氣預(yù)熱器的出口熱風(fēng)溫度一般最高400℃左右，這就導(dǎo)致了600℃-400℃的這部分煙氣余熱無法利用，鍋爐熱效率低，嚴(yán)重影響了機(jī)組的發(fā)電效率。其次是超臨界二氧化碳工質(zhì)能量的合理利用問題，由于冷熱側(cè)工質(zhì)的熱容差別很大，使得工質(zhì)回?zé)崞鲀?nèi)的溫度匹配不好，需要采取措施調(diào)整工質(zhì)兩側(cè)的熱容量，使得冷熱工質(zhì)在回?zé)崞鲀?nèi)的溫差保持恒定，提高回?zé)崞鞯膿Q熱效能，從而提高循環(huán)效率。第三，超臨界二氧化碳工質(zhì)余熱的充分利用問題，常規(guī)循環(huán)進(jìn)入預(yù)冷器向環(huán)境放熱的溫度較高，一般在90-100℃，如果直接放熱，損失較大，如果還可以采用一些措施利用這部分能量，使得放熱溫度降低到接近環(huán)境溫度，可以進(jìn)一步提高循環(huán)效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)燃煤煙氣能和二氧化碳工質(zhì)能更好的進(jìn)行分質(zhì)分級利用，從而獲得更高的循環(huán)發(fā)電效率的燃煤超臨界二氧化碳發(fā)電煙氣能與工質(zhì)能分質(zhì)分級利用方法和系統(tǒng)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的系統(tǒng)包括包括低品位煙氣能與工質(zhì)能分級加熱冷空氣和燃料系統(tǒng)、中品位煙氣能與工質(zhì)能耦合分級分流回?zé)嵯到y(tǒng)和高品位煙氣能與工質(zhì)能多級再熱膨脹發(fā)電系統(tǒng)；

所述的低品位煙氣能與工質(zhì)能分級加熱冷空氣和燃料系統(tǒng)包括依次相連的一級工質(zhì)空氣預(yù)熱器和二級煙氣空氣預(yù)熱器，所述的一級工質(zhì)空氣預(yù)熱器的入口與空氣側(cè)相連，二級煙氣空氣預(yù)熱器的出口分別與安裝在鍋爐煙氣通道的三級空氣預(yù)熱器及磨煤機(jī)相連，磨煤機(jī)預(yù)熱燃料并攜帶燃料進(jìn)入爐膛，三級空氣預(yù)熱器對空氣進(jìn)一步加熱后送入爐膛；

所述中品位煙氣能與工質(zhì)能耦合分級分流回?zé)嵯到y(tǒng)包括與低壓透平相連的二級工質(zhì)回?zé)崞鳌⒁患壒べ|(zhì)回?zé)崞骱鸵患壒べ|(zhì)空氣預(yù)熱器，一級工質(zhì)空氣預(yù)熱器出口經(jīng)過分流，主流經(jīng)預(yù)冷器與主壓縮機(jī)相連，分流經(jīng)再壓縮機(jī)壓縮升壓后與主壓縮機(jī)相連，經(jīng)過主壓縮機(jī)壓縮升壓后再次分流，主流與一級工質(zhì)回?zé)崞飨噙B，分流依次與鍋爐尾部的一級分流煙氣回?zé)崞骱投壏至鳠煔饣責(zé)崞飨噙B，一級工質(zhì)回?zé)崞骼鋫?cè)后的工質(zhì)再次經(jīng)過分流，主流與二級工質(zhì)回?zé)崞飨噙B，分流與鍋爐二級分流煙氣回?zé)崞飨噙B；

所述的高品位煙氣能與工質(zhì)能多級再熱膨脹發(fā)電系統(tǒng)包括與二級分流煙氣回?zé)崞骷岸壒べ|(zhì)回?zé)崞鞒隹谙噙B的鍋爐工質(zhì)輻射受熱面及過熱器，過熱器的出口與高壓透平的入口相連，高壓透平的出口經(jīng)再熱器與低壓透平的入口相連，低壓透平的出口分別與高壓透平、二級工質(zhì)加熱器及再壓縮機(jī)相連，高壓透平低壓透平膨脹做功帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。

所述的再壓縮機(jī)的出口還通過管路與一級工質(zhì)回?zé)崞鞯某隹谙噙B。

所述的鍋爐尾部煙道還安裝有SCR反應(yīng)器。

所述的鍋爐煙道出口依次與二級煙氣空氣預(yù)熱器、電除塵器、脫硫塔及煙囪相連。