[發(fā)明專利]一種超臨界二氧化碳再熱燃煤發(fā)電對(duì)沖燃燒鍋爐系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710943218.4
• 申請(qǐng)日: 2017-10-11
• 公開（公告）號(hào): CN107883365A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 向軍;張晨浩;周敬;胡松;蘇勝;汪一;許凱;徐俊;唐浩;肖一鳴;廖廣;董敏敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): F22B31/00
• 分類號(hào): F22B31/00;F22B31/08;F22B37/02;F23M5/08;F22G7/12
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11212
• 代理人: 楊立,陳璐

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于先進(jìn)發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種超臨界二氧化碳再熱燃煤發(fā)電對(duì)沖燃燒鍋爐系統(tǒng)。

背景技術(shù)

由于提高發(fā)電機(jī)組的效率、減少污染物的排放是一個(gè)永恒的話題，因此一些新概念動(dòng)力系統(tǒng)得到關(guān)注。超臨界二氧化碳的物理性質(zhì)特殊，在相同的負(fù)荷要求下，以其作為工質(zhì)的發(fā)電系統(tǒng)尺寸更小、結(jié)構(gòu)更緊湊，可以節(jié)約占地面積、降低造價(jià)，同時(shí)由于其能量密度比水大，在現(xiàn)有鋼材耐高溫水平的情況下，以超臨界二氧化碳為工質(zhì)的鍋爐系統(tǒng)效率更高。

在二氧化碳減排的背景下，隨著二氧化碳捕集、利用研究的深入，將有助于以超臨界二氧化碳為工質(zhì)的發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展。檢索相關(guān)專利發(fā)現(xiàn)，目前還沒有把二氧化碳捕集、利用與以超臨界二氧化碳為工質(zhì)的發(fā)電系統(tǒng)相結(jié)合起來的案例，如專利201610038208.1一種煤基超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)雙分流高效發(fā)電系統(tǒng)、201510117556.3一種新型超臨界二氧化碳燃煤鍋爐。

在超臨界二氧化碳二次再熱燃煤發(fā)電鍋爐系統(tǒng)實(shí)施過程中，有時(shí)會(huì)存在再熱工質(zhì)溫度過熱度不達(dá)標(biāo)的問題。針對(duì)這一問題，現(xiàn)有技術(shù)中的解決辦法如下：發(fā)明專利201610654055.3一種超臨界二氧化碳鍋爐輻射受熱面布置方法，其在爐膛燃燒器下部布置再熱工質(zhì)輻射受熱面、在燃燒器周圍區(qū)域和上部區(qū)域布置主工質(zhì)輻射受熱面的方法，其不足之處在于：只能實(shí)現(xiàn)一次再熱做功，無法二次再熱做功，并且能量梯級(jí)利用率低，造成能量浪費(fèi)；發(fā)明專利201510117556.3一種新型超臨界二氧化碳燃煤鍋爐，其為臥式爐結(jié)構(gòu)且其在爐膛內(nèi)布置三個(gè)級(jí)別的附壁輻射冷卻受熱面，其不足之處在于：一方面，三個(gè)級(jí)別的附壁輻射冷卻受熱面的比例和位置是一定的，其不能靈活適應(yīng)不同負(fù)荷下爐膛內(nèi)部的燃燒和傳熱情況，也不能在不同負(fù)荷下對(duì)一次再熱工質(zhì)和二次再熱工質(zhì)的過熱度不足問題進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)，另一方面，臥式爐結(jié)構(gòu)有其固有的缺陷，煙氣氣流水平流動(dòng)而熱氣流會(huì)自發(fā)向上，所以在同一個(gè)斷面上煙氣溫度上高下低，溫度場(chǎng)實(shí)際分布與設(shè)計(jì)相差會(huì)較大，換熱不好，受熱面的利用效果不好，同時(shí)其必須使用更大功率的風(fēng)機(jī)對(duì)煙氣進(jìn)行引流，能耗較高。因此現(xiàn)有技術(shù)中缺乏解決再熱工質(zhì)過熱度不達(dá)標(biāo)問題的有效手段。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種超臨界二氧化碳再熱燃煤發(fā)電對(duì)沖燃燒鍋爐系統(tǒng)，其能對(duì)一次再熱工質(zhì)、二次再熱工質(zhì)的加熱程度進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)，以有效解決其過熱度不達(dá)標(biāo)的問題。

具體技術(shù)方案如下：

一種超臨界二氧化碳再熱燃煤發(fā)電對(duì)沖燃燒鍋爐系統(tǒng)，包括：爐膛和煙道，爐膛豎直設(shè)置，煙道的一端與爐膛的上部連通，具有這樣的特征，爐膛的側(cè)壁由冷卻壁和再熱壁組成，冷卻壁位于再熱壁下方，冷卻壁中前墻以及后墻的中部和下部區(qū)域設(shè)置有噴燃方向相對(duì)的燃燒器，再熱壁由一次再熱壁和二次再熱壁組成，一次再熱壁和二次再熱壁的離地高度相等或接近，煙道內(nèi)沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向分級(jí)設(shè)置有過熱器模塊和再熱器模塊。

上述的超臨界二氧化碳再熱燃煤發(fā)電對(duì)沖燃燒鍋爐系統(tǒng)，還具有這樣的特征，再熱壁由前壁、后壁、左壁、右壁和設(shè)置于由前壁、后壁、左壁、右壁合圍區(qū)域內(nèi)的內(nèi)壁組成，前壁、后壁、左壁、右壁和內(nèi)壁的上下兩端均各自設(shè)置有獨(dú)立聯(lián)箱，一次再熱壁由前壁、后壁、左壁、右壁和內(nèi)壁中的任意一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)及相應(yīng)的獨(dú)立聯(lián)箱組成。

上述的超臨界二氧化碳再熱燃煤發(fā)電對(duì)沖燃燒鍋爐系統(tǒng)，還具有這樣的特征，一次再熱壁由前壁、后壁和內(nèi)壁及相應(yīng)的獨(dú)立聯(lián)箱組成，二次再熱壁由左壁和右壁及相應(yīng)的獨(dú)立聯(lián)箱組成。

上述的超臨界二氧化碳再熱燃煤發(fā)電對(duì)沖燃燒鍋爐系統(tǒng)，還具有這樣的特征，一次再熱壁由前壁和左壁及相應(yīng)的獨(dú)立聯(lián)箱組成，二次再熱壁由后壁、右壁和內(nèi)壁及相應(yīng)的獨(dú)立聯(lián)箱組成。

上述的超臨界二氧化碳再熱燃煤發(fā)電對(duì)沖燃燒鍋爐系統(tǒng)，還具有這樣的特征，一次再熱壁由前壁、后壁和左壁及相應(yīng)的獨(dú)立聯(lián)箱組成，二次再熱壁由右壁和內(nèi)壁及相應(yīng)的獨(dú)立聯(lián)箱組成。

上述的超臨界二氧化碳再熱燃煤發(fā)電對(duì)沖燃燒鍋爐系統(tǒng)，還具有這樣的特征，過熱器模塊包括沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向依次設(shè)置的屏式過熱器、高溫過熱器和低溫過熱器，再熱器模塊包括沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向依次設(shè)置的高溫再熱器組和低溫再熱器組，高溫再熱器組包括并聯(lián)設(shè)置的一次高溫再熱器和二次高溫再熱器，低溫再熱器組包括串聯(lián)設(shè)置的一次低溫再熱器和二次低溫再熱器。