[發明專利]超臨界二氧化碳鍋爐氣側減溫系統及減溫方法

在審

• 申請號: 201811294924.1
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109307256A
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 黃鶯;于強;蘇宏亮;殷亞寧;王婷;李沖;苗閃閃
• 申請（專利權）人: 哈爾濱鍋爐廠有限責任公司
• 主分類號: F22B3/08
• 分類號: F22B3/08;F22G7/00;F25B9/00;F25B40/06
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所 23118
• 代理人: 陳曉光

超臨界二氧化碳鍋爐氣側減溫系統及減溫方法。超臨界二氧化碳鍋爐整個系統處于超臨界狀態，二氧化碳仍屬氣態，采用噴入鍋爐入口附近區域的二氧化碳由于沒有氣化潛熱，冷卻效果不好。本發明組成包括：超臨界二氧化碳鍋爐（1），超臨界二氧化碳鍋爐包括氣冷壁（2）、一級過熱器（3）、二級過熱器（4），氣冷壁與面式減溫器（5）連接，面式減溫器分別與壓縮機（6）、一級過熱器連接，一級過熱器與混合減溫器（7）連接，混合減溫器分別與壓縮機、二級過熱器連接，二級過熱器與透平機（9）連接，透平機與冷卻器（10）連接，冷卻器與壓縮機連接。本發明用于超臨界二氧化碳鍋爐氣側減溫。

技術領域：

本發明涉及一種超臨界二氧化碳鍋爐氣側減溫系統及減溫方法。

背景技術：

國內目前還沒有投入商業運行的超臨界二氧化碳鍋爐，作為穩定運行的鍋爐，其必須具有保持額定氣溫并有一定的氣溫調節能力。通常的蒸汽電站鍋爐以“水煤比”調節過熱汽溫，燃燒側以燃燒器擺角、過量空氣系數、煙氣擋板輔助調節，汽水側則主要以噴水調節為主。而超臨界二氧化碳鍋爐整個系統處于超臨界狀態，二氧化碳仍屬氣態，采用噴入鍋爐入口附近區域的二氧化碳由于沒有氣化潛熱，冷卻效果不好，同時噴入大量二氧化碳則會導致水冷壁流量降低，帶來水冷壁冷卻不足的危險。

發明內容：

本發明的目的是提供一種超臨界二氧化碳鍋爐氣側減溫系統及減溫方法，為了實現維持氣溫穩定調節，解決超臨界二氧化碳鍋爐氣側調溫難題。

上述的目的通過以下的技術方案實現：

一種超臨界二氧化碳鍋爐氣側減溫系統，其組成包括：超臨界二氧化碳鍋爐，所述的超臨界二氧化碳鍋爐包括氣冷壁、一級過熱器、二級過熱器，所述的氣冷壁與面式減溫器連接，所述的面式減溫器分別與壓縮機、所述的一級過熱器連接，所述的一級過熱器與混合減溫器連接，所述的混合減溫器分別與所述的壓縮機、所述的二級過熱器連接，所述的壓縮機與回熱器連接，所述的二級過熱器與透平機連接，所述的透平機與冷卻器連接，所述的冷卻器與所述的壓縮機連接。

所述的超臨界二氧化碳鍋爐氣側減溫系統，所述的壓縮機與所述的一級過熱器、所述的二級過熱器之間安裝有減壓閥，所述的減壓閥與所述的一級過熱器、所述的二級過熱器之間分別安裝有調節閥。

一種利用權利要求1-2之一所述的超臨界二氧化碳鍋爐氣側減溫系統的減溫方法，該方法包括：二氧化碳氣體經超臨界二氧化碳鍋爐內氣冷壁初步加熱到560-580℃后通過面式減溫器減溫，該面式減溫器粗調氣溫設置在鍋爐氣冷壁出口管道上，通過與壓縮機出口抽取的低溫二氧化碳間接換熱，控制一級過熱器進口氣溫在550-570℃，冷流體被加熱后引入回熱器出口，這種減溫方式能夠減少從鍋爐入口分流流量，維持超臨界二氧化碳鍋爐進口流量，確保爐膛受熱面安全性的同時提高系統效率；

經過一級減溫器減溫后的二氧化碳進入一級過熱器加熱至約580-590℃，混合減溫器與面式減溫器采用同樣冷源，采用一級過熱器出口二氧化碳與壓縮機出口低溫二氧化碳直接混合的方式降低氣溫至570-580℃，最后由二級過熱器加熱到額定氣溫600-605℃。

有益效果：

本發明根據二氧化碳物性特點，超臨界二氧化碳在臨界點附近存在一個大比熱區，該大比熱區隨壓力增加，大比熱存在溫度區間變短（對于32MPa參數超臨界二氧化碳系統，大比熱區間約30~120℃，此區間比熱約2KJ/（kg·℃），為400~600℃情況下的 1.6倍）。在熱力系統中選擇這個區間的二氧化碳（通常在壓縮機出口）引出，經適當減壓，通過設置兩級減溫器，可以實現用少量流體使熱流體得到足夠的冷卻，加熱后的冷流體從系統中選擇合適的位置引入，又可以減少透平抽氣，增加透平做功能力，提高發電系統經濟性。