[實用新型]一種完全熱電解耦的超臨界二氧化碳循環熱電聯產機組

有效

• 申請號: 201821053153.2
• 申請日: 2018-07-04
• 公開（公告）號: CN208380647U
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 張一帆;李紅智;蔣世希;韓萬龍;姚明宇
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F01K25/10
• 分類號: F01K25/10;F01K7/32;F01D15/08;F01D15/10;F01D17/10;F22B31/08;F22B33/18;F24D3/00
• 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

本實用新型公開了一種完全熱電解耦的超臨界二氧化碳循環熱電聯產機組，鍋爐的煙道內設置有高溫過熱器、低溫過熱器、分流省煤器及SCR脫硝裝置，壓縮機的出口與回熱器的冷側入口及分流省煤器的入口相連通，回熱器的冷側出口與分流省煤器的出口通過管道并管后依次經鍋爐的氣冷壁、低溫過熱器及高溫過熱器與透平的入口相連通，透平的出口分為兩路，其中一路與回熱器的熱側入口相連通，另一路與回熱器的熱側出口通過管道并管后分為兩路，其中一路與熱網加熱器的放熱側入口相連通，另一路與預冷器的放熱側入口相連通，熱網加熱器的出口與預冷器的放熱側出口通過管道并管后與壓縮機的入口相連通，該熱電聯產系統能夠實現熱電完全解耦。

技術領域

本實用新型屬于熱電聯產技術領域，涉及一種完全熱電解耦的超臨界二氧化碳循環熱電聯產機組。

背景技術

發展更加高效靈活的火力發電系統，是未來能源體系建設的重大需求。提高機組發電效率主要包括兩個途徑，一是提高蒸汽參數到700℃等級，但需要采用昂貴的高溫鎳基合金，機組經濟性不能滿足要求，同時蒸汽機組只有在1000MW大容量等級以上才能實現50％以上的發電效率，且熱電聯產機組還存在以熱定電，難以解耦的問題，這也使得現有蒸汽機組的靈活性問題難以解決。另一條途徑是從動力循環的熱力學基礎層面進行革命性創新，超臨界二氧化碳動力循環是以超臨界二氧化碳為工質的真實氣體閉式布雷頓循環，整個循環工作在二氧化碳臨界點(7.37MPa,31℃)以上，循環結構接近理論最優的廣義卡諾循環，且隨著發電參數的提高，發電效率的優勢越明顯。超臨界二氧化碳動力循環在工質參數32MPa，620℃條件下，采用現有材料和污染物超低排放技術，發電效率可在300MW小容量等級機組突破50％，與未來700℃等級1000MW大容量超超臨界蒸汽機組相當。另一方面，由于超臨界二氧化碳循環采用了全流量的極限回熱技術，可以實現熱電以任意比例輸出，真正實現熱電完全解耦。

當前，隨著風電、光電并網規模的不斷擴大，北方冬季供暖期棄風、棄光現象嚴重。其主要原因在于這些地區電網中占主體地位的熱電機組供熱期調峰能力差，“以熱定電”問題嚴重。因此提升燃煤熱電機組靈活性，意義重大。針對我國常規熱電機組靈活性不足問題，目前已有大量研究，如汽輪機旁路技術，切除低壓缸技術，熱水、熔鹽儲熱技術，電鍋爐、電熱泵供熱技術等。然而，靈活性改造措施只能不同程度上提高熱電機組的調峰能力，尚不能實現熱電完全解耦，即供電負荷調節與供熱負荷調節無法完全獨立。這主要是由基于蒸汽朗肯循環的熱電機組的基本特性所決定的，其工作原理決定了供熱負荷調節與透平結構直接相關(背壓機為透平排氣供熱，抽凝機為中間抽氣供熱)，這意味著蒸汽熱電機組供電負荷與供熱負荷之間勢必存在一定的耦合關系。現有的熱電解耦技術雖然可以不同程度的降低這種供熱和供電的耦合程度，但是無法實現熱電完全解耦。

超臨界二氧化碳循環有著循環效率高、全流量回熱、冷端放熱溫度高等特點。這些特點可以和熱電機組靈活高效運行的實際需求充分結合，在高效發電的同時，實現熱電完全解耦。目前，我國能源體系將從化石能源向非化石能源、大型集中式向高效靈活式轉型。隨著風電、光熱等新能源比例的不斷增加，除了高效清潔外，對常規燃煤發電機組的靈活性和調峰能力的要求更加苛刻和迫切。截止2016年底，全國300MW等級及其以下的機組裝機容量約4.32億千瓦，約占煤電機組的45％左右，這些機組供電效率普遍偏低，且多為熱電聯產機組，機組靈活性差。根據我國能源產業政策，這部分落后產能的機組都將被更加高效靈活的機組取代。若將300MW以下的落后機組全部替換為50％以上效率，完全實現熱電解耦，高效靈活的超臨界二氧化碳熱電聯產機組，每年可節約標準煤約5600萬噸，按500元/噸計算，折合每年節約燃料成本280億元。減少二氧化碳的排放約1.47億噸/年，同時可以消納更多的新能源，徹底解決棄風棄光問題，實現我國能源轉型的戰略目標。

然而經調研，目前超臨界二氧化碳循環多被用于高效發電領域，針對熱電聯產的研究相對較少，更沒有熱電完全解耦的相關研究，因此，還需要大量的原創性的工作。

實用新型內容