[實用新型]一種帶雙壓超臨界二氧化碳余熱鍋爐的聯合循環發電系統

有效

• 申請號: 201821053184.8
• 申請日: 2018-07-04
• 公開（公告）號: CN208380648U
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 張一帆;李紅智;聶鵬;張純;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;F01K11/02;F01K13/00;F01K17/04;F02C6/00;F01D15/08;F01D15/10
• 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帶雙壓超臨界二氧化碳余熱鍋爐的聯合循環發電系統，包括頂層燃氣輪機循環系統及底層超臨界二氧化碳布雷頓循環系統，其中，所述底層超臨界二氧化碳布雷頓循環系統包括超臨界二氧化碳余熱鍋爐、回熱器、高壓加熱器、高壓透平、低壓透平、低壓壓縮機、高壓壓縮機、第一發電機及第二發電機，該發電系統能夠實現超臨界二氧化碳余熱鍋爐能量的梯級利用，同時底層循環效率較高，系統整體發電效率較高。

技術領域

本實用新型屬于聯合循環發電領域，涉及一種帶雙壓超臨界二氧化碳余熱鍋爐的聯合循環發電系統。

背景技術

燃氣輪機具有啟動方便快捷、運行靈活、變負荷相應快的特點以及占地少、效率高、污染小、建設工期短等優點，在最近幾年來迅速發展，已經成為提供清潔、可靠、高質量發電及冷熱電聯供的最佳方式。但是，燃氣輪機排煙溫度高，一般為450～600℃，如果直接排放到大氣當中，不僅造成能量的損失，使得燃機的熱利用率低，還會污染環境。目前，燃氣輪機單循環熱效率一般為20％～42％。

燃氣輪機余熱利用的方法大致可以分為以下幾類：1.燃氣蒸汽聯合循環發電。其特點是采用兩個不同工質、不同參數、獨立的動力循環，整體發電效率高，目前大多數重型燃機均采用燃氣蒸汽聯合循環。2.蒸汽回注式燃氣輪機余熱利用。其特點是利用簡單循環燃氣輪機的排氣余熱產生過熱蒸汽，將此過熱蒸汽回注入該燃氣輪機，與以空氣為代表的第一種工質共同參與循環做功。設備小，投資低。多用于航空母艦新型推進動力的主動力裝置等。3.燃氣輪機內環水余熱加熱進氣。其特點是回收各種設備的冷卻水的低溫廢熱，預熱燃氣，提高效率。投資較小，效率提升一般。目前應用較少。4.導熱油回收燃機余熱。其特點是用于天然氣深冷初加工系統，通過煙氣余熱加熱穩前原油，節能效果明顯。適用范圍限制較大。多用于油氣田。5.燃氣輪機余熱制冷進氣。余熱制冷進氣的回熱燃氣輪機是一種由吸收式制冷機和回熱式燃氣輪機組合而成的聯合動力裝置。節能效果明顯，但是簡單循環燃氣輪機改裝成回熱燃氣輪機技術上的實際困難，且對吸收式制冷機性能要求高。理論上可用于多數燃機，但是實施技術難度大。

由此可見，聯合循環發電必將是未來高效發電的一種重要形式。但是，現有的燃氣蒸汽聯合循環中，單壓余熱鍋爐排煙溫度約為160～200℃，雙壓余熱鍋爐排煙溫度約為100～130℃，三壓余熱鍋爐排煙溫度約為80～90℃。對于幾乎不含硫的天然氣，其煙氣露點溫度約為43～53℃，排煙溫度原則上只要高于露點10℃即可避免排煙段受熱面的低溫腐蝕。因此，仍然有較大的余熱利用空間。

此外，基于蒸汽朗肯循環的底層循環效率偏低，是否可以采用更為先進的動力循環作為底層循環，進一步提高聯合循環的效率，也成為國內外研究者關心的問題。

相比于蒸汽朗肯循環，超臨界二氧化碳循環有著臨界點適中、循環效率高等特點。其用作底層循環時，可進一步提升聯合循環發電效率。然而經調研，目前國內外關于燃氣超臨界二氧化碳聯合循環的研究剛剛起步，更是鮮有涉及超臨界二氧化碳余熱鍋爐能量梯級利用的研究。因此，還需要大量的原創性工作。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種帶雙壓超臨界二氧化碳余熱鍋爐的聯合循環發電系統，該發電系統能夠實現超臨界二氧化碳余熱鍋爐能量的梯級利用，同時底層循環效率較高，系統整體發電效率較高。

為達到上述目的，本實用新型所述的帶雙壓超臨界二氧化碳余熱鍋爐的聯合循環發電系統包括頂層燃氣輪機循環系統及底層超臨界二氧化碳布雷頓循環系統，其中，所述底層超臨界二氧化碳布雷頓循環系統包括超臨界二氧化碳余熱鍋爐、回熱器、高壓加熱器、高壓透平、低壓透平、低壓壓縮機、高壓壓縮機、第一發電機及第二發電機；