[實用新型]一種熱電比靈活可調的燃氣超臨界二氧化碳熱電聯產機組

有效

• 申請號: 201821265287.0
• 申請日: 2018-08-07
• 公開（公告）號: CN208594975U
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 張一帆;李紅智;蔣世希;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;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熱電比靈活可調的燃氣超臨界二氧化碳熱電聯產機組，超臨界二氧化碳余熱鍋爐內沿煙氣流通的方向依次設置有加熱器及分流加熱器，頂層燃氣輪機發電系統的出口與超臨界二氧化碳余熱鍋爐的入口相連通，壓縮機的出口與回熱器的冷側入口及分流加熱器的入口相連通，回熱器的冷側出口及分流加熱器的出口通過管道并管后與加熱器的入口相連通，加熱器的出口與發電透平的入口及拖動透平的入口相連通，發電透平的出口及拖動透平的出口通過管道并管后與回熱器的熱側入口相連通，回熱器的熱側出口依次經熱網加熱器及預冷器與壓縮機的入口相連通，該系統能夠實現熱電完全解耦，并且機組的靈活性較高。

技術領域

本實用新型屬于聯合循環熱電聯產領域，涉及一種熱電比靈活可調的燃氣超臨界二氧化碳熱電聯產機組。

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。通過燃氣蒸汽聯合循環，大大提高的機組的整體效率。

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。因此，在火電機組在提升機組效率的同時，機組靈活性也是另一個不可忽視的特性。

對于熱電聯產機組，其深度調峰和快速調峰的能力將是考核熱電機組的重要指標。如果不能有效的提升熱電聯產機組的靈活性，棄風棄光現象將無法得到有效解決，這會嚴重制約我國新能源發電的發展和應用。目前，無論是燃氣蒸汽聯合循環的熱電機組，還是燃煤熱電聯產機組，均存在嚴重的“以熱定電”問題，靈活性較差，這主要是由于蒸汽朗肯循環基本特性的限制(鍋爐最低不投油穩燃負荷限制，低負荷水動力穩定性限制，低壓缸最低凝汽流量限制等)。

目前各國學者也進行了大量努力，旨在提高熱電機組的運行靈活性，且取得了一定的成果。如燃氣蒸汽聯合循環熱電機組中，可采用同步自換擋(3S，Synchro-Self-Shifting)離合器對汽輪機進行解列和并列，運用類似的技術，在汽輪機低壓缸和發電機之間設置3S離合器，實現低壓缸的解列和并列，從而實現汽輪機的背壓運行和抽凝運行切換，可以有效的提升燃氣蒸汽聯合循環熱電機組的靈活性。但是，類似的靈活性改造措施只能一定程度上提升機組的深度調峰能力，卻不能從根本上突破蒸汽朗肯循環基本特性的限制，實現熱電完全解耦。

相比于蒸汽朗肯循環的底層循環，超臨界二氧化碳底層循環有著臨界點適中、循環效率高、靈活性強等特點。其用作底層熱電聯產循環時，可在提升聯合循環發電效率的同時，實現完全熱電解耦，大幅提升機組的靈活性。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，更是鮮有涉及燃氣超臨界二氧化碳聯合循環熱電聯產系統的研究。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，提供了一種熱電比靈活可調的燃氣超臨界二氧化碳熱電聯產機組，該系統能夠實現熱電完全解耦，并且機組的靈活性較高。

為達到上述目的，本實用新型所述的熱電比靈活可調的燃氣超臨界二氧化碳熱電聯產機組包括頂層燃氣輪機發電系統及底層超臨界二氧化碳熱電聯產系統，底層超臨界二氧化碳熱電聯產系統包括超臨界二氧化碳余熱鍋爐、壓縮機、回熱器、分流加熱器、加熱器、發電透平、拖動透平、第一發電機、熱網加熱器及預冷器；