[發明專利]集成余熱回收的超臨界二氧化碳燃煤發電系統及運行方法

有效

• 申請號: 201910274586.3
• 申請日: 2019-04-08
• 公開（公告）號: CN109989794B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 劉明;楊凱旋;張旭偉;嚴俊杰;邢秦安;種道彤
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F01K25/10
• 分類號: F01K25/10;F01K17/02;F23L15/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種集成余熱回收的超臨界二氧化碳燃煤發電系統，其特征在于：包括依次相連通的預冷器（17）、主壓縮機（1）、低溫回熱器（2）、中溫回熱器（3）、高溫回熱器（4）、省煤器（9）、過熱氣冷壁（10）、高壓透平（8）、中壓再熱器（11）、中壓透平（7）、低壓再熱器（12）和低壓透平（6）；還包括再壓縮機（5）、二次風空氣預熱器（16）、一次風空氣預熱器（15）、中溫煙氣換熱器（13）和低溫煙氣換熱器（14）；主壓縮機（1）出口同時與低溫回熱器（2）冷側工質入口和低溫煙氣換熱器（14）入口相連通；低溫回熱器（2）冷側工質出口同時與低溫煙氣換熱器（14）出口、中溫煙氣換熱器（13）入口和中溫回熱器（3）冷側工質入口相連通；高溫回熱器（4）冷側工質入口同時與中溫回熱器（3）冷側工質出口、中溫煙氣換熱器（13）出口和再壓縮機（5）出口相連通；再壓縮機（5）入口同時與預冷器（17）工質入口和低溫回熱器（2）熱側工質出口相連通；一次風空氣預熱器（15）一次風空氣入口與環境相連，一次風空氣預熱器（15）一次風空氣出口與鍋爐一次風入口相連，一次風空氣預熱器（15）熱側工質入口同時與低壓透平（6）排氣口以及高溫回熱器（4）熱側工質入口相連通，一次風空氣預熱器（15）熱側工質出口同時與高溫回熱器（4）熱側工質出口以及中溫回熱器（3）熱側工質入口相連通；二次風空氣預熱器（16）空氣入口與環境相連，空氣出口與鍋爐二次風入口相連；低壓透平（6）排氣依次在高溫回熱器（4）、中溫回熱器（3）和低溫回熱器（2）中放熱，主壓縮機（1）出口低溫主流工質依次在低溫回熱器（2）、中溫回熱器（3）和高溫回熱器（4）中吸熱；主壓縮機（1）出口低溫分流工質經過低溫煙氣換熱器（14）吸熱后返回中溫回熱器（3）冷側工質入口；低溫回熱器（2）冷側工質出口低溫分流工質經過中溫煙氣換熱器（13）吸熱后返回高溫回熱器（4）冷側工質入口；一次風在一次風空氣預熱器（15）中被低壓透平（6）排氣分流工質加熱后攜帶煤粉進入鍋爐爐膛燃燒；二次風在二次風空氣預熱器（16）中吸熱后進入鍋爐爐膛輔助燃燒；所述過熱氣冷壁（10）、中壓再熱器（11）布置于爐膛內，共同承擔輻射熱負荷，低壓再熱器（12）布置于水平煙道，省煤器（9）布置于豎井煙道，二次風空氣預熱器（16）和中溫煙氣換熱器（13）分別布置于尾部分流煙道兩側，低溫煙氣換熱器（14）布置于尾部煙道內，整體構成有尾部煙道分流裝置的Π型鍋爐；所述系統使用的工質為超臨界二氧化碳。

2.根據權利要求1所述的一種集成余熱回收的超臨界二氧化碳燃煤發電系統，其特征在于：所述一次風空氣預熱器（15）中，空氣被低壓透平（6）排氣分流工質加熱后攜帶煤粉進入爐膛燃燒，減少高溫回熱器（4）熱側工質流量，降低省煤器（9）入口工質溫度，更好的利用鍋爐高溫煙氣熱量，降低鍋爐排煙溫度，一次風被加熱，有助于爐膛內火焰穩定燃燒，提高鍋爐效率。

3.根據權利要求1所述的一種集成余熱回收的超臨界二氧化碳燃煤發電系統，其特征在于：所述低壓再熱器（12）的入口煙氣溫度為630℃。

4.根據權利要求1所述的一種集成余熱回收的超臨界二氧化碳燃煤發電系統，其特征在于：所述低溫回熱器（2）冷側工質出口低溫分流工質在尾部分流煙道中溫煙氣換熱器（13）吸收煙氣熱量，返回高溫回熱器（4）冷側工質入口，用來降低排煙溫度，減小鍋爐排煙損失。

5.根據權利要求1所述的一種集成余熱回收的超臨界二氧化碳燃煤發電系統，其特征在于：所述主壓縮機（1）出口低溫分流工質在尾部煙道低溫煙氣換熱器（14）吸收煙氣熱量，返回中溫回熱器（3）冷側工質入口，用來進一步降低排煙溫度，減小鍋爐排煙損失。

6.權利要求1至5任一項所述的一種集成余熱回收的超臨界二氧化碳燃煤發電系統的運行方法，其特征在于：主壓縮機（1）出口低溫主流工質依次在低溫回熱器（2）和中溫回熱器（3）中吸熱；主壓縮機（1）出口低溫分流工質經過低溫煙氣換熱器（14）吸熱后返回中溫回熱器（3）冷側工質入口；低溫回熱器（2）冷側工質出口分流低溫分流工質經過中溫煙氣換熱器（13）吸熱后返回高溫回熱器（4）冷側工質入口；主壓縮機（1）出口工質與再壓縮機（5）出口工質在高溫回熱器（4）冷側工質入口匯集，依次在高溫回熱器（4）、鍋爐內部的省煤器（9）和過熱氣冷壁（10）中吸熱，溫度升高后進入高壓透平（8）部分膨脹做功，做功后溫度和壓力都降低，工質再次進入鍋爐在中壓再熱器（11）中吸熱，溫度再次提高后進入中壓透平（7）部分膨脹做功，做功后溫度和壓力都降低，工質再次進入鍋爐在低壓再熱器（12）中吸熱，溫度再次提高后進入低壓透平（6）完全膨脹做功，低壓透平（6）排氣依次在高溫回熱器（4）、中溫回熱器（3）和低溫回熱器（2）中放熱后，分流成兩股，一股經再壓縮機（5）增壓后進入高溫回熱器（4）冷側工質入口，另一股在預冷器（17）中冷卻后，再次進入主壓縮機（1），完成閉合循環；主壓縮機（1）出口低溫分流工質在低溫煙氣換熱器（14）吸熱后返回低溫回熱器（2）冷側工質出口；低溫回熱器（2）冷側工質出口低溫分流工質在中溫煙氣換熱器（13）吸熱后返回高溫回熱器（4）冷側工質入口；一次風在一次風空氣預熱器（15）中吸熱后攜帶煤粉進入鍋爐爐膛燃燒；二次風在鍋爐尾部分流煙道二次風空氣預熱器（16）中吸熱后進入鍋爐爐膛輔助燃燒。