[發明專利]一種附加超臨界二氧化碳循環的燃煤發電機組熱力系統

在審

• 申請號: 202010177918.9
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111396154A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 王迪;謝欣言;李浩宇;劉德英;周云龍;李曉莉;楊美;劉起超
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: F01K7/32
• 分類號: F01K7/32;F01K13/00;F01K17/02;F01K25/10;F01D15/10;F01D13/02;F22B31/08;F22D1/50;F23L15/02;F23N1/00
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所 22102
• 代理人: 陳傳林

本發明一種附加超臨界二氧化碳循環的燃煤發電機組熱力系統，將傳統燃煤發電循環與超臨界二氧化碳發電循環耦合利用，通過改變二氧化碳壓縮機出力，實現機組負荷的快速調節；當外界負荷要求發生變化時，系統通過改變附加超臨界二氧化碳循環內超臨界二氧化碳工質的流量，進而改變二氧化碳壓縮機的功耗，使得機組負荷快速變化，燃煤機組通過改變給煤量，實現對機組負荷變化的跟蹤，有效利用燃煤發電機組循環的內部蓄能，提升了燃煤機組的快速變負荷能力，具有廣闊的商業化前景。

技術領域

本發明涉及涉及燃煤發電機組，特別是涉及一種附加超臨界二氧化碳循環的燃煤發電機組熱力系統。

背景技術

在化石能源日漸枯竭和氣候變化形勢嚴峻的背景下，世界各國正大力發展利用可再生能源的新一代發電系統，逐步用非化石能源替代化石能源發電。可再生能源發電負荷具有很強的波動性和不確定性，難以通過自身調節系統進行穩定的負荷調節，為了保證電網供電安全，需要借助其他電源來協調配合。

燃煤火電機組是能保證電力穩定輸出的重要基礎，燃煤火電機組的負荷調節能力對能否實現可再生能源的并網起著決定性作用，現有燃煤發電機組熱力系統如圖1所示。以超臨界二氧化碳作為工質的循環系統作為一類先進動力循環，超臨界二氧化碳發電系統結構圖如圖2所示，超臨界二氧化碳因其粘性小、密度大、傳熱效率高等優勢，其能量轉換效率高，系統損耗小，被認為是當今最具應用潛力的能量傳輸和轉換工質之一。

燃煤機組因其容量大、相關技術完備等優點,已廣泛地參與到電網運行靈活性調節中，保證電網供電安全穩定。但現有的燃煤機組均是以改變汽輪機側的儲熱來實現頻率的快速調節，這就導致調節過程中加熱器出口溫度嚴重不足，鍋爐效率大幅度降低，經濟損失增大。

發明內容

本發明針對現有技術鍋爐效率大幅度降低，經濟損失大的問題，構思了一種附加超臨界二氧化碳循環的燃煤發電機組熱力系統，依據超臨界二氧化碳熱力循環的特性以及其與蒸汽朗肯循環耦合，通過改變二氧化碳壓縮機出力，實現機組負荷的跟蹤，保證了燃煤機組負荷調節快速性，利用二氧化碳熱力循環的發電量，彌補了燃煤機組在負荷調節過程中的能量損失，使得燃煤發電機組的在保持較高效率的同時，快速負荷響應能力得到提升，提高能源利用效率。

本發明采用的技術方案是：一種附加超臨界二氧化碳循環的燃煤發電機組熱力系統，它包括：汽輪機高壓缸1、汽輪機中壓缸2、汽輪機低壓缸3、第一蒸汽-二氧化碳加熱器4、第二蒸汽-二氧化碳加熱器5、第三蒸汽-二氧化碳加熱器6、第一高壓給水加熱器7、第二高壓給水加熱器8、第三高壓給水加熱器9、給水泵10、除氧器11、第一低壓給水加熱器12、第二低壓給水加熱器13、第三低壓給水加熱器14、第四低壓給水加熱器15、凝結水泵16、凝汽器17、第一疏水-二氧化碳換熱器18、第二疏水-二氧化碳換熱器19、第三疏水-二氧化碳換熱器20、二氧化碳-空氣預熱器21、二氧化碳透平22、二氧化碳壓縮機23、空氣預熱器24、省煤器25、第一發電機26、第二發電機27、鍋爐28、爐內換熱器29，其特征是，在所述的汽輪機中壓缸2與第三高壓給水加熱器9的第一抽汽管道間串聯第一蒸汽-二氧化碳加熱器4，在所述的汽輪機中壓缸2與除氧器11的第二抽汽管道間串聯第二蒸汽-二氧化碳加熱器5，在所述的汽輪機低壓缸3與第一低壓給水加熱器12的第一抽汽管道間串聯第三蒸汽-二氧化碳加熱器6，在所述的第二高壓給水加熱器8與第三高壓給水加熱器9之間串聯第一疏水-二氧化碳換熱器18，在所述的除氧器11與第一低壓給水加熱器12之間串聯第二疏水-二氧化碳換熱器19，在所述的第二低壓給水加熱器13與第三低壓給水加熱器14之間串聯第三疏水-二氧化碳換熱器20，所述的二氧化碳-空氣預熱器21與空氣預熱器24連通。

本發明一種附加超臨界二氧化碳循環的燃煤發電機組熱力系統的有益效果體現在：