[發明專利]鍋爐系統及其控制方法

在審

• 申請號: 202010869176.6
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112013371A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 袁建麗;李璟濤;張懷宇;陳曉宇;周勇;張起;吳文景
• 申請（專利權）人: 國家電投集團電站運營技術（北京）有限公司
• 主分類號: F22B31/08
• 分類號: F22B31/08;F22B35/00;F23L15/04
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 劉虎

本發明提供一種鍋爐系統，包括：鍋爐本體、空氣預熱器、制粉裝置、煙道和超臨界二氧化碳循環換熱回路。超臨界二氧化碳循環換熱回路包括超臨界二氧化碳吸熱器、超臨界二氧化碳放熱器、第一回路管道、第二回路管道和循環泵。超臨界二氧化碳吸熱器設在煙道內。超臨界二氧化碳循環換熱回路利用超臨界二氧化碳作為換熱媒介，將高溫煙氣中的熱量交換給從空氣預熱器中流出的熱一次風，對該熱一次風進行二次加熱，提升熱一次風的溫度。

技術領域

本發明涉及燃煤鍋爐技術領域，尤其是涉及一種以超臨界二氧化碳為換熱工質，提高熱一次風溫度的鍋爐系統及其控制方法。

背景技術

大型燃煤鍋爐的一次風經過空氣預熱器加熱后，與部分冷一次風混合后進入制粉裝置，實現磨煤機的通風和干燥，從而實現原煤的研磨、分離和輸送。當鍋爐的熱一次風溫度不足，或者煤質偏離設計值時，為了使制粉裝置出力達到預期，通常需要加大熱一次風量，甚至完全關閉冷一次風，利用過量的熱一次風對磨煤機進行通風和干燥，但是這種操作會造成鍋爐的二次風率減小，對應的二次風量和燃燼風量不能達到設計值，造成鍋爐燃燒效率下降或導致污染物難以控制、鍋爐排煙溫度升高等問題。特別是對于燃燒高水分褐煤或者劣質煤的鍋爐，由于熱一次風溫度低于設計值，造成一次風率遠大于設計值，但是磨煤機的出口溫度仍然過低，造成煤粉在爐膛內的燃燼存在困難，嚴重影響鍋爐效率。

因此需要尋求提升熱一次風溫度的技術手段，相關技術中用于提高熱一次風溫度的技術手段主要有三種：第一種方案，在鍋爐尾部布置管式熱一次風加熱器，將回轉式空氣預熱器出口的熱一次風送入到熱一次風加熱器中再次加熱，提升溫度后送入制粉裝置，熱一次風加熱器一般布置在鍋爐尾部的對流受熱面中，比如布置在兩級省煤器之間；第二種方案，在熱一次風風道上設置蒸汽加熱器，利用汽輪機的三段抽汽作為熱源來加熱熱一次風，冷卻后的三段抽汽再返回到三號高壓加熱器；第三種方案，在鍋爐尾部對流受熱面區域設置旁路煙道，例如將鍋爐的低溫過熱器和省煤器兩級受熱面或者任何一級受熱面進行煙氣旁通，在旁路煙道上設置管式熱一次風加熱器，利用高溫煙氣將空氣預熱器出口的熱一次風溫度再次提升。但是上述技術方案存在缺點：利用鍋爐側或者汽機側抽汽加熱熱一次風，會影響原熱力系統和設備的運行方式和熱力性能，且熱一次風溫度的提高還會受制于抽汽流量；采用管式的煙氣換熱器的技術方案，會受到鍋爐布置空間和煙氣系統流程走向的限制，并且氣-氣換熱器的換熱系數小，導致煙氣換熱器的尺寸過大，且換熱器的可調節特性不足，會增加一次風機和二次風機的電耗，降低鍋爐效率。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的實施例提出一種采用超臨界二氧化碳循環換熱回路提高熱一次風溫度的鍋爐系統及其控制方法。

根據本發明實施例的一種鍋爐系統，包括：鍋爐本體，所述鍋爐本體具有煤粉進口、熱二次風進口和煙氣出口；空氣預熱器，所述空氣預熱器具有一次風進口、二次風進口、第一熱一次風出口、熱二次風出口以及煙氣進口，所述熱二次風出口與所述熱二次風進口連通；制粉裝置，所述制粉裝置具有煤粉出口、冷一次風進口和第一熱一次風進口，所述煤粉出口和所述煤粉進口連通；煙道，所述煙道與所述煙氣出口相連，所述煙道的出煙口與所述煙氣進口連通；超臨界二氧化碳循環換熱回路，所述超臨界二氧化碳循環換熱回路包括超臨界二氧化碳吸熱器、超臨界二氧化碳放熱器、第一回路管道、第二回路管道和循環泵，所述超臨界二氧化碳吸熱器設在所述煙道內；所述超臨界二氧化碳吸熱器具有第一二氧化碳進口和第一二氧化碳出口，所述超臨界二氧化碳放熱器具有第二二氧化碳進口、第二二氧化碳出口、第二熱一次風進口和第二熱一次風出口，所述第一回路管道的第一端與所述第一二氧化碳進口相連，所述第一回路管道的第二端與所述第二二氧化碳出口相連，所述第二回路管道的第一端與所述第二二氧化碳進口相連，所述第二回路管道的第二端與所述第一二氧化碳出口相連，所述第二熱一次風進口與所述第一熱一次風出口連通，所述第二熱一次風出口與所述第一熱一次風進口連通，所述循環泵設在所述第一回路管道和所述第二回路管道中的一者上。