[發(fā)明專利]一種超臨界二氧化碳熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及運行方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011337781.5
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112554982B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設計）人: 劉明;楊凱旋;孫瑞強;劉繼平;邢秦安;嚴俊杰
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F01K25/10
• 分類號: F01K25/10;F01K7/32;F01K17/06;F01K7/38;F01K13/02;F01K17/02
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發(fā)明公開了一種超臨界二氧化碳熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及運行方法，采用超臨界二氧化碳循環(huán)為熱電聯(lián)產(chǎn)動力循環(huán)，耦合抽氣供熱系統(tǒng)，同時為用戶提供熱、電兩種能源；通過熱端?回熱?供熱過程的耦合優(yōu)化，本發(fā)明可大幅度提高超臨界二氧化碳動力系統(tǒng)的能量利用率。本發(fā)明系統(tǒng)針對抽氣進行合理能級匹配，將供熱抽氣與回熱系統(tǒng)進行耦合，減小系統(tǒng)中的換熱不可逆損失，可以通過調整回熱系統(tǒng)二氧化碳分流比例，滿足不同的供熱負荷需求，提高機組的運行靈活性；也可以使系統(tǒng)在滿足供熱溫度的同時，提高進入鍋爐的工質溫度，降低熱端換熱溫差，減少不可逆損失，提高機組發(fā)電效率。

技術領域

本發(fā)明屬于熱電聯(lián)產(chǎn)領域，具體涉及一種超臨界二氧化碳熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及運行方法。

背景技術

我國經(jīng)濟的穩(wěn)定增長離不開強大能源系統(tǒng)的支撐。我國化石能源結構不平衡，煤炭是我國一次能源消費的主體，短時間內燃煤發(fā)電仍是我國主要發(fā)電方式?；痣姍C組作為我國煤炭的消費大戶，每年的煤炭消費量約占全國煤炭消費總量的50％。

我國火電技術進步從提高初參數(shù)、蒸汽再熱等方式向全工況運行、余熱深度利用等方向轉變。同時，北方地區(qū)開展集中供熱，減少小型供熱鍋爐污染物的排放，改善冬季北方霧霾多發(fā)的環(huán)境問題。因此，火電機組進行熱電聯(lián)產(chǎn)對我國節(jié)能減排工作具有重要意義。

超臨界二氧化碳動力循環(huán)具有能量密度大、系統(tǒng)結構緊湊、循環(huán)效率高、可基于現(xiàn)有的材料實現(xiàn)、系統(tǒng)部件尺寸較小、結構緊湊，等諸多優(yōu)點。因此，超臨界二氧化碳動力循環(huán)有望取代蒸汽動力循環(huán)。

目前我國北方地區(qū)熱電聯(lián)產(chǎn)機組多采用高背壓供熱或者汽輪機抽氣供熱，但是超臨界二氧化碳系統(tǒng)中，透平乏汽壓力多在10MPa以下，此時工質溫度大于60℃時，放熱緩慢，低于60℃時，放熱曲線難以匹配，容易產(chǎn)生較大的不可逆損失，供熱所需余熱多在50℃-140℃，此溫度區(qū)間乏汽利用難度大，所以超臨界二氧化碳燃煤發(fā)電系統(tǒng)供熱區(qū)別與傳統(tǒng)的高背壓供熱機組，合理匹配能級，滿足供熱溫度、負荷要求是超臨界二氧化碳動力循環(huán)所需要解決的問題。

發(fā)明內容

為了克服上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種超臨界二氧化碳熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及運行方法，該系統(tǒng)采用超臨界二氧化碳循環(huán)為熱電聯(lián)產(chǎn)動力循環(huán)，同時為用戶提供熱、電兩種能源。通過熱端-回熱-供熱過程的耦合優(yōu)化，本發(fā)明可大幅度提高超臨界二氧化碳動力系統(tǒng)的能量利用率。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種超臨界二氧化碳熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括鍋爐1，鍋爐1工質出口與透平2工質入口相連，透平2排氣口與1號回熱器31、2號回熱器32、3號回熱器33和4號回熱器34熱側依次相連，4號回熱器34出口與1號預冷器71工質入口相連，1號預冷器71工質出口與主壓縮機4入口相連，主壓縮機4出口依次與4號回熱器34、3號回熱器33、2號回熱器32和1號回熱器31冷側依次相連，1號回熱器31冷側出口與鍋爐1入口相連；

透平2工質抽氣口與5號回熱器35、熱網(wǎng)加熱器8、2號預冷器72工質熱側依次相連，預冷器72工質熱側出口與供熱壓縮機6入口相連，供熱壓縮機6出口連接在3號回熱器33冷側入口、4號回熱器34冷側出口間，3號回熱器33冷側出口與5號回熱器35冷側入口相連，5號回熱器35冷側出口與鍋爐1入口相連；

熱網(wǎng)加熱器8冷卻水進出口與熱網(wǎng)相連，1號預冷器71、2號預冷器72冷卻水進出口與冷卻水系統(tǒng)相連。

4號回熱器34出口還與再壓縮機5工質入口相連，再壓縮機5工質出口與1號回熱器31冷側入口相連。

透平2排氣口壓力為7.7MPa-8.5MPa。

透平2抽氣口壓力為10MPa-15.0MPa。

1號預冷器71、2號預冷器72預冷器工質出口溫度為33℃-38℃。

供熱壓縮機6出口溫度與4號回熱器34出口溫度偏差小于5℃。