[實用新型]一種帶余熱回收的煤基超臨界二氧化碳發電系統

有效

• 申請號: 202020291674.2
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN211777623U
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 張旭偉;李紅智;楊玉;張磊;張一帆;吳帥帥
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F01K7/32
• 分類號: F01K7/32;F01K11/02;F01K25/10;F01K27/00;F01K7/22
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 王晶

一種帶余熱回收的煤基超臨界二氧化碳發電系統，該系統在預冷器前并列布置第一輔助預冷器和第二輔助預冷器，以及在空預器之后布置低溫省煤器；該系統在主循環系統上耦合由依次相連通的泵、第二輔助預冷器、低溫省煤器、膨脹機和蒸發器構成的底循環余熱回收系統，通過在第二輔助預冷器和低溫省煤器分別回收冷端余熱和排煙余熱用于發電，從而提高鍋爐效率和系統發電效率；該系統通過在在第一輔助預冷器中預熱冷空氣，從而回收冷端余熱，提高鍋爐效率，進而提高發電效率。本實用新型同時回收冷端余熱和排煙余熱，解決了冷源損失及排煙損失較大的問題，有效提高了系統發電效率。

技術領域

本實用新型涉及燃煤發電技術領域，特別涉及一種帶余熱回收的煤基超臨界二氧化碳發電系統。

背景技術

目前，燃煤發電仍然是我國主要發電方式，所以提高燃煤發電效率對我國節約能源、減少污染物排放具有重大意義。基于蒸汽朗肯循環原理的傳統燃煤發電技術經過幾十年的發展已經相當成熟，發電效率進一步提升的空間較小。而基于布雷頓循環原理的超臨界二氧化碳動力循環系統具有循環效率高、體積功率密度大等優點，通過與燃煤鍋爐相結合，有望大幅提高燃煤發電效率。

以超臨界二氧化碳為工質的動力循環燃煤發電系統的研究主要集中在主循環構型方面，而有關系統余熱回收方面的研究較少。鍋爐排煙溫度普遍高于120℃，攜帶有大量可利用的熱能；同時，冷端預冷器中工質放熱溫度較高，同樣蘊含大量可利用熱能。這兩部分低溫熱能被釋放到環境中，造成大量能量損失。而當前的相關研究較少地考慮低溫熱能的回收利用，所以現有的超臨界二氧化碳燃煤發電系統具有較大的節能潛力。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種帶余熱回收的煤基超臨界二氧化碳發電系統，通過在空預器后面布置低溫省煤器回收排煙余熱，排煙溫度降低到90℃左右；同時，通過第一輔助預冷器和第二輔助預冷器回收冷端余熱用于發電，從而降低能量損失，提高系統發電效率。

為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：

一種帶余熱回收的煤基超臨界二氧化碳發電系統，包括主循環系統和底循環系統；

所述的主循環系統包括依次相連通的第一輔助預冷器12、預冷器13、主壓縮機1、低溫回熱器2、高溫回熱器3、過熱氣冷壁4、低溫過熱器5、高溫過熱器6、高壓透平7、再熱氣冷壁8、低溫再熱器9、高溫再熱器10、低壓透平11；還包括再壓縮機14、省煤器15和空預器16；

所述的底循環系統包括依次相連通的泵17、第二輔助預冷器18、低溫省煤器19、膨脹機20和蒸發器21。

所述的主壓縮機1出口、低溫回熱器2冷側進出口、高溫回熱器3冷測進出口和過熱氣冷壁4進口依次相連通，低壓透平11出口、高溫回熱器3熱側進出口、低溫回熱器2熱側進口依次相連通，低溫回熱器2熱側出口分別與再壓縮機14進口、第一輔助預冷器12進口和第二輔助預冷器18進口相連通，預冷器13進口分別與第一輔助預冷器12出口和第二輔助預冷器18出口相連通，再壓縮機14出口與低溫回熱器2冷側出口相連通，省煤器15進口與再壓縮機14出口相連通，省煤器15出口與高壓透平7進口相連通，第一輔助預冷器12空氣出口與空預器16空氣進口相連通。

所述第一輔助預冷器12和第二輔助預冷器18并列布置在預冷器13之前位置。

所述低溫省煤器19布置在空預器16之后位置。

所述第一輔助預冷器12和空預器16依次相連通構成空氣加熱系統，通過在第一輔助預冷器12中預熱冷空氣從而回收冷端余熱。

所述泵17、第二輔助預冷器18、低溫省煤器19、膨脹機20和蒸發器21依次相連通構成底循環系統，用于回收余熱發電，其中第二輔助預冷器18回收冷端余熱，低溫省煤器19回收排煙余熱。

所述底循環系統適用于有機朗肯循環或跨臨界二氧化碳循環。