[實(shí)用新型]集成壓縮式熱泵的褐煤預(yù)干燥超臨界CO2

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202022373575.1
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN213453577U
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張旭偉;張磊;蔣世希;吳帥帥;張一帆;李紅智;姚明宇
• 申請（專利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F22B1/22
• 分類號: F22B1/22;F23K1/04;F23K3/00;F25B30/02;F26B23/00;F01K7/32;F01K25/10;F01K17/02
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會俠

本實(shí)用新型公開了集成壓縮式熱泵的褐煤預(yù)干燥超臨界CO₂發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括超臨界CO₂燃煤發(fā)電系統(tǒng)和褐煤預(yù)干燥系統(tǒng)，超臨界CO₂燃煤發(fā)電系統(tǒng)包括鍋爐、主壓縮機(jī)、再壓縮機(jī)、透平、低溫回?zé)崞鳌⒏邷鼗責(zé)崞骱皖A(yù)冷器，褐煤預(yù)干燥系統(tǒng)包括流量調(diào)節(jié)閥、凝汽器和壓縮式熱泵系統(tǒng)；壓縮式熱泵系統(tǒng)吸收溫度較高的系統(tǒng)冷端余熱，提高蒸發(fā)溫度，降低壓縮機(jī)耗功，進(jìn)而提高熱泵性能系數(shù)；壓縮式熱泵系統(tǒng)中冷凝器放熱實(shí)現(xiàn)褐煤預(yù)干燥目的。本實(shí)用新型利用壓縮式熱泵將系統(tǒng)冷端余熱轉(zhuǎn)化更高溫度的熱量干燥褐煤，一方面可以降低系統(tǒng)冷源損失；另一方面可以減少褐煤中的水分，提高褐煤熱值，可以提高鍋爐效率和降低廠用電，從而大幅提高系統(tǒng)能量利用效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及集成壓縮式熱泵的褐煤預(yù)干燥超臨界CO₂發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

超臨界CO₂動力循環(huán)具有熱效率高、系統(tǒng)簡單、靈活性高、投資小以及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，在燃煤發(fā)電領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。研究表明，相比常規(guī)蒸汽朗肯循環(huán)燃煤發(fā)電機(jī)組，基于超臨界CO2動力循環(huán)的燃煤發(fā)電系統(tǒng)具有更高的發(fā)電效率和更低的投資，有望得到大規(guī)模應(yīng)用。但是，超臨界CO₂燃煤發(fā)電系統(tǒng)冷端工質(zhì)放熱溫度較高，余熱損失較大；而且，目前有關(guān)超臨界CO₂循環(huán)在燃煤發(fā)電領(lǐng)域的研究較少考慮煤種的變化，尤其缺乏針對褐煤發(fā)電系統(tǒng)的研究。我國褐煤儲量豐富，已探明儲量達(dá)1300億噸，占全國煤炭儲量的12％，并且價格低廉，正成為我國火力發(fā)電的主要燃料。但是，由于褐煤水分含量較高，導(dǎo)致熱值較低，直燃褐煤發(fā)電系統(tǒng)能量利用效率低，設(shè)備成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供集成壓縮式熱泵的褐煤預(yù)干燥超臨界CO₂發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過在超臨界CO₂燃煤發(fā)電系統(tǒng)冷端耦合壓縮式熱泵系統(tǒng)，一方面通過回收超臨界CO₂燃煤發(fā)電系統(tǒng)冷端余熱驅(qū)動壓縮式熱泵系統(tǒng)運(yùn)行，另一方面壓縮式熱泵系統(tǒng)中的冷凝器放出130℃左右的中溫?zé)崃扛稍锖置海摮置褐械乃郑瑥亩鴮?shí)現(xiàn)回收系統(tǒng)冷端余熱、提高褐煤熱值、提高系統(tǒng)能量利用效率的目的。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

集成壓縮式熱泵的褐煤預(yù)干燥超臨界CO₂發(fā)電系統(tǒng)，包括超臨界CO₂燃煤發(fā)電系統(tǒng)和褐煤預(yù)干燥系統(tǒng)；其中，

所述超臨界CO₂燃煤發(fā)電系統(tǒng)包括主壓縮機(jī)1、低溫回?zé)崞?、高溫回?zé)崞?、鍋爐4、透平5、預(yù)冷器6和再壓縮機(jī)7，其中主壓縮機(jī)1出口、低溫回?zé)崞?冷側(cè)進(jìn)出口、高溫回?zé)崞?冷側(cè)進(jìn)出口、鍋爐4進(jìn)出口、透平5進(jìn)出口、高溫回?zé)崞?熱側(cè)進(jìn)出口、低溫回?zé)崞?熱側(cè)進(jìn)出口、預(yù)冷器6進(jìn)出口和主壓縮機(jī)1入口依次相連通；再壓縮機(jī)7進(jìn)出口分別與低溫回?zé)崞?熱側(cè)出口和低溫回?zé)崞?冷側(cè)出口相連通；

所述褐煤預(yù)干燥系統(tǒng)包括流量調(diào)節(jié)閥13、凝汽器12以及由蒸發(fā)器8、壓縮機(jī)9、冷凝器10和節(jié)流閥11依次相連通構(gòu)成的壓縮式熱泵系統(tǒng)，其中低溫回?zé)崞?熱側(cè)出口、流量調(diào)節(jié)閥13進(jìn)出口、蒸發(fā)器8熱側(cè)進(jìn)出口和預(yù)冷器6入口依次相連通，冷凝器10出口干燥煤送入鍋爐4，冷凝器10排氣出口與凝汽器12入口連通。

所述低溫回?zé)崞?熱側(cè)出口超臨界CO₂工質(zhì)溫度為80-100℃，其攜帶的余熱驅(qū)動壓縮式熱泵系統(tǒng)運(yùn)行。

所述流量調(diào)節(jié)閥13調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器8中的超臨界CO₂工質(zhì)流量，從而調(diào)節(jié)輸入壓縮式熱泵系統(tǒng)的熱量。

所述冷凝器10加熱干燥褐煤，褐煤中的水分蒸發(fā)后進(jìn)入凝汽器12凝結(jié)成液態(tài)水，干燥后的褐煤送入鍋爐4爐膛。