一种超临界二氧化碳再热燃煤发电对冲燃烧锅炉系统技术方案

本发明专利技术涉及一种超临界二氧化碳再热燃煤发电对冲燃烧锅炉系统，包括炉膛和烟道，炉膛竖直设置，炉膛侧壁由冷却壁和再热壁组成，冷却壁位于再热壁下方，冷却壁的中部和下部区域设置有燃烧器，再热壁由一次再热壁和二次再热壁组成，一次再热壁和二次再热壁的离地高度相等或接近，烟道内沿烟气流动方向分级设置有过热器模块和再热器模块。本发明专利技术的有益效果为，再热壁的结构设计新颖，在不增加炉膛高度和也不需将炉膛设计为卧式的前提下，实现了三级热吸收和做功，能源的利用率高；通过适当的阀门开闭即可选择特定组合的一次再热壁和二次再热壁，即一次再热壁和二次再热壁的受热面积可调整，故可灵活调节再热工质的温度，保证再热工质的过热度达标。

A supercritical carbon dioxide reheat coal fired power generation hedging combustion boiler system

The invention relates to a boiler system of supercritical carbon dioxide reheat coal-fired power hedge combustion, which comprises a hearth and a furnace flue is arranged vertically, the side wall is composed of cooling wall and reheat wall cooling wall in the reheat wall below the middle and lower regions, the cooling wall is provided with a burner, reheater wall is composed of a reheat wall and two reheat wall, a reheat wall and two reheat wall height equal or close to the classification of flue gas in the direction of gas flow is arranged superheater and reheater module module. The invention has the advantages of novel structure, the design of the reheat wall, without increasing the furnace height and does not need to be designed for horizontal furnace under the premise, to achieve the three heat absorption and power, the energy utilization rate is high; through proper valve opening and closing can choose a specific combination and two wall reheater reheat wall, i.e. heating area of a reheat wall and two reheat wall can be adjusted, it can flexibly adjust the reheat refrigerant temperature, ensure the reheat refrigerant standard of overheating.

【技术实现步骤摘要】
一种超临界二氧化碳再热燃煤发电对冲燃烧锅炉系统
本专利技术属于先进发电设备领域，具体涉及一种超临界二氧化碳再热燃煤发电对冲燃烧锅炉系统。
技术介绍
由于提高发电机组的效率、减少污染物的排放是一个永恒的话题，因此一些新概念动力系统得到关注。超临界二氧化碳的物理性质特殊，在相同的负荷要求下，以其作为工质的发电系统尺寸更小、结构更紧凑，可以节约占地面积、降低造价，同时由于其能量密度比水大，在现有钢材耐高温水平的情况下，以超临界二氧化碳为工质的锅炉系统效率更高。在二氧化碳减排的背景下，随着二氧化碳捕集、利用研究的深入，将有助于以超临界二氧化碳为工质的发电系统的发展。检索相关专利发现，目前还没有把二氧化碳捕集、利用与以超临界二氧化碳为工质的发电系统相结合起来的案例，如专利201610038208.1一种煤基超临界二氧化碳布雷顿循环双分流高效发电系统、201510117556.3一种新型超临界二氧化碳燃煤锅炉。在超临界二氧化碳二次再热燃煤发电锅炉系统实施过程中，有时会存在再热工质温度过热度不达标的问题。针对这一问题，现有技术中的解决办法如下：专利技术专利201610654055.3一种超临界二氧化碳锅炉辐射受热面布置方法，其在炉膛燃烧器下部布置再热工质辐射受热面、在燃烧器周围区域和上部区域布置主工质辐射受热面的方法，其不足之处在于：只能实现一次再热做功，无法二次再热做功，并且能量梯级利用率低，造成能量浪费；专利技术专利201510117556.3一种新型超临界二氧化碳燃煤锅炉，其为卧式炉结构且其在炉膛内布置三个级别的附壁辐射冷却受热面，其不足之处在于：一方面，三个级别的附壁辐射冷却受热面的比例和位置是一定的，其不能灵活适应不同负荷下炉膛内部的燃烧和传热情况，也不能在不同负荷下对一次再热工质和二次再热工质的过热度不足问题进行灵活调节，另一方面，卧式炉结构有其固有的缺陷，烟气气流水平流动而热气流会自发向上，所以在同一个断面上烟气温度上高下低，温度场实际分布与设计相差会较大，换热不好，受热面的利用效果不好，同时其必须使用更大功率的风机对烟气进行引流，能耗较高。因此现有技术中缺乏解决再热工质过热度不达标问题的有效手段。
技术实现思路
针对现有技术中的不足，本专利技术提供一种超临界二氧化碳再热燃煤发电对冲燃烧锅炉系统，其能对一次再热工质、二次再热工质的加热程度进行灵活调节，以有效解决其过热度不达标的问题。具体技术方案如下：一种超临界二氧化碳再热燃煤发电对冲燃烧锅炉系统，包括：炉膛和烟道，炉膛竖直设置，烟道的一端与炉膛的上部连通，具有这样的特征，炉膛的侧壁由冷却壁和再热壁组成，冷却壁位于再热壁下方，冷却壁中前墙以及后墙的中部和下部区域设置有喷燃方向相对的燃烧器，再热壁由一次再热壁和二次再热壁组成，一次再热壁和二次再热壁的离地高度相等或接近，烟道内沿烟气流动方向分级设置有过热器模块和再热器模块。上述的超临界二氧化碳再热燃煤发电对冲燃烧锅炉系统，还具有这样的特征，再热壁由前壁、后壁、左壁、右壁和设置于由前壁、后壁、左壁、右壁合围区域内的内壁组成，前壁、后壁、左壁、右壁和内壁的上下两端均各自设置有独立联箱，一次再热壁由前壁、后壁、左壁、右壁和内壁中的任意一个、两个或三个及相应的独立联箱组成。上述的超临界二氧化碳再热燃煤发电对冲燃烧锅炉系统，还具有这样的特征，一次再热壁由前壁、后壁和内壁及相应的独立联箱组成，二次再热壁由左壁和右壁及相应的独立联箱组成。上述的超临界二氧化碳再热燃煤发电对冲燃烧锅炉系统，还具有这样的特征，一次再热壁由前壁和左壁及相应的独立联箱组成，二次再热壁由后壁、右壁和内壁及相应的独立联箱组成。上述的超临界二氧化碳再热燃煤发电对冲燃烧锅炉系统，还具有这样的特征，一次再热壁由前壁、后壁和左壁及相应的独立联箱组成，二次再热壁由右壁和内壁及相应的独立联箱组成。上述的超临界二氧化碳再热燃煤发电对冲燃烧锅炉系统，还具有这样的特征，过热器模块包括沿烟气流动方向依次设置的屏式过热器、高温过热器和低温过热器，再热器模块包括沿烟气流动方向依次设置的高温再热器组和低温再热器组，高温再热器组包括并联设置的一次高温再热器和二次高温再热器，低温再热器组包括串联设置的一次低温再热器和二次低温再热器。上述的超临界二氧化碳再热燃煤发电对冲燃烧锅炉系统，还具有这样的特征，烟道由水平烟道和竖直烟道组成，水平烟道的两端分别与炉膛及竖直烟道的上端连通，水平烟道内设置有屏式过热器、高温过热器和高温再热器组，竖直烟道沿烟气流动方向依次设置有烟气挡板、省煤器和空气预热器，烟气挡板的一侧设置有低温过热器，烟气挡板的另一侧设置有低温再热器组。上述的超临界二氧化碳再热燃煤发电对冲燃烧锅炉系统，还具有这样的特征，一次高温再热器出口和二次高温再热器的出口均通过独立的管道及相应的阀门分别与前壁、后壁、左壁、右壁和内壁下端的五个独立联箱连通，前壁、后壁、左壁、右壁和内壁上端的五个独立联箱均通过独立的管道及相应的阀门分别与气轮机的高压缸入口和气轮机中压缸入口连通，屏式过热器的出口与气轮机的超高压缸入口连通。上述的超临界二氧化碳再热燃煤发电对冲燃烧锅炉系统，还具有这样的特征，冷却壁中冷却管段在竖直方向的长度为0.5L≤L1＜L，再热壁中再热管段在竖直方向的长度为0＜L2≤0.5L，L为炉膛高度，L1为冷却壁1中冷却管段在竖直方向的长度，L2为再热壁3中再热管段在竖直方向的长度。上述的超临界二氧化碳再热燃煤发电对冲燃烧锅炉系统，还具有这样的特征，所述内壁中再热管段呈间隔设置，所述内壁中再热管段在横向方向上的间隔间距为2d<L3<5d，L3为所述内壁中再热管段在横向方向上的间隔间距，d为所述内壁中再热管段的管径。上述方案的有益效果是：(1)再热壁的结构设计新颖，包括离地高度相近或相等的一次再热壁和二次再热壁，即相当于沿一竖直面将再热壁剖分成两部分(包括但不限于该种情况)，在不增加炉膛高度和也不需将炉膛设计为卧式结构的前提下，实现了以超临界二氧化碳为工质在冷却壁处吸热后的超高压做功、在一次再热壁处吸热后的高压做功和在二次再热壁处吸热后的中、低压做功，没有卧式炉的固有缺陷，传热效率高，可二次做功，对能量梯级利用，能源的利用效率高。(2)本专利技术的一次再热壁和二次再热壁的受热面积可以据需要适当调整，即其吸热量可调节，一次再热壁可以选择前壁、后壁、左壁、右壁、内壁中的任一个、两个或三个，剩下的为二次再热壁，可适应不同负荷的一次再热做功和二次再热做功，通过适当的阀门开闭即可选择特定组合的一次再热壁和二次再热壁，故可灵活调节再热工质的温度，保证再热工质的过热度达标。(3)增设的内壁冷却壁管段，有效利用率炉膛内部双切圆之间的传热空间，使得部分内壁冷却壁管段可以用作一次再热器或二次再热器，从而满足蒸汽的温度需求；同时，不同于常规受热面设计方案中冷却壁管段相互紧挨的设计，内壁中间隔式冷却壁管段设计可满足炉膛的左、右两侧烟气的交换，不易发生烟气贴墙，从而有效防止结焦结渣。附图说明图1为本专利技术提供的一种超临界二氧化碳二次再热燃煤发电锅炉系统的示意图；图2为图1所示的锅炉系统沿A-A的剖面示意图；图3为图1所示的锅炉系统沿B-B的剖面示意图；图4为图1所示的锅炉系统各部件的连接关系示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超临界二氧化碳再热燃煤发电对冲燃烧锅炉系统，其特征在于，包括：炉膛和烟道，所述炉膛竖直设置，所述烟道的一端与所述炉膛的上部连通，其特征在于，所述炉膛的侧壁由冷却壁(1)和再热壁(3)组成，所述冷却壁(1)位于所述再热壁(3)下方，所述冷却壁(1)的前墙以及后墙的中部和/或下部区域设置有喷燃方向相对的燃烧器(2)，所述再热壁(3)由一次再热壁(3‑1)和二次再热壁(3‑2)组成，所述一次再热壁(3‑1)和二次再热壁(3‑2)的离地高度相等或接近，所述烟道内沿烟气流动方向分级设置有过热器模块和再热器模块；所述再热壁(3)由前壁、后壁、左壁、右壁和设置于由前壁、后壁、左壁、右壁合围区域内的内壁组成，所述前壁、后壁、左壁、右壁和内壁的上下两端均各自设置有独立联箱，所述一次再热壁(3‑1)由所述前壁、后壁、左壁、右壁和内壁中的任意一个、两个或三个及相应的独立联箱组成。

【技术特征摘要】
1.一种超临界二氧化碳再热燃煤发电对冲燃烧锅炉系统，其特征在于，包括：炉膛和烟道，所述炉膛竖直设置，所述烟道的一端与所述炉膛的上部连通，其特征在于，所述炉膛的侧壁由冷却壁(1)和再热壁(3)组成，所述冷却壁(1)位于所述再热壁(3)下方，所述冷却壁(1)的前墙以及后墙的中部和/或下部区域设置有喷燃方向相对的燃烧器(2)，所述再热壁(3)由一次再热壁(3-1)和二次再热壁(3-2)组成，所述一次再热壁(3-1)和二次再热壁(3-2)的离地高度相等或接近，所述烟道内沿烟气流动方向分级设置有过热器模块和再热器模块；所述再热壁(3)由前壁、后壁、左壁、右壁和设置于由前壁、后壁、左壁、右壁合围区域内的内壁组成，所述前壁、后壁、左壁、右壁和内壁的上下两端均各自设置有独立联箱，所述一次再热壁(3-1)由所述前壁、后壁、左壁、右壁和内壁中的任意一个、两个或三个及相应的独立联箱组成。2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳再热燃煤发电对冲燃烧锅炉系统，其特征在于，所述一次再热壁(3-1)由所述前壁、后壁和内壁及相应的独立联箱组成，所述二次再热壁(3-2)由所述左壁和右壁及相应的独立联箱组成。3.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳再热燃煤发电对冲燃烧锅炉系统，其特征在于，所述一次再热壁(3-1)由所述前壁和右壁及相应的独立联箱组成，所述二次再热壁(3-2)由所述后壁、左壁和内壁及相应的独立联箱组成。4.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳再热燃煤发电对冲燃烧锅炉系统，其特征在于，所述一次再热壁(3-1)由所述前壁、后壁和左壁及相应的独立联箱组成，所述二次再热壁(3-2)由所述右壁和内壁及相应的独立联箱组成。5.根据权利要求1至4任一项所述的超临界二氧化碳再热燃煤发电对冲燃烧锅炉系统，其特征在于，所述过热器模块包括沿烟气流动方向依次设置的屏式过热器(4)、高温过热器(5)和低温过热器(10)，所述再热器模块包括沿烟气流动方向依次设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：向军，张晨浩，周敬，胡松，苏胜，汪一，许凯，徐俊，唐浩，肖一鸣，廖广，董敏敏，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42