一种双工质燃煤发电系统技术方案

本实用新型专利技术技术方案公开了一种双工质燃煤发电系统，包括锅炉、超临界二氧化碳循环、超超临界蒸汽循环，具有炉膛、水平烟道及尾部烟道，炉膛的下部设有水冷壁、气冷壁，炉膛的上部设有蒸汽过热器、二氧化碳过热器，超临界二氧化碳循环包括主压缩机、低温回热器、高温回热器、高压二氧化碳透平、中压二氧化碳透平、低压二氧化碳透平进口、再压缩机及第一发电机，超超临界蒸汽循环包括余热换热器、预冷器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器、省煤器、蒸汽过热器、高压蒸汽透平、中压蒸汽透平、低压蒸汽透平、冷凝器及第二发电机。本实用新型专利技术的发电系统结合了超超临界蒸汽循环与超临界二氧化碳循环的优势，大幅度提高机组的发电效率。

A duplex coal-fired power generation system

【技术实现步骤摘要】
一种双工质燃煤发电系统
本技术涉及发电
，特别是涉及一种双工质燃煤发电系统。
技术介绍
燃煤发电是我国主要的供电方式之一，并且在当前及今后相当长一段时期内仍将占据最大的发电量份额，但是，燃煤发电正面临提质增效和转型发展的严峻形势。长远来看，为了满足降低二氧化碳排放的要求，一方面需要加快研制更高参数的机组，即下一代700℃等级超超临界机组，不过，这一技术路线需要大量采用昂贵的镍基高温合金，机组成本非常高；另一方面需要在现有的600℃等级的材料和设备制造技术的基础上创新性地开发新型的燃煤发电技术。近年来，超临界二氧化碳循环技术发展迅速，关键技术不断取得突破。超临界二氧化碳循环系统简单、结构紧凑、效率高、可空冷，并且可以与各种热源组成发电系统。因此，超临界二氧化碳循环在火力发电、核能发电、太阳能热发电、余热发电、地热发电、生物质发电等领域均具有良好的应用前景。超临界二氧化碳循环也可以与锅炉集成，代替汽轮机，形成新型燃煤发电系统，600℃等级的超临界二氧化碳循环机组的发电效率有望达到700℃等级超超临界机组的水平。然而，超临界二氧化碳循环具有深度回热的特点，将其直接与锅炉组合时，工质进入锅炉的温度非常高，由此会产生两方面的问题。一方面，锅炉排烟温度过高，有损锅炉热效率；另一方面，炉膛壁面得不到有效冷却，温度过高，影响壁面保温和炉墙结构强度。因此，还需要针对超临界二氧化碳循环的特点，合理地将其与锅炉结合，以提高机组发电效率。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术要解决的技术问题是提供一种基于超临界二氧化碳循环的燃煤发电系统，以克服超临界二氧化碳循环与锅炉难以结合的问题。为解决上述技术问题，本技术提供了一种双工质燃煤发电系统，包括锅炉、超临界二氧化碳循环、超超临界蒸汽循环；所述锅炉具有炉膛、水平烟道及尾部烟道，所述炉膛的下部设有水冷壁、气冷壁，所述炉膛的上部设有蒸汽过热器、二氧化碳过热器，所述水平烟道的上方设有高温蒸汽再热器、二氧化碳二次再热器，所述尾部烟道内设有二氧化碳一次再热器、低温蒸汽再热器及省煤器；所述超临界二氧化碳循环包括主压缩机、低温回热器、高温回热器、高压二氧化碳透平、中压二氧化碳透平、低压二氧化碳透平进口、再压缩机及第一发电机，所述主压缩机的出口连接所述低温回热器的高压侧进口，所述低温回热器的高压侧进口连接所述高温回热器的高压侧进口，所述高温回热器的高压侧出口连接所述气冷壁的进口，所述气冷壁的出口连接所述二氧化碳过热器的进口，所述二氧化碳过热器的出口连接所述高压二氧化碳透平的进口，所述高压二氧化碳透平的出口连接所述二氧化碳一次再热器的进口，所述二氧化碳一次再热器的出口连接所述中压二氧化碳透平的进口，所述中压二氧化碳透平的出口连接所述二氧化碳二次再热器的进口，所述二氧化碳二次再热器的出口连接所述低压二氧化碳透平的进口，所述低压二氧化碳透平的出口连接所述高温回热器的低压侧进口，所述高温回热器的低压侧出口连接所述低温回热器的低压侧进口，所述低温回热器的低压侧出口连接所述再压缩机的进口，所述再压缩机的出口连接所述高温回热器的高压侧进口，所述第一发电机连接所述再压缩机和所述低压二氧化碳透平；所述超超临界蒸汽循环包括余热换热器、预冷器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器、省煤器、蒸汽过热器、高压蒸汽透平、中压蒸汽透平、低压蒸汽透平、冷凝器及第二发电机，所述余热换热器的二氧化碳工质进口连接所述低温回热器的低压侧出口，所述余热换热器的二氧化碳工质出口连接所述预冷器的工质进口，所述预冷器的工质出口连接所述主压缩机的进口，所述凝结水泵的出口连接所述余热换热器的水工质进口，所述余热换热器的水工质出口连接所述低压加热器的进口，所述低压加热器的出口连接所述除氧器的进口，所述除氧器的出口连接所述给水泵的进口，所述给水泵的出口连接所述高压加热器的进口，所述高压加热器的出口连接所述省煤器的进口，所述省煤器的出口连接所述水冷壁的进口，所述水冷壁的出口连接所述蒸汽过热器的进口，所述蒸汽过热器的出口连接所述高压蒸汽透平的进口，所述高压蒸汽透平的出口连接所述低温蒸汽再热器的进口，所述低温蒸汽再热器的出口连接所述高温蒸汽再热器的进口，所述高温蒸汽再热器的出口连接所述中压蒸汽透平的进口，所述中压蒸汽透平的出口连接所述低压蒸汽透平的进口，所述低压蒸汽透平的出口连接所述凝汽器的工质进口，所述凝汽器的工质出口连接所述凝结水泵的进口，所述第二发电机与所述低压蒸汽透平相连。可选的，所述的双工质燃煤发电系统包括至少两台锅炉，且各所述锅炉之间相互并联。可选的，所述主压缩机、所述再压缩机、所述高压二氧化碳透平、所述中压二氧化碳透平、所述低压二氧化碳透平及所述第一发电机同轴布置。可选的，所述超临界二氧化碳循环采用高位布置。本技术技术方案所述的高位布置是指，布置于高于所述锅炉的三分之一位置处。可选的，所述高压蒸汽透平、所述中压蒸汽透平、所述低压蒸汽透平及所述第二发电机同轴布置。可选的，所述锅炉提供给所述超临界二氧化碳循环的热量与所述锅炉提供给所述超超临界蒸汽循环的热量的比值为2～4。与现有技术相比，本技术技术方案的双工质燃煤发电系统具有如下有益效果：1、可采用现有的600℃等级超超临界汽轮机组的材料，确保设备造价与现有超超临界汽轮机组相当，同时，较好的发挥了超临界二氧化碳循环的高效率优势，提高了机组的发电效率，使机组发电成本优于现有的超超临界汽轮机组；2、超临界二氧化碳循环替代一部分超超临界蒸汽循环，超超临界蒸汽循环可充分吸收锅炉排烟热量，确保锅炉热效率，同时又兼具超临界二氧化碳循环的高效率特点，结合了两者的优势，大幅度提高机组的发电效率，本技术采用620℃～630℃等级的机组可达到700℃等级超超临界汽轮机组的发电效率。3、本技术的锅炉采用水冷壁和气冷壁组合，锅炉保留有较多的水冷壁数量，确保了炉壁能够较好的冷却，并充分利用锅炉燃烧辐射换热的高换热强度，减少受热面数量，使得锅炉的安全性和可靠性显著提升。附图说明图1为本技术实施例的双工质燃煤发电系统的结构示意图；其中：1-锅炉，2-水冷壁，3-气冷壁，4-蒸汽过热器，5-二氧化碳过热器，6-高温蒸汽再热器，7-二氧化碳二次再热器，8-二氧化碳一次再热器，9-低温蒸汽再热器，10-省煤器，21-主压缩机，22-低温回热器，23-高温回热器，24-高压二氧化碳透平，25-中压二氧化碳透平，26-低压二氧化碳透平，27-再压缩机，28-预冷器，29-第一发电机，30-余热换热器，31-凝结水泵，32-低压加热器，33-除氧器，34-给水泵，35-高压加热器，36-高压蒸汽透平，37-中压蒸汽透平，38-低压蒸汽透平，39-凝汽器，40-第二发电机。具体实施方式下面结合实施例对本技术技术方案进行详细说明。如图1所示，本技术实施例的生物质直燃发电系统主要包括锅炉1、超临界二氧化碳循环、超超临界本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双工质燃煤发电系统，其特征在于，包括锅炉、超临界二氧化碳循环、超超临界蒸汽循环；/n所述锅炉具有炉膛、水平烟道及尾部烟道，所述炉膛的下部设有水冷壁、气冷壁，所述炉膛的上部设有蒸汽过热器、二氧化碳过热器，所述水平烟道的上方设有高温蒸汽再热器、二氧化碳二次再热器，所述尾部烟道内设有二氧化碳一次再热器、低温蒸汽再热器及省煤器；/n所述超临界二氧化碳循环包括主压缩机、低温回热器、高温回热器、高压二氧化碳透平、中压二氧化碳透平、低压二氧化碳透平进口、再压缩机及第一发电机，所述主压缩机的出口连接所述低温回热器的高压侧进口，所述低温回热器的高压侧进口连接所述高温回热器的高压侧进口，所述高温回热器的高压侧出口连接所述气冷壁的进口，所述气冷壁的出口连接所述二氧化碳过热器的进口，所述二氧化碳过热器的出口连接所述高压二氧化碳透平的进口，所述高压二氧化碳透平的出口连接所述二氧化碳一次再热器的进口，所述二氧化碳一次再热器的出口连接所述中压二氧化碳透平的进口，所述中压二氧化碳透平的出口连接所述二氧化碳二次再热器的进口，所述二氧化碳二次再热器的出口连接所述低压二氧化碳透平的进口，所述低压二氧化碳透平的出口连接所述高温回热器的低压侧进口，所述高温回热器的低压侧出口连接所述低温回热器的低压侧进口，所述低温回热器的低压侧出口连接所述再压缩机的进口，所述再压缩机的出口连接所述高温回热器的高压侧进口，所述第一发电机连接所述再压缩机和所述低压二氧化碳透平；/n所述超超临界蒸汽循环包括余热换热器、预冷器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器、省煤器、蒸汽过热器、高压蒸汽透平、中压蒸汽透平、低压蒸汽透平、冷凝器及第二发电机，所述余热换热器的二氧化碳工质进口连接所述低温回热器的低压侧出口，所述余热换热器的二氧化碳工质出口连接所述预冷器的工质进口，所述预冷器的工质出口连接所述主压缩机的进口，所述凝结水泵的出口连接所述余热换热器的水工质进口，所述余热换热器的水工质出口连接所述低压加热器的进口，所述低压加热器的出口连接所述除氧器的进口，所述除氧器的出口连接所述给水泵的进口，所述给水泵的出口连接所述高压加热器的进口，所述高压加热器的出口连接所述省煤器的进口，所述省煤器的出口连接所述水冷壁的进口，所述水冷壁的出口连接所述蒸汽过热器的进口，所述蒸汽过热器的出口连接所述高压蒸汽透平的进口，所述高压蒸汽透平的出口连接所述低温蒸汽再热器的进口，所述低温蒸汽再热器的出口连接所述高温蒸汽再热器的进口，所述高温蒸汽再热器的出口连接所述中压蒸汽透平的进口，所述中压蒸汽透平的出口连接所述低压蒸汽透平的进口，所述低压蒸汽透平的出口连接凝汽器的工质进口，凝汽器的工质出口连接所述凝结水泵的进口，所述第二发电机与所述低压蒸汽透平相连。/n...

【技术特征摘要】
1.一种双工质燃煤发电系统，其特征在于，包括锅炉、超临界二氧化碳循环、超超临界蒸汽循环；
所述锅炉具有炉膛、水平烟道及尾部烟道，所述炉膛的下部设有水冷壁、气冷壁，所述炉膛的上部设有蒸汽过热器、二氧化碳过热器，所述水平烟道的上方设有高温蒸汽再热器、二氧化碳二次再热器，所述尾部烟道内设有二氧化碳一次再热器、低温蒸汽再热器及省煤器；
所述超临界二氧化碳循环包括主压缩机、低温回热器、高温回热器、高压二氧化碳透平、中压二氧化碳透平、低压二氧化碳透平进口、再压缩机及第一发电机，所述主压缩机的出口连接所述低温回热器的高压侧进口，所述低温回热器的高压侧进口连接所述高温回热器的高压侧进口，所述高温回热器的高压侧出口连接所述气冷壁的进口，所述气冷壁的出口连接所述二氧化碳过热器的进口，所述二氧化碳过热器的出口连接所述高压二氧化碳透平的进口，所述高压二氧化碳透平的出口连接所述二氧化碳一次再热器的进口，所述二氧化碳一次再热器的出口连接所述中压二氧化碳透平的进口，所述中压二氧化碳透平的出口连接所述二氧化碳二次再热器的进口，所述二氧化碳二次再热器的出口连接所述低压二氧化碳透平的进口，所述低压二氧化碳透平的出口连接所述高温回热器的低压侧进口，所述高温回热器的低压侧出口连接所述低温回热器的低压侧进口，所述低温回热器的低压侧出口连接所述再压缩机的进口，所述再压缩机的出口连接所述高温回热器的高压侧进口，所述第一发电机连接所述再压缩机和所述低压二氧化碳透平；
所述超超临界蒸汽循环包括余热换热器、预冷器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器、省煤器、蒸汽过热器、高压蒸汽透平、中压蒸汽透平、低压蒸汽透平、冷凝器及第二发电机，所述余热换热器的二氧化碳工质进口连接所述低温回热器的低压侧出口，所述余热换热器的二氧化碳工质出口连接所述预冷器...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑开云，黄志强，
申请(专利权)人：上海发电设备成套设计研究院有限责任公司，
类型：新型
国别省市：上海;31