一种煤基超临界二氧化碳发电余热回收系统及运行方法技术方案

一种煤基超临界二氧化碳发电余热回收系统及运行方法，该系统把辅助省煤器和空预器并列布置在省煤器之后的分割烟道中，冷空气依次被辅助预冷器和空预器加热；另一股分流烟气加热从主压缩机出口分流的部分低温工质。本发明专利技术因空预器进口风温提高，故可以将空预器排烟温度相应降低到90℃左右，而不发生低温腐蚀；本发明专利技术同时回收锅炉排烟余热和预冷器冷端余热，从而有效提高系统发电效率。

A waste heat recovery system and operation method of coal based supercritical carbon dioxide power generation

【技术实现步骤摘要】
一种煤基超临界二氧化碳发电余热回收系统及运行方法
本专利技术涉及燃煤发电
，特别涉及一种煤基超临界二氧化碳发电余热回收系统及运行方法。
技术介绍
目前，燃煤发电仍然是我国主要发电方式，所以提高燃煤发电效率对我国节约能源、减少污染物排放具有重大意义。基于蒸汽朗肯循环原理的传统燃煤发电技术经过几十年的发展已经相当成熟，发电效率进一步提升的空间较小。而基于布雷顿循环原理的超临界二氧化碳动力循环系统具有循环效率高、体积功率密度大等优点，通过与燃煤锅炉相结合，有望大幅提高燃煤发电效率。以超临界二氧化碳为工质的动力循环燃煤发电系统的研究主要集中在主循环构型方面，而有关系统余热回收方面的研究较少。锅炉排烟温度普遍高于120℃，携带有大量可利用的热能；同时，冷端预冷器中工质放热温度较高，同样蕴含大量可利用热能。如果这两部分低温热能被释放到环境中，会造成大量能量损失。而当前的相关研究较少地考虑低温热能的回收利用，所以现有的超临界二氧化碳燃煤发电系统具有较大的节能潜力。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种煤基超临界二氧化碳发电余热回收系统及运行方法，可以在避免发生低温腐蚀的情况下，将排烟温度降低到90℃左右，并回收这部分排烟余热；同时，也可以回收预冷器冷端余热，从而提高超临界二氧化碳燃煤发电系统发电效率。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种煤基超临界二氧化碳发电余热回收系统，包括主压缩机1，主压缩机1的输出端依次连接低温回热器2、高温回热器3、锅炉过热气冷壁4、低温过热器5、高温过热器6、高压透平7、再热气冷壁8、低温再热器9、高温再热器10和低压透平11，低压透平11排气端依次连接高温回热器3、低温回热器2、辅助预冷器12和预冷器13，预冷器13输出端连接主压缩机1，完成闭合循环；所述的低温回热器2冷侧进口同时与主压缩机1出口和辅助省煤器16进口相连通，低温回热器2冷测出口同时与再压缩机14出口、高温回热器3冷测进口和省煤器15工质进口相连通，低温回热器2热侧进口与高温回热器3热侧出口相连通，低温回热器2热侧出口同时与再压缩机14进口和辅助预冷器12工质进口相连通；高温回热器3冷测出口与过热气冷壁4工质进口相连通，高温回热器3热侧进口与低压透平11出口相连通；辅助预冷器12空气出口与空预器17空气进口相连通；辅助省煤器16出口与省煤器15入口相连通。所述空预器17和辅助省煤器16并列布置在省煤器15之后的锅炉尾部分隔烟道中。所述辅助预冷器12和空预器17依次加热冷空气。所述辅助省煤器16用来加热部分主压缩机1出口的低温工质，以回收低温烟气热量。所述空预器17和辅助省煤器16出口排烟温度为90℃左右。一种煤基超临界二氧化碳发电余热回收系统的运行方法，工质经主压缩机1升压后，依次在低温回热器2、高温回热器3、锅炉过热气冷壁4、低温过热器5、高温过热器6中吸热，然后进入高压透平7膨胀做功，排气又依次在再热气冷壁8、低温再热器9和高温再热器10中吸热，温度再次升高后进入低压透平11完全膨胀做功，排气依次在高温回热器3和低温回热器2中放热后，继续被辅助预冷器12和预冷器13冷却，然后工质再次进入主压缩机1，完成闭合循环；低温回热器2热侧出口分流部分工质，经再压缩机14压缩后汇入低温回热器2冷测出口；再压缩机14出口分流部分工质，在省煤器15中吸热后，和高温过热器6出口工质混合进入高压透平7；主压缩机1出口分流部分工质，在辅助省煤器16中吸收低温烟气热量后，汇入省煤器15工质入口；冷空气依次在辅助预冷器12和空预器17中吸热后进入炉膛辅助燃烧。所述的预冷器13前布置辅助预冷器12，用于预热冷空气。所述的省煤器15之后采用分隔两烟道，分别布置辅助省煤器16和空预器17。所述的空预器17进口空气被提前预热至50℃以上，辅助省煤器16入口工质温度在50℃以上。本专利技术的有益效果：1.本专利技术通过辅助预冷器预热冷空气的方式回收冷端余热，可以提高系统发电效率；同时，提高了空预器入口风温，在避免空预器低温腐蚀的情况下，烟温可以降低到90℃左右，从而回收排烟余热，进一步提高系统发电效率。2.本专利技术从主压缩机出口分流部分低温工质进入辅助省煤器回收排烟余热，可以提高系统发电效率。3.本专利技术采用塔式锅炉，同样适用于其他型式的锅炉，如π型等。4.本专利技术主循环采用再压缩两级回热及一次再热构型，同样适用于两级以上回热及一次以上再热系统。附图说明图1为本专利技术一种煤基超临界二氧化碳发电余热回收系统及运行方法示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，一种煤基超临界二氧化碳发电余热回收系统，包括依次相连通的辅助预冷器12、预冷器13、主压缩机1、低温回热器2、高温回热器3、过热气冷壁4、低温过热器5、高温过热器6、高压透平7、再热气冷壁8、低温再热器9、高温再热器10、低压透平11；还包括再压缩机14、省煤器15、辅助省煤器16和空预器17。其中，低温回热器2冷侧进口同时与主压缩机1出口和辅助省煤器16进口相连通，低温回热器2冷测出口同时与再压缩机14出口、高温回热器3冷测进口和省煤器15工质进口相连通，低温回热器2热侧进口与高温回热器3热侧出口相连通，低温回热器2热侧出口同时与再压缩机14进口和辅助预冷器12工质进口相连通；高温回热器3冷测出口与过热气冷壁4工质进口相连通，高温回热器3热侧进口与低压透平11出口相连通；辅助预冷器12空气出口与空预器17空气进口相连通；辅助省煤器16出口与省煤器15入口相连通。作为本专利技术的优选实施方式，所述空预器17和辅助省煤器16并列布置在省煤器15之后的锅炉尾部分隔烟道中。作为本专利技术的优选实施方式，所述辅助预冷器12和空预器17依次加热冷空气。作为本专利技术的优选实施方式，所述辅助省煤器16用来加热部分主压缩机1出口的低温工质，以回收低温烟气热量作为本专利技术的优选实施方式，所述系统使用的工质为超临界二氧化碳。作为本专利技术的优选实施方式，所述空预器17和辅助省煤器16出口排烟温度为90℃左右。如图1所示，本专利技术一种煤基超临界二氧化碳发电余热回收系统的运行方法，工质经主压缩机1升压后，依次在低温回热器2、高温回热器3、锅炉过热气冷壁4、低温过热器5、高温过热器6中吸热，然后进入高压透平7膨胀做功，排气又依次在再热气冷壁8、低温再热器9和高温再热器10中吸热，温度再次升高后进入低压透平11完全膨胀做功，排气依次在高温回热器3和低温回热器2中放热后，继续被辅助预冷器12和预冷器13冷却，然后工质再次进入主压缩机1，完成闭合循环；低温回热器2热侧出口分流部分工质，经再压缩机14压缩后汇入低温回热器2冷测出口；再压缩机14出口分流部分工质，在省煤器15中吸热后，和高温过热器6出口工质混合进入高压透平7；主压缩机1出口分流部分工质，在辅助省煤器16中吸收低温烟气热量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤基超临界二氧化碳发电余热回收系统，其特征在于，包括主压缩机(1)，主压缩机(1)的输出端依次连接低温回热器(2)、高温回热器(3)、锅炉过热气冷壁(4)、低温过热器(5)、高温过热器(6)、高压透平(7)、再热气冷壁(8)、低温再热器(9)、高温再热器(10)和低压透平(11)，低压透平(11)排气端依次连接高温回热器(3)、低温回热器(2)、辅助预冷器(12)和预冷器(13)，预冷器(13)输出端连接主压缩机(1)，完成闭合循环；/n所述的低温回热器(2)冷侧进口同时与主压缩机(3)出口和辅助省煤器(16)进口相连通，低温回热器(2)冷测出口同时与再压缩机(14)出口、高温回热器(3)冷测进口和省煤器(15)工质进口相连通，低温回热器(2)热侧进口与高温回热器(3)热侧出口相连通，低温回热器(2)热侧出口同时与再压缩机(14)进口和辅助预冷器(12)工质进口相连通；高温回热器(3)冷测出口与过热气冷壁(4)工质进口相连通，高温回热器(3)热侧进口与低压透平(11)出口相连通；辅助预冷器(12)空气出口与空预器(17)空气进口相连通；辅助省煤器(16)出口与省煤器(15)入口相连通。/n...

【技术特征摘要】
1.一种煤基超临界二氧化碳发电余热回收系统，其特征在于，包括主压缩机(1)，主压缩机(1)的输出端依次连接低温回热器(2)、高温回热器(3)、锅炉过热气冷壁(4)、低温过热器(5)、高温过热器(6)、高压透平(7)、再热气冷壁(8)、低温再热器(9)、高温再热器(10)和低压透平(11)，低压透平(11)排气端依次连接高温回热器(3)、低温回热器(2)、辅助预冷器(12)和预冷器(13)，预冷器(13)输出端连接主压缩机(1)，完成闭合循环；
所述的低温回热器(2)冷侧进口同时与主压缩机(3)出口和辅助省煤器(16)进口相连通，低温回热器(2)冷测出口同时与再压缩机(14)出口、高温回热器(3)冷测进口和省煤器(15)工质进口相连通，低温回热器(2)热侧进口与高温回热器(3)热侧出口相连通，低温回热器(2)热侧出口同时与再压缩机(14)进口和辅助预冷器(12)工质进口相连通；高温回热器(3)冷测出口与过热气冷壁(4)工质进口相连通，高温回热器(3)热侧进口与低压透平(11)出口相连通；辅助预冷器(12)空气出口与空预器(17)空气进口相连通；辅助省煤器(16)出口与省煤器(15)入口相连通。


2.根据权利要求1所述的一种煤基超临界二氧化碳发电余热回收系统，其特征在于，所述空预器(17)和辅助省煤器(16)并列布置在省煤器(15)之后的锅炉尾部分隔烟道中。


3.根据权利要求1所述的一种煤基超临界二氧化碳发电余热回收系统，其特征在于，所述辅助预冷器(12)和空预器(17)依次加热冷空气。


4.根据权利要求1所述的一种煤基超临界二氧化碳发电余热回收系统，其特征在于，所述辅助省煤器(16)用来加热部分主压缩机(1)出口的低温工质，以回收低温烟气热量。


5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭伟，张纯，乔永强，蒋世希，李红智，姚明宇，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61