新型燃煤超临界二氧化碳布雷顿循环单级分流发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种新型燃煤超临界二氧化碳布雷顿循环单级分流发电系统，包括锅炉及超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统，锅炉包括依次相连通的炉膛、水平烟道及尾部烟道，炉膛内沿烟气流通的方向依次布置有水冷壁、墙式再热器及屏式过热器，水平烟道内布置有高温再热器，尾部烟道内沿烟气流通的方向依次布置有低温再热器、二级空气预热器及一级空气预热器，尾部烟道内布置有低温过热器，低温再热器与低温过热器并排布置，该系统能够的降低锅炉排烟温度，提高锅炉的热效率及发电系统的效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于先进高效火力发电领域，涉及一种新型燃煤超临界二氧化碳布雷顿循环单级分流发电系统。
技术介绍
不断提高发电机组的效率是电力行业研究的永恒主题和目标。对于发电企业而言，系统的循环效率越高，单位发电量的能耗就越低，对应的能源消耗量和污染物排放量就越低。对于传统的以蒸汽朗肯循环为能量转换系统的发电机组，若提高发电效率至50％左右，则需将主蒸汽参数提高至700℃，这就意味着需要花费高昂的经济代价和时间成本来研发新型镍基高温合金。为了避开材料方面的技术瓶颈，各国学者纷纷将目光转移到新型动力循环系统，以期实现发电效率的提升。经过各国学者大量的前期研究和论证，目前普遍认可的超临界二氧化碳布雷顿循环是极具潜力的新概念先进动力系统。这主要是由于超临界二氧化碳具有能量密度大、传热效率高等特点，超临界二氧化碳布雷顿循环高效发电系统可以在620℃温度范围内达到常规蒸汽朗肯循环700℃的效率，不需要再开发新型的高温镍基合金，且设备尺寸小于同参数的蒸汽机组，经济性非常好。我国能源禀赋的特点决定了燃煤发电仍然是未来很长时期内我国电力结构的主体，因此，开发新型燃煤超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统非常符合我国的基本国情，具有十分广阔的应用前景。虽然国际上关于超临界二氧化碳布雷顿循环发电技术已经是公开技术，但是目前国内外关于超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统大多是针对太阳能等新能源，而针对传统化石能源，特别是燃煤发电的新型系统鲜有涉及。对于燃煤超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统来讲，由于整个循环系统中包括大量回热系统，锅炉入口超临界二氧化碳工质温度一般都要超过500℃。对于超临界二氧化碳锅炉来讲，如果仍按照传统蒸汽锅炉的受热面布置方法，在锅炉尾部布置常规省煤器，则由于省煤器处传热温压小，工质温升通常只有几摄氏度，使得受热面布置不合理、经济性差。此外，燃煤超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统由于工质入口温度高，锅炉尾部排烟温度也较高，因此如何降低超临界二氧化碳锅炉的排烟温度，提高锅炉热效率也是燃煤超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统至关重要的技术环节。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种新型燃煤超临界二氧化碳布雷顿循环单级分流发电系统，该系统能够的降低锅炉排烟温度，提高锅炉的热效率及发电系统的效率。为达到上述目的，本专利技术所述的新型燃煤超临界二氧化碳布雷顿循环单级分流发电系统包括锅炉及超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统，锅炉包括依次相连通的炉膛、水平烟道及尾部烟道，炉膛内沿烟气流通的方向依次布置有水冷壁、墙式再热器及屏式过热器，水平烟道内布置有高温再热器，尾部烟道内沿烟气流通的方向依次布置有低温再热器、二级空气预热器及一级空气预热器，尾部烟道内布置有低温过热器，低温再热器与低温过热器并排布置；超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中低温回热器的热侧出口分为两路，其中一路与超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中预冷器的入口相连通，另一路与超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中再压缩机的入口相连通，超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中高温回热器的冷侧出口与水冷壁的入口相连通；水冷壁的出口与低温过热器的入口相连通，低温过热器的出口与屏式过热器的入口相连通，屏式过热器的出口与超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中的高压透平的入口相连通；超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中高压透平的出口与墙式再热器的入口相连通，墙式再热器的出口与低温再热器的入口相连通，低温再热器的出口经高温再热器与超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中的低压透平相连通；一级空气预热器的空气出口与二级空气预热器的空气入口相连通，二级空气预热器的空气出口与锅炉的空气入口相连通。超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统包括预冷器、主压缩机、再压缩机、低温回热器、高温回热器、锅炉、高压透平、低压透平及发电机；低温回热器的热侧出口分为两路，其中一路经预冷器与主压缩机的入口相连通，主压缩机的出口与低温回热器的冷侧入口相连通，另一路与再压缩机的入口相连通，再压缩机的出口与低温回热器的冷侧出口通过管道并管后与高温回热器的冷侧入口相连通，低压透平的出口与高温回热器的热侧入口相连通，高温回热器的热侧出口与低温回热器的热侧入口相连通，低压透平的输出轴与发电机的驱动轴相连接。尾部烟道内还布置有SCR脱硝装置，SCR脱硝装置位于二级空气预热器与一级空气预热器之间。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的新型燃煤超临界二氧化碳布雷顿循环单级分流发电系统的锅炉尾部烟道中布置有一级空气预热器及二级空气预热器，二级空气预热器将烟气温度降低到SCR脱硝反应的适宜温度区间350～400℃，降温后的烟气进入SCR脱硝装置进行脱硝反应，完成脱硝处理后的烟气再进入一级空气预热器中与空气进行换热，将锅炉排烟温度降低到一定水平，一方面有效低锅炉排烟温度，提高锅炉热效率，另一方面可将锅炉助燃空气加热到500℃以上，提高助燃空气的温度，利于煤粉的着火和燃烧，同时利于在锅炉燃烧器区域创造高温强还原性气氛环境，从而大幅度减少氮氧化物的生成，进而提高锅炉的发电效率。另外，低温回热器的热侧出口分别与预冷器及再压缩机进口相连，使得整个循环发电系统得到简化。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。其中，1为预冷器、2为主压缩机、3为再压缩机、4为低温回热器、5为高温回热器、6为锅炉、7为高压透平、8为低压透平、9为发电机、61为水冷壁、62为墙式再热器、63为屏式过热器、64为高温再热器、65为低温再热器、66为低温过热器、67为二级空气预热器、68为SCR脱硝装置、69为一级空气预热器。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参考图1，本专利技术所述的新型燃煤超临界二氧化碳布雷顿循环单级分流发电系统包括锅炉6及超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统，锅炉6包括依次相连通的炉膛、水平烟道及尾部烟道，炉膛内沿烟气流通的方向依次布置有水冷壁61、墙式再热器62及屏式过热器63，水平烟道内布置有高温再热器64，尾部烟道内沿烟气流通的方向依次布置有低温再热器65、二级空气预热器67及一级空气预热器69，尾部烟道内布置有低温过热器66，低温再热器65与低温过热器66并排布置；超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中低温回热器4的热侧出口分为两路，其中一路与超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中预冷器1的入口相连通，另一路与超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中再压缩机3的入口相连通，超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中高温回热器5的冷侧出口与水冷壁61的入口相连通；水冷壁61的出口与低温过热器66的入口相连通，低温过热器66的出口与屏式过热器63的入口相连通，屏式过热器63的出口与超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中的高压透平7的入口相连通；超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中高压透平7的出口与墙式再热器62的入口相连通，墙式再热器62的出口与低温再热器65的入口相连通，低温再热器65的出口经高温再热器64与超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中的低压透平8相连通；一级空气预热器69的空气出口与二级空气预热器67的空气入口相连通，二级空气预热器67的空气出口与锅炉6的空气入口相连通。超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统包括预冷器1、主压缩机2、再压缩机3、低温回热器4、高温回热器5、锅炉6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型燃煤超临界二氧化碳布雷顿循环单级分流发电系统，其特征在于，包括锅炉(6)及超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统，锅炉(6)包括依次相连通的炉膛、水平烟道及尾部烟道，炉膛内沿烟气流通的方向依次布置有水冷壁(61)、墙式再热器(62)及屏式过热器(63)，水平烟道内布置有高温再热器(64)，尾部烟道内沿烟气流通的方向依次布置有低温再热器(65)、二级空气预热器(67)及一级空气预热器(69)，尾部烟道内布置有低温过热器(66)，低温再热器(65)与低温过热器(66)(66)并排布置；超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中低温回热器(4)的热侧出口分为两路，其中一路与超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中预冷器(1)的入口相连通，另一路与超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中再压缩机(3)的入口相连通，超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中高温回热器(5)的冷侧出口与水冷壁(61)的入口相连通；水冷壁(61)的出口与低温过热器(66)的入口相连通，低温过热器(66)的出口与屏式过热器(63)的入口相连通，屏式过热器(63)的出口与超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中的高压透平(7)的入口相连通；超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中高压透平(7)的出口与墙式再热器(62)的入口相连通，墙式再热器(62)的出口与低温再热器(65)的入口相连通，低温再热器(65)的出口经高温再热器(64)与超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中的低压透平(8)相连通；一级空气预热器(69)的空气出口与二级空气预热器(67)的空气入口相连通，二级空气预热器(67)的空气出口与锅炉(6)的空气入口相连通。...

【技术特征摘要】
1.一种新型燃煤超临界二氧化碳布雷顿循环单级分流发电系统，其特征在于，包括锅炉(6)及超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统，锅炉(6)包括依次相连通的炉膛、水平烟道及尾部烟道，炉膛内沿烟气流通的方向依次布置有水冷壁(61)、墙式再热器(62)及屏式过热器(63)，水平烟道内布置有高温再热器(64)，尾部烟道内沿烟气流通的方向依次布置有低温再热器(65)、二级空气预热器(67)及一级空气预热器(69)，尾部烟道内布置有低温过热器(66)，低温再热器(65)与低温过热器(66)(66)并排布置；超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中低温回热器(4)的热侧出口分为两路，其中一路与超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中预冷器(1)的入口相连通，另一路与超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中再压缩机(3)的入口相连通，超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中高温回热器(5)的冷侧出口与水冷壁(61)的入口相连通；水冷壁(61)的出口与低温过热器(66)的入口相连通，低温过热器(66)的出口与屏式过热器(63)的入口相连通，屏式过热器(63)的出口与超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中的高压透平(7)的入口相连通；超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中高压透平(7)的出口与墙式再热器(62)的入口相连通，墙式再热器(62)的出口与低温再热器(65)的入口相连通，...

【专利技术属性】
技术研发人员：白文刚，李红智，姚明宇，张一帆，杨玉，王月明，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，华能集团技术创新中心，
类型：发明
国别省市：陕西;61