CN105910090A - 用于降低二氧化碳布雷顿循环发电系统中排烟温度的系统 - Google Patents

用于降低二氧化碳布雷顿循环发电系统中排烟温度的系统 Download PDF

Info

Publication number
CN105910090A
CN105910090A CN201610243827.4A CN201610243827A CN105910090A CN 105910090 A CN105910090 A CN 105910090A CN 201610243827 A CN201610243827 A CN 201610243827A CN 105910090 A CN105910090 A CN 105910090A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon dioxide
temperature
low
economizer
brayton cycle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610243827.4A
Other languages
English (en)
Inventor
张帆
张一帆
白文刚
杨玉
李红智
姚明宇
王月明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Huaneng Power International Inc
Original Assignee
Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Huaneng Power International Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd, Huaneng Power International Inc filed Critical Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Priority to CN201610243827.4A priority Critical patent/CN105910090A/zh
Publication of CN105910090A publication Critical patent/CN105910090A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22DPREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
    • F22D1/00Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L15/00Heating of air supplied for combustion
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于降低二氧化碳布雷顿循环发电系统中排烟温度的系统,包括低温再热器、低温过热器、以及位于超临界二氧化碳锅炉的尾部烟道内且沿烟气流通方向依次分布的高温过热器、高温再热器、挡板、省煤器及分流低温省煤器,低温再热器及低温过热器均位于超临界二氧化碳锅炉的尾部烟道内,低温再热器及低温过热器位于挡板的两侧。本发明能够实现超临界二氧化碳锅炉烟气余热的充分回收及利用,提高超临界二氧化碳锅炉的效率。

Description

用于降低二氧化碳布雷顿循环发电系统中排烟温度的系统
技术领域
本发明属于二氧化碳布雷顿循环高效火力发电领域,涉及一种用于降低二氧化碳布雷顿循环发电系统中排烟温度的系统。
背景技术
不断提高发电机组效率对国民经济的发展和环境保护都有着重要意义,尤其在电力消费大国的中国,提高发电机组效率显得尤为重要。对于传统的以蒸汽朗肯循环为能量转换系统的发电机组,需要将主蒸汽参数提高至700℃,效率才能达到50%左右,且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。因此,作为新概念先进动力系统的超临界二氧化碳布雷顿循环高效发电系统在世界范围内备受关注。各国学者对这种新型发电系统进行了大量的前期研究和论证,目前已基本达成共识: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合金,且设备尺寸小于同参数的蒸汽机组,应用前景非常好。
我国能源储备的构成特点决定了煤电机组仍然是未来几十年内我国电力行业的主力军,因此,超临界二氧化碳布雷顿循环燃煤发电机组非常符合我国国情,在我国将有非常好的发展前景。作为超临界二氧化碳布雷顿循环燃煤发电机组的核心设备之一,超临界二氧化碳锅炉的可靠性关系到整个循环系统的安全稳定运行,超临界二氧化碳锅炉的效率也直接影响整个循环系统的效率。
由于二氧化碳和水物性的不同,以及布雷顿循环与朗肯循环的差异,超临界二氧化碳锅炉与传统的超临界蒸汽锅炉有着明显的区别。其中一个最为显著的差别在于:二氧化碳布雷顿循环中回热器换热量非常大,透平乏气将高压新工质加热至很高的温度才进入锅炉,所以超临界二氧化碳锅炉入口工质的温度远高于同参数的蒸汽锅炉,导致省煤器后、空气预热器前的烟气温度过高。以22MPa,600/600/32℃的循环参数为例,二氧化碳锅炉入口工质的温度约为530℃,省煤器后烟气的温度则高达550℃-650℃,远高于同参数蒸汽锅炉省煤器后烟温的350℃-400℃。这部分烟气余热若得不到合理利用,则会给空气预热器带来了极大的负担,且不利于锅炉最终排烟温度的降低,严重影响了锅炉效率。
经调研,目前国内外均鲜有涉及超临界二氧化碳锅炉烟气余热利用的相关公开成果和专利。因此,还需要大量的原创性工作,从二氧化碳锅炉的自身特点考虑,通过结构优化,尽可能充分的利用二氧化碳锅炉尾部烟气余热,把二氧化碳锅炉的排烟温度降低到同参数蒸汽锅炉的水平,提高二氧化碳锅炉的效率。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供了一种用于降低二氧化碳布雷顿循环发电系统中排烟温度的系统,该系统能够实现超临界二氧化碳锅炉烟气余热的充分回收及利用,提高超临界二氧化碳锅炉的效率。
为达到上述目的,本发明所述的用于降低二氧化碳布雷顿循环发电系统中排烟温度的系统包括低温再热器、低温过热器、以及位于超临界二氧化碳锅炉的尾部烟道内且沿烟气流通方向依次分布的高温过热器、高温再热器、挡板、省煤器及分流低温省煤器,低温再热器及低温过热器均位于超临界二氧化碳锅炉的尾部烟道内,低温再热器及低温过热器位于挡板的两侧;
二氧化碳布雷顿循环发电系统中低温回热器的冷侧出口分为两路,其中一路与分流低温省煤器的入口相连通,另一路与二氧化碳布雷顿循环发电系统中高温回热器的冷侧入口相连通,分流低温省煤器的出口与二氧化碳布雷顿循环发电系统中高温回热器的冷侧出口通过管道并管后与省煤器相连通。
还包括空气预热器,空气预热器设于超临界二氧化碳锅炉的尾部烟道内,分流低温省煤器与空气预热器沿烟气流通的方向依次设置。
本发明具有以下有益效果:
本发明所述的用于降低二氧化碳布雷顿循环发电系统中排烟温度的系统包括位于超临界二氧化碳锅炉的尾部烟道内且沿烟气流通方向依次分布的高温过热器、高温再热器、挡板、省煤器及分流低温省煤器,低温再热器及低温过热器位于挡板的两侧,通过分流低温省煤器对二氧化碳布雷顿循环发电系统中低温回热器冷侧出口的超临界二氧化碳进行分流,分流出来的超临界二氧化碳与超临界二氧化碳锅炉的尾部烟道中的烟气进行换热,预热该部分超临界二氧化碳,然后再将预热后的超临界二氧化碳输送到省煤器中,从而实现对超临界二氧化碳锅炉烟气余热的充分回收及利用,有效的降低超临界二氧化碳锅炉尾部烟道排出的烟气温度,从而有效利用尾部烟气的余热,提高超临界二氧化碳锅炉的效率,经检测本发明能够使提高超临界二氧化碳锅炉的效率提高3%-5%。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中,1为辐射冷却受热面、2为高温过热器、3为高温再热器、4为低温再热器、5为低温过热器、6为省煤器、7为分流低温省煤器、8为空气预热器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
参考图1,本发明所述的用于降低二氧化碳布雷顿循环发电系统中排烟温度的系统包括低温再热器4、低温过热器5、以及位于超临界二氧化碳锅炉的尾部烟道内且沿烟气流通方向依次分布的高温过热器2、高温再热器3、挡板、省煤器6及分流低温省煤器7,低温再热器4及低温过热器5均位于超临界二氧化碳锅炉的尾部烟道内,低温再热器4及低温过热器5位于挡板的两侧;二氧化碳布雷顿循环发电系统中低温回热器的冷侧出口分为两路,其中一路与分流低温省煤器7的入口相连通,另一路与二氧化碳布雷顿循环发电系统中高温回热器的冷侧入口相连通,分流低温省煤器7的出口与二氧化碳布雷顿循环发电系统中高温回热器的冷侧出口通过管道并管后与省煤器6相连通。另外,本发明还包括空气预热器8,空气预热器8设于超临界二氧化碳锅炉的尾部烟道内,分流低温省煤器7与空气预热器8沿烟气流通的方向依次设置。
对于超临界二氧化碳锅炉而言,煤粉及助燃空气通过燃烧器喷入炉内燃烧,燃烧产生的热量被炉膛内辐射冷却受热面内的工质吸收,炉膛出口烟温约为1100℃,随后高温烟气依次经过高温过热器2、高温再热器3、低温再热器4和低温过热器5、省煤器6等受热面后,降温至约550℃-650℃;随后烟气进入分流低温省煤器7后温度继续降低,进入到空气预热器8之前烟气温度为350℃-400℃,最终,烟气通过空气预热器8与锅炉新空气进行换热后温度降至120℃左右。
二氧化碳布雷顿循环发电系统中低温回热器冷侧输出的超临界二氧化碳分为两路,其中,一路进入到分流低温省煤器7中与超临界二氧化碳锅炉的尾部烟道中的烟气进行热交换,另一路进入到二氧化碳布雷顿循环发电系统中高温回热器的冷侧中,高温回热器冷侧输出的超临界二氧化碳与分流低温省煤器7输出的超临界二氧化碳汇流后进入到省煤器6中。
低温回热器冷侧输出的超临界二氧化碳流量的调节原则为:分流低温省煤器7内超临界二氧化碳来自二氧化碳布雷顿循环发电系统中低温回热器冷侧出口的分流部分,其流量大小依据烟气从省煤器6出口的温度降至空气预热器8前的温度所需要放出的热量进行调节,尽可能充分利用锅炉尾部烟气余热,提高锅炉效率。但是,该流量的调节还需要以保证二氧化碳布雷顿循环发电系统中高温回热器换热效率不变为前提。例如,对于22MPa/600℃/600℃的超临界二氧化碳锅炉,经计算可知,再分流的分流量可在锅炉总流量的0%-8%内根据需要进行调整。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于降低二氧化碳布雷顿循环发电系统中排烟温度的系统,其特征在于,包括低温再热器(4)、低温过热器(5)、以及位于超临界二氧化碳锅炉的尾部烟道内且沿烟气流通方向依次分布的高温过热器(2)、高温再热器(3)、挡板、省煤器(6)及分流低温省煤器(7),低温再热器(4)及低温过热器(5)均位于超临界二氧化碳锅炉的尾部烟道内,低温再热器(4)及低温过热器(5)位于挡板的两侧;
二氧化碳布雷顿循环发电系统中低温回热器的冷侧出口分为两路,其中一路与分流低温省煤器(7)的入口相连通,另一路与二氧化碳布雷顿循环发电系统中高温回热器的冷侧入口相连通,分流低温省煤器(7)的出口与二氧化碳布雷顿循环发电系统中高温回热器的冷侧出口通过管道并管后与省煤器(6)相连通。
2.根据权利要求1所述的用于降低二氧化碳布雷顿循环发电系统中排烟温度的系统,其特征在于,还包括空气预热器(8),空气预热器(8)设于超临界二氧化碳锅炉的尾部烟道内,分流低温省煤器(7)与空气预热器(8)沿烟气流通的方向依次设置。
CN201610243827.4A 2016-04-18 2016-04-18 用于降低二氧化碳布雷顿循环发电系统中排烟温度的系统 Pending CN105910090A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610243827.4A CN105910090A (zh) 2016-04-18 2016-04-18 用于降低二氧化碳布雷顿循环发电系统中排烟温度的系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610243827.4A CN105910090A (zh) 2016-04-18 2016-04-18 用于降低二氧化碳布雷顿循环发电系统中排烟温度的系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105910090A true CN105910090A (zh) 2016-08-31

Family

ID=56747592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610243827.4A Pending CN105910090A (zh) 2016-04-18 2016-04-18 用于降低二氧化碳布雷顿循环发电系统中排烟温度的系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105910090A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106402831A (zh) * 2016-09-13 2017-02-15 华能国际电力股份有限公司 一种用于超临界co2布雷顿循环发电系统的双烟道锅炉
CN107191921A (zh) * 2017-06-29 2017-09-22 华能国际电力股份有限公司 一种富氧燃烧超临界二氧化碳旋风炉
CN109944652A (zh) * 2019-04-08 2019-06-28 西安交通大学 超临界二氧化碳循环烟气余热回收燃煤发电系统及运行方法
CN115247803A (zh) * 2022-07-06 2022-10-28 中冶南方(武汉)热工有限公司 一种煤气发电机组烟气双通道余热回收系统及方法
CN115264515A (zh) * 2022-07-06 2022-11-01 中冶南方(武汉)热工有限公司 一种煤气发电机组烟气多级余热回收系统及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130033044A1 (en) * 2011-08-05 2013-02-07 Wright Steven A Enhancing power cycle efficiency for a supercritical brayton cycle power system using tunable supercritical gas mixtures
CN104727868A (zh) * 2015-03-17 2015-06-24 西安热工研究院有限公司 煤基新型超临界工质多级分流再热式高效发电系统
CN104728823A (zh) * 2015-03-17 2015-06-24 西安热工研究院有限公司 一种新型超临界二氧化碳燃煤锅炉
CN105526576A (zh) * 2016-01-20 2016-04-27 西安热工研究院有限公司 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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130033044A1 (en) * 2011-08-05 2013-02-07 Wright Steven A Enhancing power cycle efficiency for a supercritical brayton cycle power system using tunable supercritical gas mixtures
CN104727868A (zh) * 2015-03-17 2015-06-24 西安热工研究院有限公司 煤基新型超临界工质多级分流再热式高效发电系统
CN104728823A (zh) * 2015-03-17 2015-06-24 西安热工研究院有限公司 一种新型超临界二氧化碳燃煤锅炉
CN105526576A (zh) * 2016-01-20 2016-04-27 西安热工研究院有限公司 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

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106402831A (zh) * 2016-09-13 2017-02-15 华能国际电力股份有限公司 一种用于超临界co2布雷顿循环发电系统的双烟道锅炉
CN106402831B (zh) * 2016-09-13 2018-12-11 华能国际电力股份有限公司 一种用于超临界co2布雷顿循环发电系统的双烟道锅炉
CN107191921A (zh) * 2017-06-29 2017-09-22 华能国际电力股份有限公司 一种富氧燃烧超临界二氧化碳旋风炉
CN107191921B (zh) * 2017-06-29 2023-05-05 华能国际电力股份有限公司 一种富氧燃烧超临界二氧化碳旋风炉
CN109944652A (zh) * 2019-04-08 2019-06-28 西安交通大学 超临界二氧化碳循环烟气余热回收燃煤发电系统及运行方法
CN109944652B (zh) * 2019-04-08 2020-06-16 西安交通大学 超临界二氧化碳循环烟气余热回收燃煤发电系统及运行方法
CN115247803A (zh) * 2022-07-06 2022-10-28 中冶南方(武汉)热工有限公司 一种煤气发电机组烟气双通道余热回收系统及方法
CN115264515A (zh) * 2022-07-06 2022-11-01 中冶南方(武汉)热工有限公司 一种煤气发电机组烟气多级余热回收系统及方法
CN115247803B (zh) * 2022-07-06 2025-09-09 中冶南方(武汉)热工有限公司 一种煤气发电机组烟气双通道余热回收系统及方法
CN115264515B (zh) * 2022-07-06 2025-09-09 中冶南方(武汉)热工有限公司 一种煤气发电机组烟气多级余热回收系统及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105526576B (zh) 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
CN106287657B (zh) 超临界二氧化碳布雷顿和有机朗肯联合循环火力发电系统
CN106247305B (zh) 一种双超临界二氧化碳布雷顿联合循环火力发电系统
CN206036990U (zh) 煤基双二氧化碳工质联合循环发电系统
CN106195983B (zh) 燃煤超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统
CN206036988U (zh) 一种带烟气再循环的超临界co2锅炉装置
CN104728823B (zh) 一种新型超临界二氧化碳燃煤锅炉
CN106402831B (zh) 一种用于超临界co2布雷顿循环发电系统的双烟道锅炉
CN205897088U (zh) 一种超临界二氧化碳布雷顿循环燃煤发电机组
CN106285805B (zh) 一种中间预热的煤基超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统
CN206037009U (zh) 煤基二氧化碳和有机工质联合循环发电系统
CN206016879U (zh) 煤基二氧化碳和水联合循环发电系统
CN106195984B (zh) 新型燃煤超临界二氧化碳布雷顿循环单级分流发电系统
CN105910090A (zh) 用于降低二氧化碳布雷顿循环发电系统中排烟温度的系统
WO2022156218A1 (zh) 一种具有双工质的高效超临界二氧化碳锅炉
CN106247306B (zh) 一种防止管壁超温的超临界二氧化碳锅炉受热面布置方式
CN106090865B (zh) 一种超临界二氧化碳锅炉辐射受热面布置方法
CN205332163U (zh) 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
CN206016878U (zh) 一种含太阳能预热的煤基超临界二氧化碳发电系统
CN209430252U (zh) 一种透平高位布置的超临界二氧化碳发电系统
CN106352317B (zh) 超临界二氧化碳布雷顿和蒸汽朗肯联合循环火力发电系统
CN207740056U (zh) 一种co2循环的机炉冷能回收与发电供热一体化系统
CN205782806U (zh) 一种新型煤基超临界二氧化碳锅炉装置
CN209540846U (zh) 700℃二次再热卧式侧墙对冲锅炉辐射受热面布置结构
CN205640864U (zh) 用于超临界二氧化碳锅炉烟气余热利用的分流低温省煤器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160831

RJ01 Rejection of invention patent application after publication