CN112096473A - 一种集成褐煤真空预干燥的超临界co2发电系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集成褐煤真空预干燥的超临界CO2发电系统及方法，该系统包括超临界CO2燃煤发电系统和褐煤真空预干燥系统，超临界CO2燃煤发电系统包括锅炉、主压缩机、再压缩机、透平、低温回热器、高温回热器和预冷器，褐煤真空预干燥系统包括流量调节阀、间壁式干燥机、凝汽器和真空泵；真空泵通过抽真空在间壁式干燥机中建立真空环境，以降低褐煤中水分沸点；系统冷端余热在间壁式干燥机中加热褐煤，脱除褐煤中水分，实现褐煤预干燥目的。本发明利用冷端余热干燥褐煤，可以降低系统冷源损失；同时，减少褐煤中的水分，提高褐煤热值，可以提高锅炉效率，降低厂用电，从而大幅提高系统能量利用效率。
Description
技术领域
本发明涉及发电技术领域，具体涉及一种集成褐煤真空预干燥的超临界CO2发电系统及方法。
背景技术
超临界CO2动力循环具有热效率高、系统简单、灵活性高、投资小以及运行维护费用低等优点，在燃煤发电领域具有广阔的应用前景。研究表明，相比常规蒸汽朗肯循环燃煤发电机组，基于超临界CO2动力循环的燃煤发电系统具有更高的发电效率和更低的投资，有望得到大规模应用。但是，超临界CO2燃煤发电系统冷端工质放热温度较高，余热损失较大；而且，目前有关超临界CO2循环在燃煤发电领域的研究较少考虑煤种的变化，尤其缺乏针对褐煤发电系统的研究。我国褐煤储量丰富，已探明储量达1300亿吨，占全国煤炭储量的12％，并且价格低廉，正成为我国火力发电的主要燃料。但是，由于褐煤水分含量较高，导致热值较低，直燃褐煤发电系统能量利用效率低，设备成本高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种集成褐煤真空预干燥的超临界CO2发电系统及方法，该系统通过在超临界CO2燃煤发电系统冷端耦合褐煤真空预干燥系统，一方面通过抽真空降低褐煤水分沸点，另一方面利用冷端余热干燥褐煤，脱除褐煤中的水分，从而实现回收系统冷端余热、提高褐煤热值、提高系统能量利用效率的目的。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种集成褐煤真空预干燥的超临界CO2发电系统，包括超临界CO2燃煤发电系统和褐煤真空预干燥系统；其中，
所述超临界CO2燃煤发电系统包括主压缩机1、低温回热器2、高温回热器3、锅炉4、透平5、预冷器6和再压缩机7，其中主压缩机1出口、低温回热器2冷侧进出口、高温回热器3冷侧进出口、锅炉4进出口、透平5进出口、高温回热器3热侧进出口、低温回热器2热侧进出口、预冷器6进出口和主压缩机1入口依次相连通；再压缩机7进出口分别与低温回热器2热侧出口和低温回热器2冷侧出口相连通；
所述褐煤真空预干燥系统包括流量调节阀8、间壁式干燥机9、凝汽器10和真空泵11，其中低温回热器2热侧出口、流量调节阀8进出口、间壁式干燥机9热侧进出口和预冷器6进口依次相连通，间壁式干燥机9出口干燥煤送入锅炉4，间壁式干燥机9排气出口与凝汽器10进口连通，凝汽器10出口与真空泵11入口连通；
所述间壁式干燥机9热源为超临界CO2燃煤发电系统冷端超临界CO2携带的余热。
所述流量调节阀8调节间壁式干燥机9的超临界CO2工质流量，从而调节输入间壁式干燥机9的热量。
所述间壁式干燥机9、凝汽器10和真空泵11依次相连通构成真空系统，真空泵11通过抽真空在真空系统中建立真空环境，从而将褐煤中水分的沸点降低到50-70℃。
所述间壁式干燥机9入口超临界CO2温度为80-100℃，用于干燥褐煤。
所述的一种集成褐煤真空预干燥的超临界CO2发电系统的工作方法，超临界CO2工质经主压缩机1升压，然后依次在低温回热器2、高温回热器3和锅炉4中吸热后进入透平5做功，透平5排气依次在高温回热器3和低温回热器2中放热后，分流成三部分：第一部分被预冷器6冷却后，进入主压缩机1，完成闭式发电循环；第二部分经再压缩机7升压后汇入低温回热器2冷侧出口；第三部分经流量调节阀8进入间壁式干燥机9加热褐煤，然后进入预冷器6被冷却。
褐煤在间壁式干燥机9中被加热，蒸发出的水蒸气排气进入凝汽器10凝结成液态水，脱水后的干燥煤被送入锅炉4中燃烧，真空泵11通过抽真空在相连通的凝汽器10和间壁式干燥机9中建立真空环境。
和现有技术相比，本发明具有以下优点：
1本发明完全利用超临界CO2燃煤发电系统冷端废热干燥褐煤，可以回收部分冷端余热，降低系统冷源损失。
2本发明通过干燥褐煤降低燃料水分、提高燃料热值，可以降低锅炉排烟温度，提高锅炉效率；同时，在同等发电功率下，可以降低燃料消耗量、风量和烟气量，进而降低磨煤机、送风机和引风机电耗，提高系统能量利用效率。
附图说明
图1为本发明一种集成褐煤真空预干燥的超临界CO2发电系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明一种集成褐煤真空预干燥的超临界CO2发电系统，其特征在于：包括超临界CO2燃煤发电系统和褐煤真空预干燥系统；
所述超临界CO2燃煤发电系统包括主压缩机1、低温回热器2、高温回热器3、锅炉4、透平5、预冷器6和再压缩机7，其中主压缩机1出口、低温回热器2冷侧进出口、高温回热器3冷侧进出口、锅炉4进出口、透平5进出口、高温回热器3热侧进出口、低温回热器2热侧进出口、预冷器6进出口和主压缩机1入口依次相连通；再压缩机7进出口分别与低温回热器2热侧出口和低温回热器2冷侧出口相连通；
所述褐煤真空预干燥系统包括流量调节阀8、间壁式干燥机9、凝汽器10和真空泵11，其中低温回热器2热侧出口、流量调节阀8进出口、间壁式干燥机9热侧进出口和预冷器6进口依次相连通，间壁式干燥机9出口干燥煤送入锅炉4，间壁式干燥机9排气出口与凝汽器10进口连通，凝汽器10出口与真空泵11入口连通。
作为本发明的优选实施方式，所述间壁式干燥机9热源为超临界CO2燃煤发电系统冷端超临界CO2携带的余热。
作为本发明的优选实施方式，所述流量调节阀8调节间壁式干燥机9的超临界CO2工质流量，从而调节输入间壁式干燥机9的热量。
作为本发明的优选实施方式，所述间壁式干燥机9、凝汽器10和真空泵11依次相连通构成真空系统，真空泵11通过抽真空在真空系统中建立真空环境，从而将褐煤中水分的沸点降低到65℃左右。
作为本发明的优选实施方式，所述间壁式干燥机9入口超临界CO2温度为85℃左右，用于干燥褐煤。
如图1所示，本发明一种集成褐煤真空预干燥的超临界CO2发电系统的工作方法，超临界CO2工质经主压缩机1升压，然后依次在低温回热器2、高温回热器3和锅炉4中吸热后进入透平5做功，透平5排气依次在高温回热器3和低温回热器2中放热后，分流成三部分：第一部分被预冷器6冷却后，进入主压缩机1，完成闭式发电循环；第二部分经再压缩机7升压后汇入低温回热器2冷侧出口；第三部分经流量调节阀8进入间壁式干燥机9加热褐煤，然后进入预冷器6被冷却。
褐煤在间壁式干燥机9中被加热，蒸发出的水蒸气排气进入凝汽器10凝结成液态水，脱水后的干燥煤被送入锅炉4中燃烧，真空泵11通过抽真空在相连通的凝汽器10和间壁式干燥机9中建立真空环境。
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 (6)
1.一种集成褐煤真空预干燥的超临界CO2发电系统，其特征在于：包括超临界CO2燃煤发电系统和褐煤真空预干燥系统；其中，
所述超临界CO2燃煤发电系统包括主压缩机(1)、低温回热器(2)、高温回热器(3)、锅炉(4)、透平(5)、预冷器(6)和再压缩机(7)，其中主压缩机(1)出口、低温回热器(2)冷侧进出口、高温回热器(3)冷侧进出口、锅炉(4)进出口、透平(5)进出口、高温回热器(3)热侧进出口、低温回热器(2)热侧进出口、预冷器(6)进出口和主压缩机(1)入口依次相连通；再压缩机(7)进出口分别与低温回热器(2)热侧出口和低温回热器(2)冷侧出口相连通；
所述褐煤真空预干燥系统包括流量调节阀(8)、间壁式干燥机(9)、凝汽器(10)和真空泵(11)，其中低温回热器(2)热侧出口、流量调节阀(8)进出口、间壁式干燥机(9)热侧进出口和预冷器(6)进口依次相连通，间壁式干燥机(9)干燥煤出口连通锅炉(4)，将干燥煤送入锅炉(4)，间壁式干燥机(9)排气出口与凝汽器(10)进口连通，凝汽器(10)出口与真空泵(11)入口连通。
2.根据权利要求1所述的一种集成褐煤真空预干燥的超临界CO2发电系统，其特征在于：所述间壁式干燥机(9)热源为超临界CO2燃煤发电系统冷端超临界CO2携带的余热。
3.根据权利要求1所述的一种集成褐煤真空预干燥的超临界CO2发电系统，其特征在于：所述流量调节阀(8)调节间壁式干燥机(9)的超临界CO2工质流量，从而调节输入间壁式干燥机(9)的热量。
4.根据权利要求1所述的一种集成褐煤真空预干燥的超临界CO2发电系统，其特征在于：所述间壁式干燥机(9)、凝汽器(10)和真空泵(11)依次相连通构成真空系统，真空泵(11)通过抽真空在真空系统中建立真空环境，从而将褐煤中水分的沸点降低到50-70℃。
5.根据权利要求1所述的一种集成褐煤真空预干燥的超临界CO2发电系统，其特征在于：所述间壁式干燥机(9)入口超临界CO2温度为80-100℃，用于干燥褐煤。
6.权利要求1至5任一项所述的一种集成褐煤真空预干燥的超临界CO2发电系统的工作方法，其特征在于：超临界CO2工质经主压缩机(1)升压，然后依次在低温回热器(2)、高温回热器(3)和锅炉(4)中吸热后进入透平(5)做功，透平(5)排气依次在高温回热器(3)和低温回热器(2)中放热后，分流成三部分：第一部分被预冷器(6)冷却后，进入主压缩机(1)，完成闭式发电循环；第二部分经再压缩机(7)升压后汇入低温回热器(2)冷侧出口；第三部分经流量调节阀(8)进入间壁式干燥机(9)加热褐煤，然后进入预冷器(6)被冷却；
褐煤在间壁式干燥机(9)中被加热，蒸发出的水蒸气排气进入凝汽器(10)凝结成液态水，脱水后的干燥煤被送入锅炉(4)中燃烧，真空泵(11)通过抽真空在相连通的凝汽器(10)和间壁式干燥机(9)中建立真空环境。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN113756902A (zh) * | 2021-10-15 | 2021-12-07 | 西安热工研究院有限公司 | 一种褐煤排气干燥超临界co2发电系统及方法 |
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2020
- 2020-10-12 CN CN202011085697.9A patent/CN112096473A/zh active Pending
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| CN113756902A (zh) * | 2021-10-15 | 2021-12-07 | 西安热工研究院有限公司 | 一种褐煤排气干燥超临界co2发电系统及方法 |
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