CN209430252U - 一种透平高位布置的超临界二氧化碳发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种透平高位布置的超临界二氧化碳发电系统，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、水平烟道及锅炉尾部烟道，超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中的高压透平、低压透平及发电机同轴布置且位于炉膛的顶部，该系统中锅炉与透平之间的高温高压管道较短，投资成本低。

Description

一种透平高位布置的超临界二氧化碳发电系统

技术领域

本实用新型属于先进高效火力发电领域，涉及一种透平高位布置的超临界二氧化碳发电系统。

背景技术

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。大量的研究表明，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。由于超临界二氧化碳具有能量密度大、传热效率高等特点，同等温度水平下超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统的发电效率要比传统蒸汽朗肯循环发电系统高出5个百分点以上。此外，与传统蒸汽朗肯循环发电系统相比，超临界二氧化碳循环发电系统的压缩机、透平和回热器等设备十分紧凑，重量和占地大为减小。因此，对于更高温度参数的发电机组，如650℃机组、700℃等级机组等，采用超临界二氧化碳布雷顿循环无疑是最佳的选择。

然而，对于大型煤基超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统，随着工质参数的提高，连接锅炉和透平之间的高温高压管道的成本将急剧增加，导致整个发电系统的投资成本居高不下，严重影响了该技术的发展和应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种透平高位布置的超临界二氧化碳发电系统，该系统中锅炉与透平之间的高温高压管道较短，投资成本低。

为达到上述目的，本实用新型所述的透平高位布置的超临界二氧化碳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、水平烟道及锅炉尾部烟道，其中，炉膛内沿烟气流动的方向依次布置有一次气气冷壁、再热气冷壁及高温过热器，水平烟道内布置有高温再热器，锅炉尾部烟道内沿烟气流通的方向依次布置有低温再热器及烟气冷却器，锅炉尾部烟道内还布置有低温过热器，其中，低温过热器与低温再热器并排布置；

超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中主压缩机的出口分为两路，其中一路与超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中低温回热器的吸热侧入口相连通，另一路与烟气冷却器的入口相连通，烟气冷却器的出口与超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中高温回热器的吸热侧出口通过管道并管后与一次气气冷壁的入口相连通；

一次气气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高温过热器的入口相连通，高温过热器的出口与超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中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再热气冷壁的入口相连通，再热气冷壁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；

超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中的高压透平、低压透平及发电机同轴布置且位于炉膛的顶部。

所述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、高压透平、低压透平及发电机；

低温回热器的放热侧出口分为两路，其中一路经预冷器与主压缩机的入口相连通，另一路与再压缩机的入口相连通；主压缩机的出口分为两路，其中一路与低温回热器的冷侧入口，另一路与烟气冷却器的入口相连通，再压缩机的出口与低温回热器的吸热侧出口通过管道并管后与高温回热器的吸热侧入口相连通，高温回热器的吸热侧出口与烟气冷却器的出口经管道并管后与一次气气冷壁的入口相连通；

低压透平的出口与高温回热器的放热侧入口相连通，高温回热器的放热侧出口与低温回热器的放热侧入口相连通。

锅炉尾部烟道内还布置有SCR脱硝装置，其中，烟气冷却器及SCR脱硝装置沿烟气流通的方向依次布置。

锅炉尾部烟道内还布置有空气预热器，其中，SCR脱硝装置及空气预热器沿烟气流通的方向依次布置。

炉膛的顶部设置有钢结构平台，高压透平、低压透平及发电机均位于所述钢结构平台上。

预冷器、主压缩机、再压缩机、低温回热器、高温回热器及锅炉均布置于地面基础上。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型所述的透平高位布置的超临界二氧化碳发电系统在具体操作时，高压透平、低压透平及发电机位于炉膛的顶部，以大幅减少锅炉与高压透平及低压透平之间的高温高压管道长度，降低系统的投资成本，同时减少系统的流动阻力，提高系统的发电效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

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为一次气气冷壁、62为再热气冷壁、63为高温过热器、64为高温再热器、65为低温再热器、66为低温过热器、67为烟气冷却器、68为SCR脱硝装置、69为空气预热器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参考图1，本实用新型所述的透平高位布置的超临界二氧化碳发电系统包括锅炉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、水平烟道及锅炉尾部烟道，其中，炉膛内沿烟气流动的方向依次布置有一次气气冷壁61、再热气冷壁62及高温过热器63，水平烟道内布置有高温再热器64，锅炉尾部烟道内沿烟气流通的方向依次布置有低温再热器65及烟气冷却器67，锅炉尾部烟道内还布置有低温过热器66，其中，低温过热器66与低温再热器65并排布置；超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中主压缩机2的出口分为两路，其中一路与超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中低温回热器4的吸热侧入口相连通，另一路与烟气冷却器67的入口相连通，烟气冷却器67的出口与超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中高温回热器5的吸热侧出口通过管道并管后与一次气气冷壁61的入口相连通；一次气气冷壁61的出口与低温过热器66的入口相连通，低温过热器66的出口与高温过热器63的入口相连通，高温过热器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的出口与再热气冷壁62的入口相连通，再热气冷壁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；高压透平7、低压透平8及发电机9同轴布置，且高压透平7、低压透平8及发电机9位于炉膛的顶部。

所述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、高压透平7、低压透平8及发电机9；低温回热器4的放热侧出口分为两路，其中一路经预冷器1与主压缩机2的入口相连通，另一路与再压缩机3的入口相连通；主压缩机2的出口分为两路，其中一路与低温回热器4的冷侧入口，另一路与烟气冷却器67的入口相连通，再压缩机3的出口与低温回热器4的吸热侧出口通过管道并管后与高温回热器5的吸热侧入口相连通，高温回热器5的吸热侧出口与烟气冷却器67的出口经管道并管后与一次气气冷壁61的入口相连通；低压透平8的出口与高温回热器5的放热侧入口相连通，高温回热器5的放热侧出口与低温回热器4的放热侧入口相连通。

锅炉尾部烟道内还布置有SCR脱硝装置68，其中，烟气冷却器67及SCR脱硝装置68沿烟气流通的方向依次布置；锅炉尾部烟道内还布置有空气预热器69，其中，SCR脱硝装置68及空气预热器69沿烟气流通的方向依次布置。

炉膛的顶部设置有钢结构平台，高压透平7、低压透平8及发电机9均位于所述钢结构平台上；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及锅炉6均布置于地面基础上。

为进一步降低锅炉6的排烟温度，提高锅炉6的热效率，本实用新型在锅炉尾部烟道内布置有烟气冷却器67，其中，换热后烟气的烟温降低到SCR脱硝反应的适宜温度区间(350℃～400℃)后进入到SCR脱硝装置68中进行脱硝处理，脱硝处理后的烟气进入到空气预热器69中对进入到锅炉6中的空气进行加热，使加热后空气的温度满足炉膛燃烧及传热要求。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、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，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种透平高位布置的超临界二氧化碳发电系统，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、水平烟道及锅炉尾部烟道，其中，炉膛内沿烟气流动的方向依次布置有一次气气冷壁(61)、再热气冷壁(62)及高温过热器(63)，水平烟道内布置有高温再热器(64)，锅炉尾部烟道内沿烟气流通的方向依次布置有低温再热器(65)及烟气冷却器(67)，锅炉尾部烟道内还布置有低温过热器(66)，其中，低温过热器(66)与低温再热器(65)并排布置；

超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中主压缩机(2)的出口分为两路，其中一路与超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中低温回热器(4)的吸热侧入口相连通，另一路与烟气冷却器(67)的入口相连通，烟气冷却器(67)的出口与超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中高温回热器(5)的吸热侧出口通过管道并管后与一次气气冷壁(61)的入口相连通；

一次气气冷壁(61)的出口与低温过热器(66)的入口相连通，低温过热器(66)的出口与高温过热器(63)的入口相连通，高温过热器(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)的出口与再热气冷壁(62)的入口相连通，再热气冷壁(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；

超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中高压透平(7)、低压透平(8)及发电机(9)同轴布置且位于炉膛的顶部。

2.根据权利要求1所述的透平高位布置的超临界二氧化碳发电系统，其特征在于，所述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)、高压透平(7)、低压透平(8)及发电机(9)；

低温回热器(4)的放热侧出口分为两路，其中一路经预冷器(1)与主压缩机(2)的入口相连通，另一路与再压缩机(3)的入口相连通；主压缩机(2)的出口分为两路，其中一路与低温回热器(4)的冷侧入口，另一路与烟气冷却器(67)的入口相连通，再压缩机(3)的出口与低温回热器(4)的吸热侧出口通过管道并管后与高温回热器(5)的吸热侧入口相连通，高温回热器(5)的吸热侧出口与烟气冷却器(67)的出口经管道并管后与一次气气冷壁(61)的入口相连通；

低压透平(8)的出口与高温回热器(5)的放热侧入口相连通，高温回热器(5)的放热侧出口与低温回热器(4)的放热侧入口相连通。

3.根据权利要求1所述的透平高位布置的超临界二氧化碳发电系统，其特征在于，锅炉尾部烟道内还布置有SCR脱硝装置(68)，其中，烟气冷却器(67)及SCR脱硝装置(68)沿烟气流通的方向依次布置。

4.根据权利要求3所述的透平高位布置的超临界二氧化碳发电系统，其特征在于，锅炉尾部烟道内还布置有空气预热器(69)，其中，SCR脱硝装置(68)及空气预热器(69)沿烟气流通的方向依次布置。

5.根据权利要求1所述的透平高位布置的超临界二氧化碳发电系统，其特征在于，炉膛的顶部设置有钢结构平台，高压透平(7)、低压透平(8)及发电机(9)均位于所述钢结构平台上。

6.根据权利要求5所述的透平高位布置的超临界二氧化碳发电系统，其特征在于，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)及锅炉(6)均布置于地面基础上。