[发明专利]一种超临界CO

说明书

本发明属于能源与动力技术领域，尤其涉及一种超临界CO₂与有机朗肯循环联合燃煤火力发电系统。为提高整机系统的热效率，本发明提出一种超临界CO₂与有机朗肯循环联合燃煤火力发电系统，包括超临界CO₂布雷顿循环系统和亚临界有机朗肯循环系统，超临界CO₂布雷顿循环系统以超临界CO₂作为循环工质，吸收燃煤锅炉高温区热能、中温区热能以及低温区热能；亚临界有机朗肯循环系统以有机流体为循环工质，吸收超临界CO₂布雷顿循环系统中的低温热能。该发明将燃煤电厂中高、中、低品位的热能充分加以利用，得到高品位的电能，提高整机系统的热效率，能够达到节能降耗的目的。

技术领域

本发明属于能源与动力技术领域，尤其涉及一种超临界CO₂与有机朗肯循环联合燃煤火力发电系统。

背景技术

煤炭高效清洁发电是我国能源领域的中长期战略任务。随着能源、环境技术的发展，燃煤火力发电向着高参数、大容量方向发展，我国超临界及超超临界水机组日趋成熟，装机容量逐渐增大，超超临界机组温压参数可达到600℃、26Mpa，发电效率已达45％。如果进一步提高发电效率则需要向更高参数发展，然而高温高压材料是继续提高发电效率的瓶颈。20世纪90年代，美国提出超临界CO₂可代替水蒸汽发电，超临界CO₂发电具有高效、紧凑、节水等显著优势，具有很大发展潜力。近年来，国内外对核能和太阳能驱动的超临界CO₂发电进行了理论和实验研究，然而关于超临界CO₂燃煤火力发电方面的成果较少。随着基础研究和关键技术的发展，超临界CO₂布雷顿循环将从实验室走向中等规模工程示范，发展前景看好。以超临界CO₂为循环工质的燃煤火力发电，以CO₂取代水，利用CO₂化学性质不活泼及密度高等优点，降低对材料的苛刻要求，可以有效提高工质温压参数和发电效率，并大幅减小机组尺寸。由于CO₂布雷顿循环运行在中高温区，锅炉尾部烟气余热主要用于加热空气，导致空预器体积巨大，无法解决锅炉燃烧热被全温区吸收的难题。有机朗肯循环使用低沸点的有机物取代水作为循环工质，可以有效利用300℃以下的低温热源产生足够压力的蒸汽推动汽轮机作功，从而提高能量利用效率。有机朗肯循环系统结构简单，安全性能高，维护成本低。

发明内容

针对上述问题，结合两种循环的优点，本发明提出一种超临界CO₂与有机朗肯循环联合燃煤火力发电系统，该发明充分利用燃煤电厂中高、中、低品位的热能，得到高品位的电能。可以提高整机系统的热效率，达到节能降耗的目的。

本发明的技术方案如下：

该发电系统包括：超临界CO₂布雷顿循环系统1和亚临界有机朗肯循环系统 2；超临界CO₂布雷顿循环系统1和亚临界有机朗肯循环系统2通过预热器11和蒸发器3-7相连接；所述超临界CO₂布雷顿循环系统1以超临界CO₂作为循环工质，超临界CO₂通过燃煤锅炉3吸收高温区热能，通过燃煤锅炉3尾部烟道的高温空预器3-5吸收中温区热能，通过燃煤锅炉3尾部烟道的低温空预器3-6吸收低温区热能用以加热锅炉送风；所述亚临界有机朗肯循环系统2以有机流体为循环工质，有机流体通过预热器11吸收超临界CO₂布雷顿循环系统中的低温热能，吸热后的有机流体进入锅炉烟道中的蒸发器3-7与烟气换热，有机流体被进一步加热为饱和蒸汽或过热蒸汽；