[发明专利]超临界二氧化碳循环流化床燃煤锅炉及其驱动的发电系统有效

专利信息
申请号: 201711010865.6 申请日: 2017-10-25
公开(公告)号: CN107906498B 公开(公告)日: 2018-12-14
发明(设计)人: 李平姣;钟文琪;邵应娟;陈晓乐;展锦程 申请(专利权)人: 东南大学
主分类号: F22B3/08 分类号: F22B3/08;F22B31/08;F22B31/00;F22G7/00;F01K7/32;F01D15/10
代理公司: 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204 代理人: 柏尚春
地址: 210088 江苏*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 临界 氧化 碳循环 流化床 燃煤 锅炉 及其 驱动 发电 系统
【说明书】:

本发明公开一种超临界二氧化碳循环流化床燃煤锅炉,采用超临界二氧化碳代替现有循环流化床锅炉内蒸汽作为吸热做功的工质,工质吸热过程包括一次分流和一次再热。超临界二氧化碳循环流化床锅炉工质受热面包括设置在炉膛内的二氧化碳冷壁屏式加热器和高温再热器;分离器出口处至炉膛在回料器段并行布置以灰作为热源的外置上级省煤器;尾部烟道内沿烟气流动方向受热面包括低温再热器和下级省煤器。本发明还公开了该超临界二氧化碳循环流化床燃煤锅炉驱动发电的发电系统。本发明的超临界二氧化碳循环流化床燃煤锅炉强化了再热器高温段的烟气传热,同时也缓解了尾部烟道热量需求压力,能够有效降低污染物的排放量、排烟温度,增大锅炉效率。

技术领域

本发明属于热力发电设备领域,具体涉及一种超临界二氧化碳循环流化床燃煤锅炉及其驱动的发电系统。

背景技术

提高能源转换率、减少污染物排放,开发新型环保能源是火力发电行业永恒的主题。传统锅炉系统以蒸汽作为循环工质实现能量转换,蒸汽参数提高到700℃,效率才能达到50%左右。然而,目前开发能够承受700℃高温的合金材料难度大,成本高,因此材料的耐高温性成为限制电厂高效发电的一大瓶颈。

超临界二氧化碳是超临界流体中的一种,其温度和压力均在临界点以上,加热、冷却后仍保持气相,不发生相变。在透平入口工质温度相同的情况下,以超临界二氧化碳为循环工质的锅炉系统发电效率高于以蒸汽为循环工质的锅炉系统发电效率。超临界二氧化碳燃煤火力发电,可以在620℃温度范围内达到以蒸汽为工质加热至700℃的效率,不需要再开发耐高温合金,且超临界二氧化碳能量密度大,传热效率高,耗煤量低,超临界二氧化碳燃煤火力发电具有极其广阔的应用前景。

近二十年来,关于国内外学者对于超临界二氧化碳的研究主要集中在超临界二氧化碳在太阳能、核电以及化石能源发电领域中的应用,而针对高参数火电的超临界二氧化碳燃煤锅炉研究较少。专利201510117556.3将超临界二氧化碳用于煤粉锅炉中,然而煤粉锅炉排污量较大,其面临的污染物处理在社会、经济方面压力大。循环流化床锅炉技术作为近几十年来迅速发展的高效低污染清洁燃煤技术,与超临界二氧化碳的结合无疑将会成为一种趋势。

发明内容

本发明目的是提供一种能够提高锅炉的热效率,同时减少污染物排放,实现锅炉高效清洁运行的以超临界二氧化碳作为循环工质的循环流化床燃煤锅炉,以解决现有蒸汽锅炉蒸汽温度对效率提高限制较大的问题。

技术方案:本发明提供一种超临界二氧化碳循环流化床燃煤锅炉,包括超临界二氧化碳气箱、储气站、膜式超临界二氧化碳冷壁、屏式加热器、屏式高温再热器、分离器、灰分控制阀、外置上级省煤器、低温再热器、下级省煤器和空气预热器;膜式超临界二氧化碳冷壁、屏式加热器和屏式再热器设置在炉膛内,分离器、灰分控制阀和外置上级省煤器沿炉膛出口灰分流动方向依次设置,低温再热器、下级省煤器和空气预热器沿烟气流动方向依次设置在尾部烟道中。

高温再热器以屏式布置于炉膛内,强化了再热器高温段的烟气传热,同时也缓解了尾部烟道热量需求压力。

储气站与超临界二氧化碳气箱双向连通,工质在储气站和超临界二氧化碳气箱之间的流动方向取决于锅炉运行负荷,当锅炉升负荷时,工质由储气站流向超临界二氧化碳气箱,降负荷时,超临界二氧化碳气箱内部分工质流入储气站;超临界二氧化碳冷壁入口与高温回热器出口相连。

炉膛内仅设置有超临界二氧化碳冷壁、屏式加热器和屏式高温再热器,超临界二氧化碳冷壁沿炉膛四壁贴壁布置,屏式加热器和屏式再热器分别悬于炉膛前后墙错开布置,屏式加热器由并联的且尺寸结构相同的第一屏式加热器和第二屏式加热器组成。

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