[发明专利]超临界二氧化碳锅炉气侧减温系统及减温方法

说明书

超临界二氧化碳锅炉气侧减温系统及减温方法。超临界二氧化碳锅炉整个系统处于超临界状态，二氧化碳仍属气态，采用喷入锅炉入口附近区域的二氧化碳由于没有气化潜热，冷却效果不好。本发明组成包括：超临界二氧化碳锅炉（1），超临界二氧化碳锅炉包括气冷壁（2）、一级过热器（3）、二级过热器（4），气冷壁与面式减温器（5）连接，面式减温器分别与压缩机（6）、一级过热器连接，一级过热器与混合减温器（7）连接，混合减温器分别与压缩机、二级过热器连接，二级过热器与透平机（9）连接，透平机与冷却器（10）连接，冷却器与压缩机连接。本发明用于超临界二氧化碳锅炉气侧减温。

技术领域：

本发明涉及一种超临界二氧化碳锅炉气侧减温系统及减温方法。

背景技术：

国内目前还没有投入商业运行的超临界二氧化碳锅炉，作为稳定运行的锅炉，其必须具有保持额定气温并有一定的气温调节能力。通常的蒸汽电站锅炉以“水煤比”调节过热汽温，燃烧侧以燃烧器摆角、过量空气系数、烟气挡板辅助调节，汽水侧则主要以喷水调节为主。而超临界二氧化碳锅炉整个系统处于超临界状态，二氧化碳仍属气态，采用喷入锅炉入口附近区域的二氧化碳由于没有气化潜热，冷却效果不好，同时喷入大量二氧化碳则会导致水冷壁流量降低，带来水冷壁冷却不足的危险。

发明内容：

本发明的目的是提供一种超临界二氧化碳锅炉气侧减温系统及减温方法，为了实现维持气温稳定调节，解决超临界二氧化碳锅炉气侧调温难题。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种超临界二氧化碳锅炉气侧减温系统，其组成包括：超临界二氧化碳锅炉，所述的超临界二氧化碳锅炉包括气冷壁、一级过热器、二级过热器，所述的气冷壁与面式减温器连接，所述的面式减温器分别与压缩机、所述的一级过热器连接，所述的一级过热器与混合减温器连接，所述的混合减温器分别与所述的压缩机、所述的二级过热器连接，所述的压缩机与回热器连接，所述的二级过热器与透平机连接，所述的透平机与冷却器连接，所述的冷却器与所述的压缩机连接。

所述的超临界二氧化碳锅炉气侧减温系统，所述的压缩机与所述的一级过热器、所述的二级过热器之间安装有减压阀，所述的减压阀与所述的一级过热器、所述的二级过热器之间分别安装有调节阀。

一种利用权利要求1-2之一所述的超临界二氧化碳锅炉气侧减温系统的减温方法，该方法包括：二氧化碳气体经超临界二氧化碳锅炉内气冷壁初步加热到560-580℃后通过面式减温器减温，该面式减温器粗调气温设置在锅炉气冷壁出口管道上，通过与压缩机出口抽取的低温二氧化碳间接换热，控制一级过热器进口气温在550-570℃，冷流体被加热后引入回热器出口，这种减温方式能够减少从锅炉入口分流流量，维持超临界二氧化碳锅炉进口流量，确保炉膛受热面安全性的同时提高系统效率；

经过一级减温器减温后的二氧化碳进入一级过热器加热至约580-590℃，混合减温器与面式减温器采用同样冷源，采用一级过热器出口二氧化碳与压缩机出口低温二氧化碳直接混合的方式降低气温至570-580℃，最后由二级过热器加热到额定气温600-605℃。

有益效果：

本发明根据二氧化碳物性特点，超临界二氧化碳在临界点附近存在一个大比热区，该大比热区随压力增加，大比热存在温度区间变短（对于32MPa参数超临界二氧化碳系统，大比热区间约30~120℃，此区间比热约2KJ/（kg·℃），为400~600℃情况下的 1.6倍）。在热力系统中选择这个区间的二氧化碳（通常在压缩机出口）引出，经适当减压，通过设置两级减温器，可以实现用少量流体使热流体得到足够的冷却，加热后的冷流体从系统中选择合适的位置引入，又可以减少透平抽气，增加透平做功能力，提高发电系统经济性。