[发明专利]一种可回收余热的煤基超临界二氧化碳发电系统及方法

说明书

本发明公开了一种可回收余热的煤基超临界二氧化碳发电系统及方法，该系统包括主压缩机、再压缩机、预冷器、低温回热器、高温回热器、锅炉、高压透平、低压透平和底循环系统；其中锅炉炉膛内由下往上依次布置过热气冷壁、再热气冷壁、低温过热器、低温再热器、高温过热器、高温再热器、省煤器、空预器和低温省煤器；其中底循环系统包括依次相连通的泵、辅助预冷器、低温省煤器、膨胀机和蒸发器。本发明底循环系统基于有机朗肯循环或跨临界二氧化碳循环，底循环工质依次在辅助预冷器和低温省煤器中回收冷端余热和排烟余热后用于发电，从而有效提高系统发电效率。

技术领域

本发明涉及燃煤发电技术领域，特别涉及一种可回收余热的煤基超临界二氧化碳发电系统及方法。

背景技术

目前，燃煤发电仍然是我国主要发电方式，所以提高燃煤发电效率对我国节约能源、减少污染物排放具有重大意义。基于蒸汽朗肯循环原理的传统燃煤发电技术经过几十年的发展已经相当成熟，发电效率进一步提升的空间较小。而基于布雷顿循环原理的超临界二氧化碳动力循环系统具有循环效率高、体积功率密度大等优点，通过与燃煤锅炉相结合，有望大幅提高燃煤发电效率。

以超临界二氧化碳为工质的动力循环燃煤发电系统的研究主要集中在主循环构型方面，而有关系统余热回收方面的研究较少。锅炉排烟温度普遍高于120℃，携带有大量可利用的热能；同时，冷端预冷器中工质放热温度较高，同样蕴含大量可利用热能。如果这两部分低温热能被释放到环境中，会造成大量能量损失。而当前的相关研究较少地考虑低温热能的回收利用，所以现有的超临界二氧化碳燃煤发电系统具有较大的节能潜力。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可回收余热的煤基超临界二氧化碳发电系统及方法，通过回收排烟余热后，将排烟温度降低到90℃左右；同时，也可以回收预冷器冷端余热，从而提高超临界二氧化碳燃煤发电系统发电效率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种可回收余热的煤基超临界二氧化碳发电系统，包括主循环系统和底循环系统，主循环系统包括主压缩机1，主压缩机1输出端依次连接低温回热器2、高温回热器3、锅炉过热气冷壁4、低温过热器5、高温过热器6和高压透平7，高压透平7的排气端依次连接再热气冷壁8、低温再热器9、高温再热器10和低压透平11，所述的低压透平11排气端依次连接高温回热器3、低温回热器2、辅助预冷器12和预冷器13，预冷器13输出端连接主压缩机1，完成闭合循环；

底循环系统包括依次相连通的泵17、辅助预冷器12、低温省煤器18、膨胀机19和蒸发器20。

所述的低温回热器2冷侧进口与主压缩机1出口相连通，低温回热器2冷侧出口同时与再压缩机14出口、高温回热器3冷侧进口和省煤器15工质进口相连通，低温回热器2热侧进口与高温回热器3热侧出口相连通，低温回热器2热侧出口同时与再压缩机14进口和辅助预冷器12主循环工质进口相连通；高温回热器3冷侧出口与过热气冷壁4工质进口相连通，高温回热器3热侧进口与低压透平11出口相连通；省煤器15出口与高压透平7进口相连通。

所述泵17、辅助预冷器12、低温省煤器18、膨胀机19和蒸发器20依次相连通构成底循环系统，用于回收余热发电，其中辅助预冷器12用于回收冷端余热，低温省煤器18用于回收排烟余热。

所述低温省煤器18出口排烟温度为90℃左右。