[发明专利]一种加热再循环烟气的超临界二氧化碳锅炉系统

说明书

本发明涉及一种加热再循环烟气的超临界二氧化碳锅炉系统，属于锅炉设备技术领域。包括超临界二氧化碳锅炉、透平、高温回热器、低温回热器、冷却器、压缩机、再循环风机、再循环烟气加热器、燃烧器、空气预热器和分流省煤器；本发明利用低温回热器高压侧出口分流的超临界二氧化碳工质和锅炉再循环烟气冷却锅炉尾部烟气，从而在保证锅炉效率的前提下达到降低锅炉进口工质温度、降低炉膛内烟气的温度水平、降低锅炉排烟温度和改善炉膛受热面工作条件的目的。

技术领域

本发明涉及一种加热再循环烟气的超临界二氧化碳锅炉系统，属于锅炉设备技术领域。

背景技术

超临界二氧化碳布雷顿循环与水-蒸汽朗肯循环相比，有着全流量回热、回热量大的特点，其锅炉的进口工质温度远高于同参数下的水—蒸汽朗肯循环，这也就导致超临界二氧化碳锅炉炉膛受热面的工质温度水平较高。有资料显示，在25MPa，600℃的热力循环中，水蒸汽锅炉的进口工质温度约为300℃左右，而超临界二氧化碳锅炉的进口工质温度约为450℃左右。此外，水蒸汽锅炉水冷壁由于存在蒸发过程，管内传热系数较高，而根据当前的研究，超临界二氧化碳锅炉炉膛受热面管内换热系数通常远小于水蒸汽锅炉，在相同条件下超临界二氧化碳锅炉炉膛受热面的冷却能力较差，这就导致超临界二氧化碳锅炉炉膛受热面金属管壁温度进一步升高，大大增加了炉膛受热面管壁金属温度超温的风险，严重威胁炉膛受热面的工作安全。同时，由于超临界二氧化碳锅炉进口工质温度较高，无法充分利用锅炉尾部烟道烟气热量，造成锅炉排烟温度过高，锅炉效率下降，所以超临界二氧化碳锅炉系统构型有待进一步优化。

发明内容

本发明在于提供一种加热再循环烟气的超临界二氧化碳锅炉系统，利用低温回热器高压侧出口分流的超临界二氧化碳工质和锅炉再循环烟气冷却锅炉尾部烟气，从而在保证锅炉效率的前提下达到降低锅炉进口工质温度、降低炉膛内烟气的温度水平、降低锅炉排烟温度和改善炉膛受热面工作条件的目的。

为达到解决上述问题的目的，本发明所采取的技术方案是提供一种加热再循环烟气的超临界二氧化碳锅炉系统，锅炉系统包括超临界二氧化碳锅炉、透平、高温回热器、低温回热器、冷却器、压缩机、再循环风机、再循环烟气加热器、燃烧器、空气预热器和分流省煤器；超临界二氧化碳锅炉设有锅炉受热面、燃烧器和空气预热器；高温回热器设有低压侧进口、低压侧出口、高压侧进口和高压侧出口；低温回热器设有低压侧进口、低压侧出口、高压侧进口和高压侧出口。超临界二氧化碳锅炉的锅炉受热面通过透平与高温回热器低压侧进口连接，高温回热器低压侧出口依次通过低温回热器低压侧进口和低压侧出口与冷却器连接，冷却器通过压缩机再与低温回热器高压侧进口连接；低温回热器高压侧出口分别与高温回热器高压侧进口和分流省煤器连接；分流省煤器通过与高温回热器高压侧出口管道连通后与超临界二氧化碳锅炉锅炉受热面连接；超临界二氧化碳锅炉排出的烟气依次通过锅炉受热面、分流省煤器、再循环烟气加热器和空气预热器；空气预热器分别与外界环境和再循环风机连通；再循环风机通过再循环烟气加热器与燃烧器连接。

优选地，所述分流省煤器和再循环烟气加热器设为并联或串联。

优选地，所述压缩机的数量设为大于等于1。

优选地，所述低温回热器低压侧出口设有分流装置。

优选地，所述再循环风机与空气预热器之间设有烟气净化装置。

优选地，经所述低温回热器高压侧出口分流至分流省煤器的流体份额设为总量的5％-20％。

优选地，经所述空气预热器至再循环风机的流体份额设为总量的5％-30％。

优选地，所述再循环风机进口的流体温度小于等于200℃。

优选地，经所述再循环烟气加热器加热后的流体温度大于等于300℃。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：