[实用新型]集成压缩式热泵的褐煤预干燥超临界CO2

说明书

本实用新型公开了集成压缩式热泵的褐煤预干燥超临界CO₂发电系统，该系统包括超临界CO₂燃煤发电系统和褐煤预干燥系统，超临界CO₂燃煤发电系统包括锅炉、主压缩机、再压缩机、透平、低温回热器、高温回热器和预冷器，褐煤预干燥系统包括流量调节阀、凝汽器和压缩式热泵系统；压缩式热泵系统吸收温度较高的系统冷端余热，提高蒸发温度，降低压缩机耗功，进而提高热泵性能系数；压缩式热泵系统中冷凝器放热实现褐煤预干燥目的。本实用新型利用压缩式热泵将系统冷端余热转化更高温度的热量干燥褐煤，一方面可以降低系统冷源损失；另一方面可以减少褐煤中的水分，提高褐煤热值，可以提高锅炉效率和降低厂用电，从而大幅提高系统能量利用效率。

技术领域

本实用新型涉及发电技术领域，具体涉及集成压缩式热泵的褐煤预干燥超临界CO₂发电系统。

背景技术

超临界CO₂动力循环具有热效率高、系统简单、灵活性高、投资小以及运行维护费用低等优点，在燃煤发电领域具有广阔的应用前景。研究表明，相比常规蒸汽朗肯循环燃煤发电机组，基于超临界CO2动力循环的燃煤发电系统具有更高的发电效率和更低的投资，有望得到大规模应用。但是，超临界CO₂燃煤发电系统冷端工质放热温度较高，余热损失较大；而且，目前有关超临界CO₂循环在燃煤发电领域的研究较少考虑煤种的变化，尤其缺乏针对褐煤发电系统的研究。我国褐煤储量丰富，已探明储量达1300亿吨，占全国煤炭储量的12％，并且价格低廉，正成为我国火力发电的主要燃料。但是，由于褐煤水分含量较高，导致热值较低，直燃褐煤发电系统能量利用效率低，设备成本高。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供集成压缩式热泵的褐煤预干燥超临界CO₂发电系统，该系统通过在超临界CO₂燃煤发电系统冷端耦合压缩式热泵系统，一方面通过回收超临界CO₂燃煤发电系统冷端余热驱动压缩式热泵系统运行，另一方面压缩式热泵系统中的冷凝器放出130℃左右的中温热量干燥褐煤，脱除褐煤中的水分，从而实现回收系统冷端余热、提高褐煤热值、提高系统能量利用效率的目的。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

集成压缩式热泵的褐煤预干燥超临界CO₂发电系统，包括超临界CO₂燃煤发电系统和褐煤预干燥系统；其中，

所述超临界CO₂燃煤发电系统包括主压缩机1、低温回热器2、高温回热器3、锅炉4、透平5、预冷器6和再压缩机7，其中主压缩机1出口、低温回热器2冷侧进出口、高温回热器3冷侧进出口、锅炉4进出口、透平5进出口、高温回热器3热侧进出口、低温回热器2热侧进出口、预冷器6进出口和主压缩机1入口依次相连通；再压缩机7进出口分别与低温回热器2热侧出口和低温回热器2冷侧出口相连通；

所述褐煤预干燥系统包括流量调节阀13、凝汽器12以及由蒸发器8、压缩机9、冷凝器10和节流阀11依次相连通构成的压缩式热泵系统，其中低温回热器2热侧出口、流量调节阀13进出口、蒸发器8热侧进出口和预冷器6入口依次相连通，冷凝器10出口干燥煤送入锅炉4，冷凝器10排气出口与凝汽器12入口连通。

所述低温回热器2热侧出口超临界CO₂工质温度为80-100℃，其携带的余热驱动压缩式热泵系统运行。

所述流量调节阀13调节进入蒸发器8中的超临界CO₂工质流量，从而调节输入压缩式热泵系统的热量。

所述冷凝器10加热干燥褐煤，褐煤中的水分蒸发后进入凝汽器12凝结成液态水，干燥后的褐煤送入锅炉4炉膛。