本實(shí)用新型屬于先進(jìn)高效火力發(fā)電領(lǐng)域，涉及一種大型煤基超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的鍋爐裝置。

背景技術(shù)：

不斷提高發(fā)電機(jī)組的效率是電力行業(yè)研究的永恒主題和目標(biāo)。對(duì)于發(fā)電企業(yè)而言，系統(tǒng)的循環(huán)效率越高，單位發(fā)電量的能耗就越低，對(duì)應(yīng)的能源消耗量和污染物排放量就越低。對(duì)于傳統(tǒng)的以蒸汽朗肯循環(huán)為能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)組，若提高發(fā)電效率至50％左右，則需將主蒸汽參數(shù)提高至700℃，這就意味著需要花費(fèi)高昂的經(jīng)濟(jì)代價(jià)和時(shí)間成本來(lái)研發(fā)新型鎳基高溫合金。為了避開(kāi)材料方面的技術(shù)瓶頸，各國(guó)學(xué)者紛紛將目光轉(zhuǎn)移到新型動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)，以期實(shí)現(xiàn)發(fā)電效率的提升。經(jīng)過(guò)各國(guó)學(xué)者大量的前期研究和論證，目前普遍認(rèn)可的超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)是極具潛力的新概念先進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)。這主要是由于超臨界二氧化碳具有能量密度大、傳熱效率高等特點(diǎn)，超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)高效發(fā)電系統(tǒng)可以在620℃溫度范圍內(nèi)達(dá)到常規(guī)蒸汽朗肯循環(huán)700℃的效率，不需要再開(kāi)發(fā)新型的高溫鎳基合金，且設(shè)備尺寸小于同參數(shù)的蒸汽機(jī)組，經(jīng)濟(jì)性非常好。

我國(guó)能源稟賦的特點(diǎn)決定了燃煤發(fā)電仍然是未來(lái)很長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)我國(guó)電力結(jié)構(gòu)的主體，因此，開(kāi)發(fā)大型煤基超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)高效發(fā)電系統(tǒng)非常符合我國(guó)的基本國(guó)情，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

雖然國(guó)際上關(guān)于超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電技術(shù)已經(jīng)是公開(kāi)技術(shù)，但是目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)大多是針對(duì)太陽(yáng)能等新能源，而針對(duì)傳統(tǒng)化石能源，特別是煤基發(fā)電的新型系統(tǒng)鮮有涉及。對(duì)于煤基超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)高效發(fā)電系統(tǒng)來(lái)講，由于整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)中包括大量回?zé)嵯到y(tǒng)，鍋爐入口超臨界二氧化碳工質(zhì)溫度一般都要超過(guò)500℃。對(duì)于超臨界二氧化碳鍋爐來(lái)講，如果仍按照傳統(tǒng)蒸汽鍋爐的受熱面布置方法，在鍋爐尾部布置常規(guī)省煤器，則由于省煤器處傳熱溫壓小，工質(zhì)溫升通常只有幾攝氏度，使得受熱面布置不合理、經(jīng)濟(jì)性差。此外，煤基超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)高效發(fā)電系統(tǒng)由于工質(zhì)入口溫度高，鍋爐尾部排煙溫度也較高，因此如何降低超臨界二氧化碳鍋爐的排煙溫度，提高鍋爐熱效率也是至關(guān)重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種大型煤基超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的鍋爐裝置，該鍋爐裝置能夠適用于煤基超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，并且能夠有效的降低鍋爐排煙的溫度，鍋爐的效率較高。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所述的大型煤基超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的鍋爐裝置，其特征在于，包括依次相連通的爐膛、水平煙道及尾部煙道，爐膛內(nèi)沿?zé)煔饬魍ǖ姆较蛞来尾贾糜兴浔凇κ皆贌崞骷捌潦竭^(guò)熱器，水平煙道內(nèi)布置有高溫再熱器，尾部煙道內(nèi)沿?zé)煔饬魍ǖ姆较蛞来尾贾糜械蜏卦贌崞骷盁煔饫鋮s器，尾部煙道內(nèi)布置有低溫過(guò)熱器，低溫再熱器與低溫過(guò)熱器并排布置；

煤基超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中低溫回?zé)崞鞯睦涠顺隹诜譃閮陕?，其中一路與煙氣冷卻器的入口相連通，另一路與煤基超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中高溫回?zé)崞鞯睦鋫?cè)入口相連通，煙氣冷卻器的出口及煤基超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中高溫回?zé)崞鞯睦鋫?cè)出口通過(guò)管道并管后與水冷壁的入口相連通；

水冷壁的出口與低溫過(guò)熱器的入口相連通，低溫過(guò)熱器的出口與屏式過(guò)熱器的入口相連通，屏式過(guò)熱器的出口與煤基超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的高壓透平的入口相連通；

煤基超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中高壓透平的出口與墻式再熱器的入口相連通，墻式再熱器的出口與低溫再熱器的入口相連通，低溫再熱器的出口經(jīng)高溫再熱器與煤基超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的低壓透平相連通。

尾部煙道內(nèi)還布置有SCR脫硝裝置，煙氣冷卻器與SCR脫硝裝置沿?zé)煔饬魍ǖ姆较蛞来畏植肌?/p>

尾部煙道內(nèi)還布置有空氣預(yù)熱器，煙氣冷卻器與空氣預(yù)熱器沿?zé)煔饬魍ǖ姆较蛞来畏植肌?/p>

本實(shí)用新型具有以下有益效果：

本實(shí)用新型所述的大型煤基超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的鍋爐裝置包括爐膛、水平煙道及尾部煙道，將墻式再熱器及屏式過(guò)熱器沿?zé)煔饬魍ǖ姆较虿贾糜跔t膛內(nèi)，將高溫再熱器布置于水平煙道內(nèi)，將低溫再熱器、低溫過(guò)熱器及煙氣冷卻器布置于尾部煙道中，從而使本實(shí)用新型所述的鍋爐裝置滿足煤基超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的工作要求，同時(shí)通過(guò)煙氣冷卻器分流煤基超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中低溫回?zé)崞骼涠溯敵龅某R界二氧化碳工質(zhì)，分流出來(lái)的超臨界二氧化碳工質(zhì)在煙氣冷卻器中與鍋爐尾部煙道中的煙氣進(jìn)行換熱升溫，從而降低鍋爐排煙的溫度，升溫后的超臨界二氧化碳工質(zhì)進(jìn)入到水冷壁中，從而有效提高鍋爐的效率，使其更好的適用于煤基超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1為水冷壁、2為低溫過(guò)熱器、3為屏式過(guò)熱器、4為墻式再熱器、5為低溫再熱器、6為高溫再熱器、7為煙氣冷卻器、8為SCR脫硝裝置、9為空氣預(yù)熱器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

參考圖1，本實(shí)用新型所述的大型煤基超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的鍋爐裝置包括依次相連通的爐膛、水平煙道及尾部煙道，爐膛內(nèi)沿?zé)煔饬魍ǖ姆较蛞来尾贾糜兴浔?、墻式再熱器4及屏式過(guò)熱器3，水平煙道內(nèi)布置有高溫再熱器6，尾部煙道內(nèi)沿?zé)煔饬魍ǖ姆较蛞来尾贾糜械蜏卦贌崞?及煙氣冷卻器7，尾部煙道內(nèi)布置有低溫過(guò)熱器2，低溫再熱器5與低溫過(guò)熱器2并排布置；煤基超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中低溫回?zé)崞鞯睦涠顺隹诜譃閮陕?，其中一路與煙氣冷卻器7的入口相連通，另一路與煤基超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中高溫回?zé)崞鞯睦鋫?cè)入口相連通，煙氣冷卻器7的出口及煤基超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中高溫回?zé)崞鞯睦鋫?cè)出口通過(guò)管道并管后與水冷壁1的入口相連通；水冷壁1的出口與低溫過(guò)熱器2的入口相連通，低溫過(guò)熱器2的出口與屏式過(guò)熱器3的入口相連通，屏式過(guò)熱器3的出口與煤基超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的高壓透平的入口相連通；煤基超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中高壓透平的出口與墻式再熱器4的入口相連通，墻式再熱器4的出口與低溫再熱器5的入口相連通，低溫再熱器5的出口經(jīng)高溫再熱器6與煤基超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的低壓透平相連通。

需要說(shuō)明的是，尾部煙道內(nèi)還布置有SCR脫硝裝置8，煙氣冷卻器7與SCR脫硝裝置8沿?zé)煔饬魍ǖ姆较蛞来畏植?；尾部煙道?nèi)還布置有空氣預(yù)熱器9，煙氣冷卻器7與空氣預(yù)熱器9沿?zé)煔饬魍ǖ姆较蛞来畏植肌?/p>

超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)包括預(yù)冷器、主壓縮機(jī)、再壓縮機(jī)、低溫回?zé)崞鳌⒏邷鼗責(zé)崞?、鍋爐、高壓透平、低壓透平及發(fā)電機(jī)；低溫回?zé)崞鞯臒醾?cè)出口分為兩路，其中一路經(jīng)預(yù)冷器與主壓縮機(jī)的入口相連通，主壓縮機(jī)的出口與低溫回?zé)崞鞯睦鋫?cè)入口相連通，另一路與再壓縮機(jī)的入口相連通，再壓縮機(jī)的出口與低溫回?zé)崞鞯睦鋫?cè)出口通過(guò)管道并管后分為兩路，其中，一路與高溫回?zé)崞鞯睦鋫?cè)入口相連通，另一路與煙氣冷卻器7的入口相連通，高溫回?zé)崞鞯睦鋫?cè)出口與煙氣冷卻器7的出口經(jīng)管道并管后與水冷壁1的入口相連通，水冷壁1的出口依次經(jīng)低溫過(guò)熱器2及屏式過(guò)熱器3與高壓透平的入口相連通，高壓透平的出口與墻式再熱器4的入口相連通，墻式再熱器4的出口與低溫再熱器5的入口相連通，低溫再熱器5的出口經(jīng)高溫再熱器6與低壓透平的入口相連通，低壓透平的出口與高溫回?zé)崞鞯臒醾?cè)入口相連通，高溫回?zé)崞鞯臒醾?cè)出口與低溫回?zé)崞鞯臒醾?cè)入口相連通，低壓透平的輸出軸與發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸相連接。

本實(shí)用新型的具體工作工程為：

為了進(jìn)一步降低鍋爐排煙溫度，提高鍋爐熱效率，本實(shí)用新型在尾部煙道內(nèi)布置有煙氣冷卻器7，其中，煤基超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中低溫回?zé)崞骼涠溯敵龅某R界二氧化碳工質(zhì)分為兩路，其中一路進(jìn)入到煙氣冷卻器9中與尾部煙道中的煙氣進(jìn)行換熱，另一路進(jìn)入到二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中高溫回?zé)崞鞯睦鋫?cè)中，煙氣冷卻器9輸出的超臨界二氧化碳工質(zhì)與高溫回?zé)崞鞯睦鋫?cè)輸出的超臨界二氧化碳工質(zhì)匯流后進(jìn)入到水冷壁1中，換熱后煙氣的煙溫降低到SCR脫硝反應(yīng)的適宜溫度區(qū)間，即350℃～400℃，然后降溫后的煙氣進(jìn)入SCR脫硝裝置8進(jìn)行脫硝處理，脫硝處理后的煙氣進(jìn)入到空氣預(yù)熱器9中對(duì)進(jìn)入到鍋爐中的空氣進(jìn)行加熱，使加熱后空氣的溫度滿足爐膛燃燒及傳熱要求。

超臨界二氧化碳工質(zhì)進(jìn)入水冷壁1后被加熱，被加熱后的超臨界二氧化碳工質(zhì)依次進(jìn)入到低溫過(guò)熱器2及屏式過(guò)熱器3中被加熱到額定主氣溫度，然后再進(jìn)入到高壓透平膨脹做功放熱，放熱后的超臨界二氧化碳工質(zhì)依次進(jìn)入到墻式再熱器4、低溫再熱器5及高溫再熱器6中進(jìn)行被加熱到額定再熱氣溫，然后再進(jìn)入低壓透平膨脹做功。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式而已，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。