[实用新型]一种新型超临界二氧化碳燃煤锅炉

说明书

技术领域

本实用新型属于先进高效发电设备领域，具体涉及一种新型超临界二氧化碳燃煤锅炉。

背景技术

不断提高发电机组效率是电力行业研究的永恒主题和目标。传统以蒸汽朗肯循环为主流的能量转换系统需要提高蒸汽参数到700℃，效率才能达到50％左右，因此需要花费高昂的经济和时间成本开发新型镍基高温合金。为了突破传统路线的瓶颈，一些新概念先进动力系统受到越来越多的关注，超临界工质具有能量密度大，传热效率高，系统简单等先天优势，可以大幅提高热功转换效率，减小设备体积，具有很高的经济性。

二氧化碳以其合适的临界压力、稳定的特性、成熟的物性研究、无毒以及低成本等诸多优势被认为是一个很有前途的替代工质，可以应用在很多先进的热量传输和能量转换系统中，包括直接或间接利用超临界二氧化碳布雷顿循环的新一代核反应堆；利用超临界二氧化碳循环的太阳能供热、供电和制冷的联合分布式供能系统，新型的基于二氧化碳跨临界压缩循环的空调和热泵等等。特别是近年来许多学者广泛关注的超临界二氧化碳布雷顿循环燃煤发电机组，可以在620℃温度范围内达到常规蒸汽朗肯循环700℃的效率，不需要再开发新型的高温合金，应用前景非常好。

应用新型超临界工质的布雷顿循环发电技术已经是公开技术，如美国专利US7685820“超临界二氧化碳聚光太阳能发电系统装置”详述了通过熔盐换热并采用超临界二氧化碳气体作为动力工质的装置构造。与此相类似的有中国专利200710306179.3和200910175484.2“槽式太阳能聚热发电装置”采用包括二氧化碳气体在内的多种气体做传热工质。然而已有的专利多数为针对太阳能等新能源的初步概念设计，针对传统化石能源，特别是燃煤发电的实用高效发电系统非常缺乏，为了实现新系统的预期目标，系统核心部件还需要大量的原创性研究工作，超临界二氧化碳燃煤锅炉作为煤基超临界二氧化碳新型动力循环的核心部件，目前尚未见有相关专利和研究成果。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对燃煤发电及新型超临界工质动力循环的特点，提出一种适用于煤基超临界二氧化碳新型动力循环的新型超临界二氧化碳燃煤锅炉，该锅炉替代传统的蒸汽锅炉，使得新系统在相同参数下，可将系统循环效率提高3％-5％。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种新型超临界二氧化碳燃煤锅炉，包括卧式布置的炉膛以及炉膛内分级分段布置的附壁辐射冷却受热面系统，炉膛的水平烟道内沿烟气方向分级布置过热器系统和再热器系统，尾部烟道分级分流布置烟气冷却器和空气预热器，烟气冷却器和空气预热器并排设置。

所述附壁辐射冷却受热面系统包括自上而下依次设置的二级附壁辐射冷却受热面、一级附壁辐射冷却受热面以及三级附壁辐射冷却受热面；一级附壁辐射冷却受热面用于加热主工质，二级附壁辐射冷却受热面用于加热一次再热工质，三级附壁辐射冷却受热面用于加热二次再热工质。

所述过热器系统包括沿烟气流向依次设置高温过热器、一次高温再热器、二次高温再热器、二次低温再热器、一次低温再热器以及低温过热器；低温过热器的工质出口与高温过热器的工质入口相连通，一次低温再热器的工质出口与一次高温再热器的的工质入口相连通，二次低温再热器的工质出口与二次高温再热器的的工质入口相连通。

所述烟气冷却器采用上下设置的上级烟气省煤器和下级烟气省煤器，下级烟气省煤器的出口与上级烟气省煤器的入口相连通；上级烟气省煤器和下级烟气省煤器用于加热新工质达到锅炉一级附壁辐射冷却受热面入口要求。

所述空气预热器采用上下设置的上级空气预热器和下级空气预热器，下级空气预热器的出口与上级空气预热器的入口相连通；上级空气预热器和下级空气预热器用于加热助燃空气达到新型超临界二氧化碳锅炉炉膛燃烧和传热的要求。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：