[发明专利]采用大比例烟气再循环的对流换热超临界二氧化碳锅炉

说明书

本发明公开了一种采用大比例烟气再循环的对流换热超临界二氧化碳锅炉，包括炉膛、与炉膛相连通的烟道和烟气再循环系统；锅炉炉膛为采用耐火浇注料的绝热炉膛，通过采用大比例烟气再循环来中和炉内燃烧温度和降低炉膛出口烟温；本发明能够从根本上解决超临界二氧化碳锅炉由于锅炉进口工质温度显著增加所带来的炉膛气冷壁辐射受热面的超温问题。

技术领域

本发明属于超临界二氧化碳锅炉技术领域，具体涉及一种采用大比例烟气再循环的对流换热超临界二氧化碳锅炉。

背景技术

不断提高发电机组的效率是电力行业研究的永恒主题和目标。对于发电企业而言，系统的循环效率越高，单位发电量的能耗就越低，对应的能源消耗量和污染物排放量就越低。

超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统是目前火力发电效率突破50％最具竞争优势的技术路线之一。对于超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统，由于系统回热量大，锅炉进口工质温度显著升高(高达500℃左右)，给超临界二氧化碳锅炉的设计和运行带来巨大挑战。

目前，国内外已公开的有关超临界二氧化碳锅炉的研究资料中，其受热面布置均参照传统蒸汽锅炉受热面结构进行。对于超临界二氧化碳锅炉来讲，如果仍按照传统蒸汽锅炉的受热面结构来布置其受热面，必然会存在严重的锅炉气冷壁超温问题。特别是在超临界二氧化碳锅炉的炉膛燃烧器区域，由于该区域燃料燃烧放热集中，热负荷明显增加，导致该区域气冷壁极易发生超温现象，给超临界二氧化碳锅炉的正常安全运行带来严重威胁。

发明内容

本发明的目的在于从根本上解决超临界二氧化碳锅炉由于进口工质温度高所带来的炉膛气冷壁辐射受热面超温问题，提出了一种采用大比例烟气再循环的对流换热超临界二氧化碳锅炉。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种采用大比例烟气再循环的对流换热超临界二氧化碳锅炉，包括炉膛1、与炉膛相连通的烟道和烟气再循环系统；

炉膛1内壁面铺设有耐火浇注料2，炉膛1内壁面下部布置有燃烧器3，炉膛1底部设置有炉膛底部再循环烟气送入喷口16，炉膛1布置燃烧器3的位置设置有燃烧器区再循环烟气送入喷口17，炉膛1上部设置有炉膛上部再循环烟气送入喷口18；

与炉膛1相连通的烟道内沿烟气流通方向依次布置有高温过热器4、高温再热器5、包墙过热器6、低温过热器7、低温再热器9、中隔墙过热器8、烟气挡板10、烟气冷却器11、SCR烟气脱硝装置12和空气预热器13，其中，低温过热器7和低温再热器9并排布置于中隔墙过热器8的左右两侧；

烟气再循环系统包括烟道上设置的烟气再循环抽取口14，与烟气再循环抽取口14通过管道连通的设置在炉膛1上的炉膛底部再循环烟气送入喷口16、燃烧器区再循环烟气送入喷口17和炉膛上部再循环烟气送入喷口18，以及设置在管道上的烟气再循环风机15；

超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中高温回热器的冷侧出口工质与烟气冷却器11的出口工质经过管道并管后依次经过包墙过热器6、中隔墙过热器8、低温过热器7和高温过热器4后与超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中高压透平的入口相连通；

超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中高压透平的出口工质依次经过低温再热器9、高温再热器5后与超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中低压透平的入口相连通。

所述炉膛1为绝热炉膛。

所述烟气再循环抽取口14位于烟气冷却器11和SCR烟气脱硝装置12之间；烟气再循环的抽取比例为40～60％，即再循环烟气量与抽取前烟道中烟气总量的比值为40～60％。

烟气再循环送入炉膛1时采用多点送入，具体包括炉膛底部再循环烟气送入喷口16、燃烧器区再循环烟气送入喷口17和炉膛上部再循环烟气送入喷口18。