[发明专利]基于超临界二氧化碳的加热炉节能系统及运行方法

权利要求书

1.一种基于超临界二氧化碳的加热炉节能系统，其特征在于，包括：预冷系统、压缩系统、热组件、加热炉水梁冷却管道组件、透平系统和发电系统，其中，

所述压缩系统、透平系统和发电系统通过轴连接；

所述压缩系统通过管道与热组件和加热炉水梁冷却管道组件串联；其中，所述热组件包括通过管道并联的回热系统和换热系统，所述回热系统通过第一进出口与管道相连；所述换热系统与加热炉尾部相连，通过超临界二氧化碳工质与加热炉烟气进行换热，回收烟气余热，同时超临界二氧化碳被加热；所述加热炉水梁冷却管道组件包括多组与加热炉水梁连接的冷却管道，超临界二氧化碳工质进入冷却管道与加热炉水梁进行换热，冷却加热炉水梁，同时超临界二氧化碳工质被再次加热；

所述加热炉水梁冷却管道组件出口与透平系统入口相连，所述透平系统出口与所述回热系统中的第二进口相连，所述回热系统中的第二出口与预冷系统相连，所述预冷系统与所述压缩系统通过管道相连。

2.根据权利要求1所述的基于超临界二氧化碳的加热炉节能系统，其特征在于，所述热组件为一组或串联而成的多组，每组中的回热系统包括一级或多级串联的回热器，每组中的换热系统包括一级或多级串联的换热器。

3.根据权利要求1～2任一项所述的基于超临界二氧化碳的加热炉节能系统，其特征在于，所述透平系统包括一级或多级通过轴串联的透平。

4.根据权利要求3所述的基于超临界二氧化碳的加热炉节能系统，其特征在于，当热组件为多组，透平系统包括多级透平时，每级回热器与同级透平相连，以通过同级透平做功后的余热对工质进行加热。

5.根据权利要求1所述的基于超临界二氧化碳的加热炉节能系统，其特征在于，所述压缩系统为单级压缩或多级压缩。

6.一种根据权利要求1所述的基于超临界二氧化碳的加热炉节能系统的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：

工质经压缩系统压缩至超临界状态后进入热组件，在所述热组件中通过换热系统回收的烟气余热和回热系统回收透平系统的余热进行加热；

然后流入加热炉水梁冷却管道组件中进行加热，加热后流出并进入透平系统做功，通过透平系统驱动发电系统发电；

工质在透平系统完成做功后，通过第二进口进入回热系统释放余热，后进入预冷系统冷却，冷却后进入压缩系统，进行再次循环。

7.根据权利要求6所述的基于超临界二氧化碳的加热炉节能系统的运行方法，其特征在于，所述压缩系统采用单级或多级进行压缩，当采用多级压缩时，压缩机的级数根据超临界二氧化碳循环的循环增压比来确定，其中，所述增压比为循环最高压力与循环最低压力之比。

8.根据权利要求6所述的基于超临界二氧化碳的加热炉节能系统的运行方法，其特征在于，所述方法中，还包括：根据加热炉燃烧温度和能量赋存情况，确定透平系统中透平的串联级数。

9.根据权利要求6所述的基于超临界二氧化碳的加热炉节能系统的运行方法，其特征在于，所述方法中，还包括：根据加热炉尾部的烟气余热情况，确定热组件的布置方式和换热系统中换热器的级数。