CN108678822B - 一种适用于燃煤发电领域的新型超临界co2复合循环*** - Google Patents

一种适用于燃煤发电领域的新型超临界co2复合循环*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了属于高效发电设备领域的一种适用于燃煤发电领域的新型超临界CO2复合循环***。该复合循环***由顶循环***、底循环***、空气预热器吸热***组成，三个***共同吸收锅炉内煤燃烧产生的热量。其中顶循环为二次再热再压缩循环，底循环为分级加热循环且由底循环冷却器、底循环第一压缩机、底循环低温回热器、底循环第二压缩机分流阀门、底循环第二压缩机、底循环高温回热器、第一尾部烟道加热器分流阀门、第一尾部烟道加热器、底循环第一透平、第二尾部烟道加热器、底循环第二透平组成，该底循环能够在顶循环透平入口温度在580‑640℃范围内使得复合循环***效率较高。且保证空气预热器安全运行。

Description

一种适用于燃煤发电领域的新型超临界CO2复合循环***
技术领域
本发明属于高效发电设备领域，具体涉及一种适用于燃煤发电领域的新型超临界CO2复合循环***。
技术背景
超临界二氧化碳布雷顿循环(S-CO2循环)近年来在钠冷快堆发电、塔式太阳能光热发电、燃气轮机烟气余热利用等领域进行了较为广泛的研究。在水蒸气朗肯循环相关技术较为成熟的条件下进行这项研究是因为相比于水蒸气朗肯循环S-CO2循环能够提供一些非常有吸引力的优势。
例如在相同的透平入口温度下，S-CO2循环相比于水蒸气朗肯循环在中等温区(550℃-700℃)能够有更高的效率。此外CO2化学性质不活泼，是一种性质很稳定的物质，故有可能使得CO2与管壁的腐蚀减弱。所以相比于水蒸气朗肯循环，在相同材料条件下，S-CO2循环的透平入口温度可能进一步提高，进而提升循环效率。所以S-CO2循环在效率提升方面有更高的潜力。
目前燃煤发电为世界提供稳定、充足的电力供应，燃煤发电占全球发电总量的39.3％，根据英国石油公司统计，煤炭的使用还可持续153年，远高于石油和天然气。虽然资源、环境、气候变化的压力使得燃煤发电面临着挑战，但燃煤发电在各类发电技术中占主导地位的现状在短期、中期仍然不会改变。所以探索和推广高效清洁的燃煤发电技术仍然具有重要意义。将S-CO2循环应用于燃煤发电领域是对燃煤发电技术的新的探索。
但是将S-CO2循环应用于燃煤发电领域时会面临尾部烟气余热问题，这一问题的产生与循环布置相关，相同透平入口参数的S-CO2再压缩循环与传统的水蒸气朗肯循环相比，再压缩循环CO2工质在锅炉入口处的温度较高，由于烟气与锅炉入口处的CO2工质需要保证一定的温差，所以CO2工质在锅炉入口处的温度较高意味着该处的烟气温度同样较高，故锅炉的尾部烟道烟气余热较多，对于朗肯循环，当机组为二次再热超超临界机组时，省煤器入口水的温度(水在锅炉入口处的温度)大致在340℃左右，但对于布雷顿循环，这一温度会更高。与朗肯循环相比，在相同温压参数条件下，再压缩循环CO2在该处的温度为～410℃，当循环采用二次再热布置时这一温度为～510℃。故S-CO2机组锅炉尾部烟道存在大量的余热。余热如果得不到有效吸收会使得锅炉排入环境的热量增加，使得锅炉效率降低，从而降低热力***的总效率。这就是S-CO2燃煤发电所面临的余热问题。
该问题可以通过构建复合循环解决，但是不同的复合循环解决的效果有别，如果复合循环构建不合理则会降低***发电效率，***发电效率的降低可以从两个方面理解，1、如果烟气余热得不到充分吸收，则发电***锅炉效率会降低，2、烟气余热得到吸收，但是循环效率较低，这样发电***的循环热效率会降低。
根据S-CO2燃煤发电的这一特点，我们提出了一类适合于S-CO2燃煤发电的一类复合循环，其中复合循环的底循环为本专利首次提出，该循环能够在高效吸收烟气余热的同时，使得循环热效率较高，故该循环在一个广泛的温区内都能够实现合理、高效的发电。
发明内容
根据背景技术中所提到的问题，本发明提供了一种适用于燃煤发电领域的新型超临界CO2复合循环***，其特征在于，包括：顶循环***、底循环***和空气预热器吸热***，其中顶循环***中的各加热器布置在炉膛及水平烟道、尾部烟道的前段内，底循环***的加热器布置在锅炉尾部烟道中段内，烟气先流经顶循环***后流经底循环***，流经底循环***的烟气进入尾部烟道后段内的空气预热器吸热***，煤燃烧产生的热量首先由顶循环***吸收，顶循环***不能完全吸收的热量由底循环***吸收，经底循环***排出的烟气所包含的余热在空气预热器吸热***内由空气吸收。
所述顶循环***包括：顶循环冷却器、顶循环第一压缩机、顶循环低温回热器、顶循环第二压缩机分流阀门、顶循环第二压缩机、顶循环高温回热器、顶循环锅炉第一加热器、顶循环第一透平、顶循环锅炉第二加热器、顶循环第二透平、顶循环锅炉第三加热器和顶循环第三透平；其中，顶循环锅炉第一加热器、顶循环锅炉第二加热器和顶循环锅炉第三加热器布置在锅炉炉膛、水平烟道及尾部烟道的前段内，顶循环锅炉第一加热器的出口与顶循环第一透平的入出口、顶循环锅炉第二加热器入出口、顶循环第二透平入出口、顶循环锅炉第三加热器入出口、顶循环第三透平入口出口、顶循环高温回热器低压侧的入出口与顶循环低温回热器低压侧入口依次相连；顶循环低温回热器低压侧工质管道的出口分别与顶循环冷却器和顶循环第二压缩机分流阀门相连，其中顶循环冷却器的出口、顶循环第一压缩机入出口与顶循环低温回热器高压侧的入口顺序相连，顶循环第二压缩机分流阀门与顶循环第二压缩机的入口相连，顶循环低温回热器高压侧的出口与顶循环第二压缩机的出口汇合后和顶循环高温回热器高压侧的入口相连，顶循环高温回热器高压侧的出口与顶循环锅炉第一加热器的入口相连。
所述第二压缩机分流阀门内流过的流量占总流量的33.21-31.64％。
所述顶循环***中顶循环锅炉第一加热器、顶循环锅炉第二加热器和顶循环锅炉第三加热器的入口温度相同；
所述顶循环***中顶循环锅炉第一加热器、顶循环锅炉第二加热器和顶循环锅炉第三加热器的出口温度都在580-640度之间；所述底循环***中第二尾部烟道加热器出口温度范围在486-578℃之间。
所述底循环***包括：底循环冷却器、底循环第一压缩机、底循环低温回热器、底循环第二压缩机分流阀门、底循环第二压缩机、底循环高温回热器、第一尾部烟道加热器分流阀门、第一尾部烟道加热器、底循环第一透平、第二尾部烟道加热器和底循环第二透平；其中第一尾部烟道加热器和第二尾部烟道加热器布置在锅炉尾部烟道内；第一尾部烟道加热器出口与底循环高温回热器高压侧的出口汇合后与底循环第一透平的入口相连，底循环第一透平的出口、第二尾部烟道加热器的入出口、底循环第二透平的入出口、底循环高温回热器低压侧的入出口与底循环低温回热器低压侧工质管道的入口顺序相连；底循环低温回热器低压侧工质管道的出口分别与底循环冷却器和底循环第二压缩机分流阀门相连，底循环冷却器的出口与底循环第一压缩机的入出口、底循环低温回热器的高压侧入口顺序相连，底循环第二压缩机分流阀门与底循环第二压缩机入口相连，底循环低温回热器的高压侧出口与底循环第二压缩机出口汇合后分别与底循环高温回热器高压侧入口和第一尾部烟道加热器分流阀门入口相连，第一尾部烟道加热器分流阀门出口与第一尾部烟道加热器入口相连。
所述第二尾部烟道加热器和所述第一尾部烟道加热器在尾部烟道中并列布置或者上下布置；
当所述第二尾部烟道加热器和所述第一尾部烟道加热器在尾部烟道中上下布置时，第一尾部烟道加热器在下方且更接近烟道出口
所述第一尾部烟道加热器分流阀门内流过的流量占总流量的9.82-11.38％。
所述空气预热器吸热***包括：一次风机、二次风机和空气预热器；其中一次风机与二次风机入口与外界环境相连，一次风机出口与二次风机出口分别与空气预热器的一次风入口和二次风入口相连，空气预热器的一次风出口与锅炉的制粉***相连，空气预热器的二次风出口与锅炉炉膛相连，
所述空气预热器内的一次风占比为19％，一次风的最高温度在320℃，所述空气预热器内的二次风占比为81％，二次风的最高温度380℃。
被所述空气预热器吸热***冷却后的烟气为115-125℃。
本发明的有益效果为：
该发明针对将超临界CO2布雷顿循环应用于燃煤发电领域，提出了一种适用于燃煤发电领域的新型超临界CO2复合循环***，该***通过顶循环***、底循环***、空气预热器吸热***三者共同作用，能够充分吸收锅炉内煤燃烧产生的热量。
煤燃烧产生的热量首先由顶循环***吸收，顶循环***不能完全吸收的热量由底循环***吸收，经底循环***排出的烟气所包含的余热在空气预热器吸热***内由空气吸收，最后烟气被冷却至120℃左右后排放到环境中。
该***的特征在于底循环***的第二尾部烟道加热器进出口CO2工质温差较小，当底循环第一透平的入口压力为20MPa时，该温差可比再压缩循环低28 ℃左右，比单回热布雷顿循环低100℃左右，这一特性使得该循环适合应用于顶循环透平入口温度稍低的工况，这使得该复合循环在顶循环透平入口温度在 580-640℃之间的广阔温区内都能够实现合理、高效的发电，且空气预热器的体积能够维持在现有技术能够实现的水平下。
该复合循环解决了S-CO2燃煤发电面临的尾部烟道余热问题，且发电***的锅炉效率与循环效率都较高，是一种高效的S-CO2燃煤发电复合循环***。
附图说明
图1为本发明一种适用于燃煤发电领域的新型超临界CO2复合循环***实施例的流程图；
图中：1-顶循环冷却器，2-顶循环第一压缩机，3-顶循环低温回热器，4-顶循环第二压缩机分流阀门，5-顶循环第二压缩机，6-顶循环高温回热器，7-顶循环锅炉第一加热器，8-顶循环第一透平，9-顶循环锅炉第二加热器，10-顶循环第二透平，11-顶循环锅炉第三加热器，12-顶循环第三透平，213-底循环冷却器， 214-底循环第一压缩机，215-底循环低温回热器，216-底循环第二压缩机分流阀门，217-底循环第二压缩机，218-底循环高温回热器，219-第一尾部烟道加热器分流阀门，220-第一尾部烟道加热器、221-底循环第一透平，222-第二尾部烟道加热器，223-底循环第二透平，324-一次风机，325-二次风机，326-空气预热器。
具体实施方式
下面结合附图进一步阐述本发明一种适用于燃煤发电领域的新型超临界 CO2复合循环***的实施例；
如图1所示，本实施例包括：顶循环***100、底循环***200和空气预热器吸热***300，其中顶循环***100中的各加热器布置在炉膛及水平烟道、尾部烟道的前段内，底循环***200的加热器布置在锅炉尾部烟道中段内，烟气先流经顶循环***100后流经底循环***200，流经底循环***200的烟气进入尾部烟道后段内的空气预热器吸热***300，三个***共同作用，吸收锅炉内煤燃烧产生的热量；煤在锅炉炉膛内燃烧，燃烧后的烟气流经烟道，最后排入环境中；
煤燃烧产生的热量首先由顶循环***100吸收，顶循环***100不能完全吸收的热量由底循环***200吸收，经底循环***200排出的烟气所包含的余热在空气预热器吸热***300内由空气吸收，最后烟气被冷却至120℃左右后排放到环境中。
顶循环***100包括：顶循环冷却器1、顶循环第一压缩机2、顶循环低温回热器3、顶循环第二压缩机分流阀门4、顶循环第二压缩机5、顶循环高温回热器6、顶循环锅炉第一加热器7、顶循环第一透平8、顶循环锅炉第二加热器9、顶循环第二透平10、顶循环锅炉第三加热器11和顶循环第三透平12；其中顶循环锅炉第一加热器7、顶循环锅炉第二加热器9、顶循环锅炉第三加热器11布置在锅炉炉膛、水平烟道及尾部烟道的前段内，顶循环锅炉第一加热器7的出口与顶循环第一透平8的入出口、顶循环锅炉第二加热器9入出口、顶循环第二透平 10入出口、顶循环锅炉第三加热器11入出口、顶循环第三透平12入口出口、顶循环高温回热器6低压侧的入出口与顶循环低温回热器3低压侧入口依次相连；顶循环低温回热器3低压侧工质管道的出口分别与顶循环冷却器1和顶循环第二压缩机分流阀门4相连，其中顶循环冷却器1出口、顶循环第一压缩机2入出口与顶循环低温回热器3高压侧入口顺序相连，顶循环第二压缩机分流阀门4与顶循环第二压缩机5入口相连，顶循环低温回热器3高压侧出口与顶循环第二压缩机5出口汇合后和顶循环高温回热器6高压侧入口相连，顶循环高温回热器6 高压侧出口与顶循环锅炉第一加热器7入口相连；
顶循环***100为循环效率较高的二次再热再压缩循环，顶循环***100 吸收了煤燃烧所产生90％左右的热量。
底循环***200包括：底循环冷却器213、底循环第一压缩机214、底循环低温回热器215、底循环第二压缩机分流阀门216、底循环第二压缩机217、底循环高温回热器218、第一尾部烟道加热器分流阀门219、第一尾部烟道加热器 220、底循环第一透平221、第二尾部烟道加热器222和底循环第二透平223；其中第一尾部烟道加热器220和第二尾部烟道加热器222布置在锅炉尾部烟道内；第一尾部烟道加热器220出口与底循环高温回热器218高压侧出口汇合后与底循环第一透平221入口相连，底循环第一透平221出口、第二尾部烟道加热器222 的入出口、底循环第二透平223的入出口、底循环高温回热器218低压侧的入出口与底循环低温回热器215低压侧工质管道的入口顺序相连；底循环低温回热器 215低压侧工质管道的出口分别与底循环冷却器213和底循环第二压缩机分流阀门216相连，底循环冷却器213出口与底循环第一压缩机214的入出口、底循环低温回热器215的高压侧入口顺序相连，底循环第二压缩机分流阀门216与底循环第二压缩机217入口相连，底循环低温回热器215的高压侧出口与底循环第二压缩机217出口汇合后分别与底循环高温回热器218高压侧入口和第一尾部烟道加热器分流阀门219入口相连，第一尾部烟道加热器分流阀门219出口与第一尾部烟道加热器220入口相连。
在本实施例中，底循环***200中的第一尾部烟道加热器220和第二尾部烟道加热器222在尾部烟道中并列布置，第二尾部烟道加热器222进出口的CO2工质温差较小，当底循环第一透平221的入口压力为20MPa时，该温差可比再压缩循环低28℃左右，比单回热布雷顿循环低100℃左右，这一特性使本底循环***适合应用于比顶循环透平入口温度稍低的工况。底循环流量占顶循环与底循环总流量的10.90-13.21％；需说明的是本实施例中第二尾部烟道加热器222与第一尾部烟道加热器220也可以上下布置，此时烟气先经过第二尾部烟道加热器 222后，再经过第一尾部烟道加热器220。
底循环***200为分级加热循环，是一种新的循环加热模式，该底循环能够在顶循环透平(顶循环锅炉第一加热器7、顶循环锅炉第二加热器9、顶循环锅炉第三加热器11)的出口温度在580-640℃范围内使得复合循环***效率较高；而顶循环***100中顶循环锅炉第一加热器7的入口温度范围为486-536℃，顶循环锅炉第二加热器9和顶循环锅炉第三加热器11的入口温度范围都为 523-578℃；以上两个入口温度范围中的任意一个均可以是底循环***200的最佳工作温度范围；当底循环***200选择486-536℃的温度范围时，空气预热器吸热***300内的二次风温度较低，当底循环***200选择523-578℃的温度范围时，空气预热器吸热***300内的二次风温度较高，但无论高低二次风温度都在381℃以内，因此当底循环***200中第二尾部烟道加热器222的出口温度范围在486-578℃之间时，底循环***200处于最佳的工作温度范围中。
空气预热器吸热***300包括：一次风机324、二次风机325和空气预热器 326；其中空气预热器吸热***300的入口为外界环境，空气预热器吸热***300 的入口为一次风机324与二次风机325的入口，一次风机324与二次风机325 入口与外界环境相连，一次风机324出口与二次风机325出口分别与空气预热器 326的一次风入口和二次风入口相连，空气预热器326一次风出口与锅炉的制粉***相连，空气预热器326二次风出口与锅炉炉膛相连，空气预热器326二次风通过二次风喷口进入锅炉炉膛，为煤的燃烧提供充足的空气。空气预热器内一次风占比19％左右，一次风的最高温度在320度左右，二次风占比81％左右，二次风的最高温度380度。
本实施例中，超临界二氧化碳工质在循环***中的工作流程分为顶循环和底循环两部分；
顶循环的工作流程为：超临界二氧化碳工质在顶循环低温回热器3低压侧工质管道的出口(此时工质的状态为：90.88-95.24℃，7.70MPa)分流，其中一路流经顶循环冷却器1，冷却后的CO2工质(此时工质的状态为：32.00℃，7.60MPa) 进入顶循环第一压缩机2，在顶循环第一压缩机2内压缩后(此时工质的状态为： 80.88-85.24℃，30.05-33.28MPa)进入顶循环低温回热器3高压侧，在顶循环低温回热器3高压侧内与低温侧CO2工质换热，另一路在流经顶循环第二压缩机分流阀门4后进入顶循环第二压缩机5(此时工质的状态为：90.88-95.24℃， 7.70MPa，第二压缩机分流阀门4内流过的流量占总流量的33.21-31.64％)，在顶循环第二压缩机5内压缩后与顶循环低温回热器3高压侧出口工质汇合(此时工质的状态为：227.46-244.45℃，29.95-33.18MPa)，汇合后的工质进入顶循环高温回热器6高压侧，在与低压侧工质换热后进入顶循环锅炉第一加热器7(此时工质的状态为：486.31-535.27℃，29.85-33.08MPa)，在顶循环锅炉第一加热器7吸收锅炉内煤燃烧产生的热量后进入顶循环第一透平8(此时工质的状态为： 580.00-640.00℃，28.00-32.00MPa)，在顶循环第一透平8内做功后(此时工质的状态为：524.16-575.52℃，18.36-20.07MPa)进入顶循环锅炉第二加热器9吸收锅炉内煤燃烧产生的热量，吸热后的工质(此时工质的状态为：580.00-640.00℃， 18.11-19.89MPa)进入顶循环第二透平10，在顶循环第二透平10内做功后(此时工质的状态为：526.93-577.84℃，12.04-12.59MPa)进入顶循环锅炉第三加热器11吸收锅炉内煤燃烧产生的热量，吸热后的工质(此时工质的状态为： 580.00-640.00℃，11.71-12.36MPa)进入顶循环第三透平12，在顶循环第三透平 12内做功后(此时工质的状态为：529.51-580.09℃，7.90MPa)进入顶循环高温回热器6低压侧将热量传递给低压侧，传热后的CO2工质(此时工质的状态为： 237.46-254.45℃，7.80MPa)进入顶循环低温回热器3低压侧将热量传递给高压侧，至此CO2工质在顶循环中完成一个循环；烟气流经顶循环后温度降低(此时烟气的温度范围：564.16-615.52℃)。
在顶循环中通过顶循环锅炉第一加热器7、顶循环锅炉第二加热器9、顶循环锅炉第三加热器11能够吸收炉内90％左右的热量。随后剩余的热量将由底循环***进一步吸收。
底循环的工作流程为：超临界二氧化碳工质在底循环低温回热器215低压侧工质管道的出口(此时工质的状态为：67.42-81.22℃，7.70MPa)分流，其中一路流经底循环冷却器213，冷却后的CO2工质(此时工质的状态为：32.00℃， 7.60MPa)进入底循环第一压缩机214，在底循环第一压缩机214内压缩后(此时工质的状态为：57.42-71.22℃，16.26-23.66MPa)进入底循环低温回热器215 高压侧，在底循环低温回热器215高压侧内与低温侧CO2工质换热，另一路在流经底循环第二压缩机分流阀门216后进入底循环第二压缩机217(此时工质的状态为：67.42-81.22℃，7.70MPa，第二压缩机分流阀门4内流过的流量占总流量的45.41-37.19％)，在底循环第二压缩机217内压缩后与底循环低温回热器 215高压侧出口工质汇合(此时工质的状态为：134.88-189.56℃，16.16-23.56MPa)，汇合后的工质再次进行分流，其中一路流体经第一尾部烟道加热器分流阀门219 (第一尾部烟道加热器分流阀门219内流过的流量占总流量的9.82-11.38％)进入第一尾部烟道加热器220吸热，另一路CO2工质进入底循环高温回热器218 高压侧吸收低压侧传递的热量，并在底循环高温回热器218低压侧出口与在第一尾部烟道加热器220吸热后的CO2工质汇合(此时工质的状态为：434.77-458.78℃， 16.06-23.46MPa)，汇合后的工质进入底循环第一透平221做功，做功后的CO2工质(此时工质的状态为：395.23-395.31℃，11.29-13.66MPa)进入第二尾部烟道加热器222吸收锅炉内烟气的余热，吸热后的工质(此时工质的状态为： 486.31-535.27℃，11.19-13.56MPa)进入底循环第二透平223做功，做功后的工质进入底循环高温回热器218低压侧(此时工质的状态为：444.75-468.77℃，7.90 MPa)将热量传递给高压侧工质，放热后的CO2工质进入底循环低温回热器215 低压侧(此时工质的状态为：144.88-199.56℃，7.80MPa)，并将热量传递给高压侧工质，至此CO2工质在底循环中完成一个循环；烟气流经底循环后温度降低(此时烟气的温度为：430-440℃左右)。
底循环***200的第二尾部烟道加热器222进出口CO2工质温差较小，当底循环第一透平221的入口压力为20MPa时，该温差可比再压缩循环低28℃左右，比单回热布雷顿循环低100℃左右，这一特性使得该循环适合应用于顶循环透平入口温度稍低的工况。底循环流量占顶循环与底循环总流量的 10.90-13.21％。
烟气经底循环内CO2工质吸热后，还剩余一部分热量，该部分热量将由空气预热器***吸收，空气预热器内流动的是空气与烟气，烟气将热量传递给空气，吸热后的空气分为一次风与二次风，其中一次风进入制粉***内携带煤粉进入炉膛燃烧，二次风进入燃烧器辅助燃煤燃烧。
一次风机324、二次风机325从外界环境吸收空气，并将空气送入空气预热器326内(此时一次风温：31.00℃，二次风温：21.00℃)与烟气换热，吸热后的一次风(此时一次风温：320.00℃)进入制粉***并携带煤粉进入锅炉，吸热后的二次风(此时二次风温：380.00℃)进入燃烧器用于助燃。被空气冷却的烟气为115-125℃左右，最后烟气中剩余的热量将作为废热排入环境。

Claims (7)

1.一种适用于燃煤发电领域的新型超临界CO2复合循环***，其特征在于，包括：顶循环***（100）、底循环***（200）和空气预热器吸热***（300），其中顶循环***（100）中的各加热器布置在锅炉炉膛、水平烟道及尾部烟道的前段内，底循环***（200）的加热器布置在锅炉尾部烟道中段内，烟气先流经顶循环***（100）后流经底循环***（200），流经底循环***（200）的烟气进入尾部烟道后段内的空气预热器吸热***（300），煤燃烧产生的热量首先由顶循环***（100）吸收，顶循环***（100）不能完全吸收的热量由底循环***（200）吸收，经底循环***（200）排出的烟气所包含的余热在空气预热器吸热***（300）内由空气吸收；
所述底循环***（200）包括：底循环冷却器（213）、底循环第一压缩机（214）、底循环低温回热器（215）、底循环第二压缩机分流阀门（216）、底循环第二压缩机（217）、底循环高温回热器（218）、第一尾部烟道加热器分流阀门（219）、第一尾部烟道加热器（220）、底循环第一透平（221）、第二尾部烟道加热器（222）和底循环第二透平（223）；其中第一尾部烟道加热器（220）和第二尾部烟道加热器（222）布置在锅炉尾部烟道内；第一尾部烟道加热器（220）出口与底循环高温回热器（218）高压侧的出口汇合后与底循环第一透平（221）的入口相连，底循环第一透平（221）的出口、第二尾部烟道加热器（222）的入出口、底循环第二透平（223）的入出口、底循环高温回热器（218）低压侧的入出口与底循环低温回热器（215）低压侧的入口顺序相连；底循环低温回热器（215）低压侧的出口分别与底循环冷却器（213）和底循环第二压缩机分流阀门（216）相连，底循环冷却器（213）的出口与底循环第一压缩机（214）的入出口、底循环低温回热器（215）的高压侧入口顺序相连，底循环第二压缩机分流阀门（216）与底循环第二压缩机（217）入口相连，底循环低温回热器（215）的高压侧出口与底循环第二压缩机（217）出口汇合后分别与底循环高温回热器（218）高压侧入口和第一尾部烟道加热器分流阀门（219）入口相连，第一尾部烟道加热器分流阀门（219）出口与第一尾部烟道加热器（220）入口相连；
所述第一尾部烟道加热器分流阀门（219）内流过的流量占总流量的9.82%-11.38%；
在底循环第二压缩机（217）内压缩后的工质与底循环低温回热器（215）高压侧出口工质汇合，汇合后的工质再次进行分流，一路CO2工质经第一尾部烟道加热器分流阀门（219）进入第一尾部烟道加热器（220）吸热，另一路CO2工质进入底循环高温回热器（218）高压侧吸收低压侧传递的热量，并在底循环高温回热器（218）高压侧出口与在第一尾部烟道加热器（220）吸热后的CO2工质汇合，汇合后的工质进入底循环第一透平（221）做功，做功后的CO2工质进入第二尾部烟道加热器（222）吸收锅炉内烟气的余热，吸热后的工质进入底循环第二透平（223）做功，做功后的工质进入底循环高温回热器（218）低压侧将热量传递给高压侧工质；
所述顶循环***（100）包括：顶循环冷却器（1）、顶循环第一压缩机（2）、顶循环低温回热器（3）、顶循环第二压缩机分流阀门（4）、顶循环第二压缩机（5）、顶循环高温回热器（6）、顶循环锅炉第一加热器（7）、顶循环第一透平（8）、顶循环锅炉第二加热器（9）、顶循环第二透平（10）、顶循环锅炉第三加热器（11）和顶循环第三透平（12）；其中，顶循环锅炉第一加热器（7）、顶循环锅炉第二加热器（9）和顶循环锅炉第三加热器（11）布置在锅炉炉膛、水平烟道及尾部烟道的前段内，顶循环锅炉第一加热器（7）的出口与顶循环第一透平（8）的入出口、顶循环锅炉第二加热器（9）入出口、顶循环第二透平（10）入出口、顶循环锅炉第三加热器（11）入出口、顶循环第三透平（12）入口出口、顶循环高温回热器（6）低压侧的入出口、顶循环低温回热器（3）低压侧入口依次相连；顶循环低温回热器（3）低压侧的出口分别与顶循环冷却器（1）和顶循环第二压缩机分流阀门（4）相连，其中顶循环冷却器（1）的出口、顶循环第一压缩机（2）入出口与顶循环低温回热器（3）高压侧的入口顺序相连，顶循环第二压缩机分流阀门（4）与顶循环第二压缩机（5）的入口相连，顶循环低温回热器（3）高压侧的出口与顶循环第二压缩机（5）的出口汇合后和顶循环高温回热器（6）高压侧的入口相连，顶循环高温回热器（6）高压侧的出口与顶循环锅炉第一加热器（7）的入口相连。
2.根据权利要求1所述的一种适用于燃煤发电领域的新型超临界CO2复合循环***，其特征在于，所述顶循环第二压缩机分流阀门（4）内流过的流量占总流量的31.64%-33.21%。
3.根据权利要求1所述的一种适用于燃煤发电领域的新型超临界CO2复合循环***，其特征在于，所述顶循环***（100）中顶循环锅炉第一加热器（7）、顶循环锅炉第二加热器（9）和顶循环锅炉第三加热器（11）的出口温度都在580℃-640℃之间；所述底循环***（200）中第二尾部烟道加热器（222）出口温度范围在486℃-578℃之间。
4.根据权利要求1所述的一种适用于燃煤发电领域的新型超临界CO2复合循环***，其特征在于，所述第二尾部烟道加热器（222）和所述第一尾部烟道加热器（220）在尾部烟道中并列布置或者上下布置；
当所述第二尾部烟道加热器（222）和所述第一尾部烟道加热器（220）在尾部烟道中上下布置时，第一尾部烟道加热器（220）在下方且更接近烟道出口。
5.根据权利要求1所述的一种适用于燃煤发电领域的新型超临界CO2复合循环***，其特征在于，所述空气预热器吸热***（300）包括：一次风机（324）、二次风机（325）和空气预热器（326）；其中一次风机（324）与二次风机（325）入口与外界环境相连，一次风机（324）出口与二次风机（325）出口分别与空气预热器（326）的一次风入口和二次风入口相连，空气预热器（326）的一次风出口与锅炉的制粉***相连，空气预热器（326）的二次风出口与锅炉炉膛相连。
6.根据权利要求5所述的一种适用于燃煤发电领域的新型超临界CO2复合循环***，其特征在于，所述空气预热器（326）内的一次风占比为19%，一次风的最高温度在320℃，所述空气预热器（326）内的二次风占比为81%，二次风的最高温度在380℃。
7.根据权利要求1所述的一种适用于燃煤发电领域的新型超临界CO2复合循环***，其特征在于，被所述空气预热器吸热***（300）冷却后的烟气温度为115℃-125℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109372600B (zh) * 2018-10-22 2023-11-03 中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院 回热煤基超临界co2二次再热发电***
CN111005780B (zh) * 2019-12-19 2021-06-18 华北电力大学 一种彻底解决余热问题的超临界co2燃煤发电***
CN111219218B (zh) * 2020-03-11 2024-06-18 西安热工研究院有限公司 一种带余热回收的煤基超临界二氧化碳发电***及方法
CN111622817B (zh) * 2020-06-08 2021-12-07 华北电力大学 燃煤发电***及其s-co2循环***
CN113756892B (zh) * 2021-08-30 2022-10-28 西安交通大学 模块化多用途小型氟盐冷却高温堆能量***

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4498289A (en) * 1982-12-27 1985-02-12 Ian Osgerby Carbon dioxide power cycle
JP2005133702A (ja) * 2003-10-30 2005-05-26 Goro Igarashi 排熱利用の複合発電
CN103925607B (zh) * 2014-04-16 2016-01-20 西安西热锅炉环保工程有限公司 基于温度分段控制的正压直吹式制粉***及其控制方法
CN106247305B (zh) * 2016-09-14 2018-10-30 西安热工研究院有限公司 一种双超临界二氧化碳布雷顿联合循环火力发电***

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