CN113587133B - 燃煤磁流体s-co2联合循环发电***的双功能锅炉及方法 - Google Patents

燃煤磁流体s-co2联合循环发电***的双功能锅炉及方法 Download PDF

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Abstract

一种燃煤磁流体S‑CO2联合循环发电***的双功能锅炉及方法，该锅炉包括依次相连通的炉膛、水平烟道和尾部烟道，炉膛自下而上依次布置过热气冷壁、再热气冷壁和高温空气预热器，水平烟道自左到右依次布置过热器和再热器，尾部烟道自上而下依次布置中温空气预热器、SCR脱硝装置和省煤器，锅炉炉膛下部位置同时布置燃烧器和燃煤磁流体发电机排气的进气口；本发明锅炉有两种运行模式，一种是余热锅炉模式，燃烧器不工作，工质热量来源为燃煤磁流体发电机排气；另一种是燃料锅炉模式，燃煤磁流体发电机不工作，煤粉和高温富氧空气通过燃烧器送入炉膛燃烧，给工质提供热量。本发明采用余热或燃料两种方式加热，实现了锅炉双功能连续运行。

Description

燃煤磁流体S-CO2联合循环发电***的双功能锅炉及方法
技术领域
本发明涉及燃煤发电技术领域，特别涉及一种用于燃煤磁流体超临界CO2联合循环发电***的双功能锅炉及工作方法。
背景技术
燃煤磁流体发电技术是将煤粉与富氧空气在燃烧器中燃烧产生的高温高速离子化的烟气(等离子体)通过磁场直接把热能转化成电能的技术，这种磁流体发电机没有旋转部件，结构简单，启动迅速，是一种很有前景的发电方式。一般磁流体发电的进气温度为3000K,排气温度为2 000K,其热效率能高达20％。由于其排气温度很高，如果以排气为热源耦合高效的超临界CO2布雷顿循环，进一步对排气热量进行利用，可以大幅提高磁流体-超临界CO2联合循环电站整体发电效率。
锅炉作为利用燃煤磁流体发电机高温排气加热超临界CO2工质和富氧空气的主要设备，需要将富氧空气加热到1700K的高温，其特殊性导致与常规锅炉设计差别较大。另外，锅炉利用的是燃煤磁流体发电机排气的余热，自身没有布置燃烧***，当磁流体发电机故障或其他原因停止工作后，超临界CO2动力发电***失去热源，无法工作。所以，原有的用于燃煤磁流体超临界CO2联合循环发电***的锅炉有待进一步改善。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于燃煤磁流体超临界CO2联合循环发电***的双功能锅炉及工作方法，该锅炉既可以利用磁流体发电机高温排气加热临界CO2工质，也可以利用燃料燃烧加热临界CO2工质，拓宽和完善了锅炉的功能，可以实现锅炉连续运行。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种燃煤磁流体S-CO2联合循环发电***的双功能锅炉，包括依次相连通的炉膛、水平烟道和尾部烟道，炉膛自下而上依次布置过热气冷壁1、再热气冷壁3和高温空气预热器8；水平烟道自左到右依次布置过热器2和再热器4；尾部烟道自上而下依次布置中温空气预热器7、SCR脱硝装置6和省煤器5；超临界CO2循环发电***的高温回热器冷侧出口、过热气冷壁1进口和出口、过热器2进口和出口以及超临界CO2循环发电***的高压透平进口依次相连通；高压透平出口、再热气冷壁3进口和出口、再热器4进口和出口以及超临界CO2循环发电***的低压透平进口依次相连通；超临界CO2循环发电***的主压缩机出口与省煤器5进口相连通，省煤器5出口与过热气冷壁1进口相连通。
锅炉的炉膛下部位置同时布置燃烧器9和燃煤磁流体发电机排气的进气口。
所述中温空气预热器7出口与高温空气预热器8进口相连通，高温空气预热器8出口分为两路，一路通过空气流量阀一11与燃煤磁流体发电机的燃烧室相连通，另一路通过空气流量阀二10与锅炉的燃烧器9相连通。
本发明的有益效果：本发明所述的超临界CO2锅炉炉膛下部位置同时布置燃烧器9和燃煤磁流体发电机排气的进气口，燃煤磁流体发电机和超临界CO2循环联合发电情况下，燃烧器9不工作，燃煤磁流体发电机高温排气进入锅炉加热超临界CO2工质；当燃煤磁流体发电机故障或其他原因停止工作时，超临界CO2循环独立发电，煤粉和高温富氧空气通过燃烧器9进入炉膛燃烧，加热超临界CO2工质。本发明锅炉既可以利用磁流体发电机高温排气加热工质，也可以利用燃料燃烧加热工质，拓宽和完善了锅炉的功能，可以实现锅炉双功能连续运行。
附图说明
图1为本发明一种用于燃煤磁流体超临界CO2联合循环发电***的双功能锅炉示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种燃煤磁流体S-CO2联合循环发电***的双功能锅炉，包括依次相连通的炉膛、水平烟道和尾部烟道，炉膛自下而上依次布置过热气冷壁1、再热气冷壁3和高温空气预热器8；水平烟道自左到右依次布置过热器2和再热器4；尾部烟道自上而下依次布置中温空气预热器7、SCR脱硝装置6和省煤器5；超临界CO2循环发电***的高温回热器冷侧出口、过热气冷壁1进口和出口、过热器2进口和出口以及超临界CO2循环发电***的高压透平进口依次相连通；高压透平出口、再热气冷壁3进口和出口、再热器4进口和出口以及超临界CO2循环发电***的低压透平进口依次相连通；所述超临界CO2循环发电***的主压缩机出口与省煤器5进口相连通，省煤器5出口与过热气冷壁1进口相连通。锅炉的炉膛下部位置同时布置燃烧器9和燃煤磁流体发电机排气的进气口。所述中温空气预热器7出口与高温空气预热器8进口相连通，高温空气预热器8出口分为两路，一路与燃煤磁流体发电机的燃烧室相连通，另一路通过空气流量阀二10与燃烧器9相连通。
锅炉烟风流程：燃煤磁流体发电机排气从锅炉下部进入炉膛，依次流经过热气冷壁1、再热气冷壁3、高温空气预热器8、过热器2、再热器4、中温空气预热器7、和省煤器5放热，加热超临界CO2工质和预热富氧空气；省煤器5出口烟温降到90℃；中温空气预热器7和省煤器5之间布置SCR脱硝装置6进行烟气脱硝处理；富氧空气依次流经中温空气预热器7和高温空气预热器8吸热升温到1700～1800K，一种情况下，空气流量阀一11开启，空气流量阀二10关闭，高温富氧空气进入燃煤磁流体发电机的燃烧室；另一种情况下，空气流量阀一11关闭，空气流量阀二10开启，富氧空气进入燃烧器9。
超临界CO2工质流程：超临界CO2循环发电***的高温回热器冷侧出口工质依次在过热气冷壁1和过热器2中吸热后，进入高压透平膨胀做功；高压透平排气依次流经再热气冷壁3和再热器4吸热后，进入低压透平膨胀做功；超临界CO2循环发电***的主压缩机出口分流一部分低温工质进入省煤器5回收锅炉尾部烟气热量后，与高温回热器冷侧出口工质混合后进入锅炉吸热。
本发明锅炉有两种运行模式，当燃煤磁流体发电机和超临界CO2循环联合发电时，燃烧器9不工作，空气流量阀一11开启，空气流量阀二10关闭，高温空气预热器8出来的高温富氧空气进入燃煤磁流体发电机的燃烧室助燃，燃煤磁流体发电机高温排气进入锅炉加热超临界CO2工质；当燃煤磁流体发电机故障或其他原因停止工作时，超临界CO2循环独立发电，燃烧器9工作，空气流量阀一11关闭，空气流量阀二10开启，煤粉和高温富氧空气通过燃烧器9进入炉膛燃烧，加热超临界CO2工质。

Claims (2)

1.一种燃煤磁流体S-CO2联合循环发电***的双功能锅炉，其特征在于，包括依次相连通的炉膛、水平烟道和尾部烟道，炉膛自下而上依次布置过热气冷壁(1)、再热气冷壁(3)和高温空气预热器(8)；水平烟道自左到右依次布置过热器(2)和再热器(4)；尾部烟道自上而下依次布置中温空气预热器(7)、SCR脱硝装置(6)和省煤器(5)；超临界CO2循环发电***的高温回热器冷侧出口、过热气冷壁(1)进口和出口、过热器(2)进口和出口以及超临界CO2循环发电***的高压透平进口依次相连通；高压透平出口、再热气冷壁(3)进口和出口、再热器(4)进口和出口以及超临界CO2循环发电***的低压透平进口依次相连通；超临界CO2循环发电***的主压缩机出口与省煤器(5)进口相连通，省煤器(5)出口与过热气冷壁(1)进口相连通；
所述锅炉的炉膛下部位置同时布置燃烧器(9)和燃煤磁流体发电机排气的进气口；
所述中温空气预热器(7)出口与高温空气预热器(8)进口相连通，高温空气预热器(8)出口分为两路，一路通过空气流量阀一(11)与燃煤磁流体发电机的燃烧室相连通，另一路通过空气流量阀二(10)与燃烧器(9)相连通。
2.权利要求1所述的一种燃煤磁流体S-CO2联合循环发电***的双功能锅炉的工作方法，其特征在于，有两种运行模式，当燃煤磁流体发电机和超临界CO2循环联合发电时，燃烧器(9)不工作，空气流量阀一(11)开启，空气流量阀二(10)关闭，高温空气预热器(8)出来的高温富氧空气进入燃煤磁流体发电机的燃烧室助燃，燃煤磁流体发电机高温排气进入锅炉加热超临界CO2工质；当燃煤磁流体发电机故障或其他原因停止工作时，超临界CO2循环独立发电，燃烧器(9)工作，空气流量阀一(11)关闭，空气流量阀二(10)开启，煤粉和高温富氧空气通过燃烧器(9)进入炉膛燃烧，加热超临界CO2工质。
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