适应不同地理环境气候和负荷的超临界-跨临界二氧化碳燃煤发电系统的制作方法

技术特征：

1.适应不同地理环境气候和负荷的超临界-跨临界二氧化碳燃煤发电系统，其特征在于，包括锅炉子系统(1)、循环子系统(2)和制冷子系统，所述制冷子系统采用libr吸收式制冷装置(3)和/或热电制冷装置(4)；

所述锅炉子系统包括冷却壁(11)、再热壁(12)、过热器(13)、高温再热器(14)、低温再热器(15)、省煤器(16)、空气预热器(17)、烟气吸收器(18)和喷射器(19)；

所述循环子系统包括旁路回热器(201)、高温回热器(203)、低温回热器(205)、冷却器(208)、支流工质泵(213)、主流工质泵(215)、旁路预热器(216)、一级主压缩机(217)、二级主压缩机(218)、再压缩机(219)、低压透平(220)、中压透平(221)和高压透平(222)；

所述libr吸收式制冷装置(3)包括蒸发器(301)、吸收器(302)、libr溶液节流阀(303)、libr溶液泵(304)、libr溶液换热器(305)、发生器(306)、冷凝器(307)、水节流阀(308)、冷罐(309)和热罐(312)；

所述热电制冷装置(4)包括热端储热模块(401)、热电模块(402)、冷端储冷模块(403)和直流电源(404)。

2.根据权利要求1所述的适应不同地理环境气候和负荷的超临界-跨临界二氧化碳燃煤发电系统，其特征在于，当所述制冷子系统只采用libr吸收式制冷装置(3)时，所述循环子系统(2)还包括有第一三通阀门(501)、第二三通阀门(502)、第三三通阀门(503)、第四三通阀门(504)、第五三通阀门(505)、第六三通阀门(506)、第七三通阀门(507)、第八三通阀门(508)、第九三通阀门(509)、第十三通阀门(510)、第十一三通阀门(511)、第十二三通阀门(512)和第十三三通阀门(513)；

低压透平(220)的出口连接第一三通阀门(501)的b口，第一三通阀门(501)的a口依次连接旁路回热器(201)和第二三通阀门(502)的c口，第一三通阀门(501)的c口依次连接高温回热器(203)、低温回热器(205)和第二三通阀门(502)的a口，第二三通阀门(502)的b口连接第三三通阀门(503)的a口，第三三通阀门(503)的c口依次连接热罐(312)和第四三通阀门(504)的c口，第三三通阀门(503)的b口连接第五三通阀门(505)的c口，第四三通阀门(504)的a口和第五三通阀门(505)的a口分别连接第六三通阀门(506)的a、c口，第四三通阀门(504)的b口和第五三通阀门(505)的b口分别连接第七三通阀门(507)的a、b口,第六三通阀门(506)的b口依次连接再压缩机(219)和第十三三通阀门(513)的b口，第七三通阀门(507)的c口依次连接冷却器(208)和第八三通阀门(508)的a口，第八三通阀门(508)的c口依次连接冷罐(309)、支流工质泵(213)和第九三通阀门(509)的c口，第八三通阀门(508)的b口连接第十一三通阀门(511)的a口，第九三通阀门(509)的a口连接第十三通阀门(510)的b口，第九三通阀门(509)的b口依次连接旁路预热器(216)和第十三通阀门(510)的a口，第十三通阀门(510)的c口依次连接旁路回热器(201)、省煤器(16)和喷射器(19)，第十一三通阀门(511)的b口依次连接一级主压缩机(217)、旁路预热器(216)、二级主压缩机(218)和第十二三通阀门(512)的a口，第十一三通阀门(511)的c口依次连接主流工质泵(215)和第十二三通阀门(512)的b口，第十二三通阀门(512)的c口依次连接(205)和第十三三通阀门(513)的c口，第十三三通阀门(513)的a口依次连接高温回热器(203)、冷却壁(11)、过热器(13)、高压透平(222)、低温再热器(15)、再热壁(12)和中压透平(221)，所述中压透平(221)分别连接所述喷射器(19)、高温再热器(14)和低压透平(220)，所述热罐(312)连接所述烟气吸收器(18)。

3.根据权利要求2所述的适应不同地理环境气候和负荷的超临界-跨临界二氧化碳燃煤发电系统，其特征在于，当环境温度为10-15℃时，第八三通阀门(508)的c口流量比例为0.58-1，第一三通阀门(501)的a出口流量比例为0.36-0.6；当环境温度为15-20℃时，第八三通阀门(508)的c出口流量比例为0.38-0.58，第一三通阀门(501)的a出口流量比例为0.24-0.36；当环境温度为20-25℃时，第八三通阀门(508)的c出口流量比例为0.44-0.62，第一三通阀门(501)的a出口流量比例为0.27-0.46；当环境温度为25-30℃时，第八三通阀门(508)的c出口流量比例为0.62-0.63，第一三通阀门(501)的a出口流量比例为0.46-0.47；当环境温度大于30℃时，第八三通阀门(508)的c出口流量比例大于0.63，第一三通阀门(501)的a出口流量比例大于0.47。

4.根据权利要求2所述的适应不同地理环境气候和负荷的超临界-跨临界二氧化碳燃煤发电系统，其特征在于，

当环境温度低于20℃时，所述循环子系统(2)还包括有冷却池(200)，所述主流工质泵(215)设置在冷却池(200)中，第十一三通阀门(511)的b口、第十三通阀门(510)的a口和第九三通阀门(509)的b口均为关闭状态。

5.根据权利要求2或3或4所述的适应不同地理环境气候和负荷的超临界-跨临界二氧化碳燃煤发电系统，其特征在于，当环境温度低于20℃时，第十二三通阀门(512)的a口关闭，第三三通阀门(503)的b口关闭，第五三通阀门(505)的a、b、c口全部关闭，第六三通阀门(506)的a口关闭，第四三通阀门(504)的a、b、c口全打开，第七三通阀门(507)的b口关闭；当环境温度高于20℃时，第十二三通阀门(512)的b进口关闭，第三三通阀门(503)的c口关闭，第五三通阀门(505)的a、b、c口全打开；第六三通阀门(506)的c口关闭，第四三通阀门(504)的a、b、c口全关闭，第七三通阀门(507)的a口关闭。

6.根据权利要求1所述的适应不同地理环境气候和负荷的超临界-跨临界二氧化碳燃煤发电系统，其特征在于，当所述制冷子系统只采用采用热电制冷装置(4)时，所述循环子系统(2)还包括有第十四三通阀门(601)、第十五三通阀门(602)、第十六三通阀门(603)、第十七三通阀门(604)、第十八三通阀门(605)、第十九三通阀门(606)、第二十三通阀门(607)、第二十一三通阀门(608)和第二十二三通阀门(609)；

低压透平(220)的出口连接第十四三通阀门(601)的b口，第十四三通阀门(601)的a口依次连接旁路回热器(201)和第十五三通阀门(602)的c口，第十四三通阀门(601)的c口依次连接高温回热器(203)、低温回热器(205)和第十五三通阀门(602)的b口，第十五三通阀门(602)的c口依次连接热端储热模块(401)和第十六三通阀门(603)的c口，第十六三通阀门(603)的b口依次连接冷却器(208)和第十七三通阀门(604)的a口，第十六三通阀门(603)的a口依次连接再压缩机(219)和第二十二三通阀门(609)的b口，第十七三通阀门(604)的c口依次连接冷端储冷模块(403)和第十八三通阀门(605)的b口，第十七三通阀门(604)的b口依次连接一级主压缩机(217)、旁路预热器(216)、二级主压缩机(218)和第二十一三通阀门(608)的a口，第十八三通阀门(605)的a口依次连接主流工质泵(215)和第二十一三通阀门(608)的b口，第十八三通阀门(605)的c口依次连接支流流工质泵(213)和第十九三通阀门(606)的c口，第十九三通阀门(606)的a口连接第二十三通阀门(607)的b口，第十九三通阀门(606)的b口依次连接旁路预热器(216)和第二十三通阀门(607)的a口，第二十三通阀门(607)的c口依次连接旁路回热器(201)、省煤器(16)和喷射器(19)，第二十一三通阀门(608)的c口依次连接低温回热器(205)和第二十二三通阀门(609)的c口，第二十二三通阀门(609)的a口依次连接高温回热器(203)、冷却壁(11)、过热器(13)、高压透平(222)、低温再热器(15)、再热壁(12)和中压透平(221)，所述中压透平(221)分别连接所述喷射器(19)、高温再热器(14)和低压透平(220)的入口；所述热端储热模块(401)连接所述烟气吸收器(18)。

7.根据权利要求6所述的适应不同地理环境气候和负荷的超临界-跨临界二氧化碳燃煤发电系统，其特征在于，

对于第十七三通阀门(604)：工质从第十七三通阀门(604)的a口流入，第十七三通阀门(604)的b、c口流出；当环境温度低于15℃时，第十七三通阀门(604)的c出口流量比例为1；环境温度为15-20℃时，第十七三通阀门(604)的c出口流量比例为0.96-1；环境温度为20-25℃时，第十七三通阀门(604)的c出口流量比例为0.56-0.96；环境温度为25-30℃时，第十七三通阀门(604)的c出口流量比例为0.53-0.56；环境温度大于30℃时，第十七三通阀门(604)的c出口流量比例低于0.53；

对于第十八三通阀门(605)：工质从第十八三通阀门(605)的b口流入，第十八三通阀门(605)的a、c口流出；当环境温度低于20℃时，第十八三通阀门(605)的c出口流量比例为0.5；当环境温度高于20℃时，第十八三通阀门(605)的c出口流量比例为1；

对于第十四三通阀门(601)：工质从第十四三通阀门(601)的b口流入，第十四三通阀门(601)的a、c口流出，当环境温度低于10℃时，第十四三通阀门(601)的a出口流量比例低于0.3；当环境温度为10-15℃时，第十四三通阀门(601)的a出口流量比例为0.3-0.31；当环境温度为15-20℃时，第十四三通阀门(601)的c出口流量比例为0.31；当环境温度为20-25℃时，第十四三通阀门(601)的c出口流量比例为0.31-0.37；当环境温度为25-30℃时，第十四三通阀门(601)的c出口流量比例为0.37-0.4；环境温度大于35℃时，第十四三通阀门(601)的c出口流量比例低于0.4。

8.根据权利要求6或7所述的适应不同地理环境气候和负荷的超临界-跨临界二氧化碳燃煤发电系统，其特征在于，环境温度低于20℃时，第二十三通阀门(607)的a口和第二十一三通阀门(608)的a口关闭，第十九三通阀门(606)的b出口关闭；当环境温度高于20℃时，第二十一三通阀门(608)的b口关闭。

9.根据权利要求1所述的适应不同地理环境气候和负荷的超临界-跨临界二氧化碳燃煤发电系统，其特征在于，当所述制冷子系统同时采用libr吸收式制冷装置(3)和热电制冷装置(4)时，所述循环子系统(2)还包括有第二十三三通阀门(202)、第二十四三通阀门(209)、第二十五三通阀门(313)、第二十六三通阀门(314)、第二十七三通阀门(207)、第二十八三通阀门(204)、第二十九三通阀门(210)、第三十三通阀门(206)、第三十一三通阀门(311)、第三十二三通阀门(310)、第三十三三通阀门(214)、第三十四三通阀门(212)、第三十五三通阀门(211)、第三十六三通阀门(405)和第三十七三通阀门(406)；

所述低压透平(220)的出口连接第二十三三通阀门(202)的b口，所述第二十三三通阀门(202)的a口依次连接所述旁路回热器(201)和第二十四三通阀门(209)的a口，所述第二十三三通阀门(202)的c口依次连接所述高温回热器(203)、低温回热器(205)和第二十四三通阀门(209)的b口，所述第二十四三通阀门(209)的c口连接第二十五三通阀门(313)的b口，所述第二十五三通阀门(313)的c口依次连接所述热罐(312)和第二十六三通阀门(314)的c口，所述第二十五三通阀门(313)的a口依次连接所述热端储热模块(401)和第二十六三通阀门(314)的a口，所述第二十六三通阀门(314)的b口连接第二十七三通阀门(207)的c口，所述第二十七三通阀门(207)的a口依次连接所述再压缩机(219)和第二十八三通阀门(204)的b口，所述第二十七三通阀门(207)的b口依次连接所述冷却器(208)和第二十九三通阀门(210)的a口，所述第二十九三通阀门(210)的b口依次连接所述一级主压缩机(217)、旁路预热器(216)、二级主压缩机(218)、第三十三通阀门(206)的a口，所述第二十九三通阀门(210)的c口依次连接第三十一三通阀门(311)的a、c口、所述冷罐(309)、第三十二三通阀门(310)的a、b口、第三十三三通阀门(214)的b、c口、支流工质泵(213)、第三十四三通阀门(212)的c、b口、旁路预热器(216)、第三十五三通阀门(211)a、c口、旁路回热器(201)、省煤器(16)和喷射器(19)；所述第三十一三通阀门(311)的b口依次连接所述冷端储冷模块(403)和第三十二三通阀门(310)的c口，所述第三十三三通阀门(214)的a口依次连接所述主流工质泵(215)和第三十三通阀门(206)的b口，所述第三十三通阀门(206)的c口依次连接低温回热器(205)、再压缩机(219)和第二十八三通阀门(204)的c口，所述第二十八三通阀门(204)的a口依次连接所述高温回热器(203)、冷却壁(11)、过热器(13)、低压透平(222)、低温再热器(15)、再热壁(12)和中压透平(221)，所述中压透平(221)分别连接所述喷射器(19)、高温再热器(14)和低压透平(220)的入口；第三十六三通阀(405)和第三十七三通阀(406)的b口分别连接烟气吸收器(18)的输出口和输入口，第三十六三通阀(405)的a、c口分别连接热端储热模块(401)和热罐(312)的输入口，第三十七三通阀(406)的a、c口分别连接所述热端储热模块(401)和热罐(312)的输出口。

10.根据权利要求9所述的适应不同地理环境气候和负荷的超临界-跨临界二氧化碳燃煤发电系统，其特征在于，

当环境温度高于20℃时，截止第三十三通阀门(206)的b口、第三三通阀门(313)的a口、第四三通阀门(314)的a口、第九三通阀门(311)的b口、第十三通阀门(310)的c口、第十四三通阀门(405)的a口和第十五三通阀门(406)的a口；当环境温度低于于20℃时，截止第三十五三通阀门(211)的a口、第三十四三通阀门(212)的b口、第三十三通阀门(206)的a口、第三三通阀门(313)的c口、第四三通阀门(314)的c口、第九三通阀门(311)的c口、第十三通阀门(310)的a口、第十四三通阀门(405)的c口和第十五三通阀门(406)的c口；

对于第二十九三通阀门(210)：工质从第二十九三通阀门(210)的a口流入，第二十九三通阀门(210)的b、c口流出，当环境温度低于15℃时，第二十九三通阀门(210)c口流量比例为1；环境温度为15-20℃时，第二十九三通阀门(210)的c口流量比例为0.96-1；环境温度为20-25℃时，第二十九三通阀门(210)的c口流量比例为0.60-0.96；环境温度为25-30℃时，第二十九三通阀门(210)的c口流量比例为0.62-0.63；环境温度大于35℃时，第二十九三通阀门(210)的c口流量比例大于0.63；

对于第三十三三通阀门(214)：工质从第三十三三通阀门(214)的b口流入，第三十三三通阀门(214)的a、c口流出，当环境温度低于20℃时，第三十三三通阀门(214)的c口流量比例为0.5；当环境温度高于20℃时，第三十三三通阀门(214)的c口流量比例为1；

对于第二十三三通阀门(202)：工质从第二十三三通阀门(202)的b口流入，第二十三三通阀门(202)的a、c口流出，当环境温度低于25℃时，第二十三三通阀门(202)的a口流量比例为0.5；当环境温度为25-30℃时，第二十三三通阀门(202)的a口流量比例为0.46-0.50；环境温度大于30℃时，第二十三三通阀门(202)的c口流量比例大于0.47。

技术总结
本发明公开一种适应不同地理环境气候和负荷的超临界‑跨临界二氧化碳燃煤发电系统，包括锅炉子系统、循环子系统和制冷子系统，所述制冷子系统采用LiBr吸收式制冷装置和/或热电制冷装置。本发明可根据环境温度选择制冷系统，耦合吸收式制冷和热电制冷的优点，解决不同气候环境下四季变化引发的环境温度变化，并导致工质增压方式的改变问题；提高锅炉低温烟气余热和循环冷却器低温CO2余热利用率，实现提高锅炉和循环效率，降低系统损耗的目标；提出应对地理位置气候不同引发的系统安全高效运行的三种不同运行系统；提出两种不同的锅炉布局结构，分别应对系统负荷的不同引起的效率经济性问题。

技术研发人员：罗向龙;陈玮;梁颖宗;陈健勇;杨智;陈颖
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：2021.04.27
技术公布日：2021.08.24