一種采用注氫燃燒混合式加熱的超高溫蒸汽動力循環系統，采用兩級注氫燃燒混合式加熱器取代電廠鍋爐系統，以純氫為燃料，純氧為助燃劑，從給水預熱系統來的高壓給水噴入第一級注氫燃燒混合式加熱器，吸收氫氧燃燒釋放的熱量并與燃燒產物混合形成高溫高壓的蒸汽，然后送入汽輪機高壓缸膨脹做功后，返回至第二級注氫燃燒混合式加熱器，通過氫氧燃燒和混合加熱，得到高溫再熱蒸汽，進而將再熱蒸汽送入汽輪機中、低壓缸繼續膨脹做功，低壓缸排汽送入凝汽器凝結成水再返回至給水預熱系統，本發明專利技術使蒸汽系統得到簡化，節省了高溫金屬材料，并能使蒸汽初溫提高到700℃以上，極大的提高了蒸汽動力循環的發電效率。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于蒸汽動力循環發電
，特別設及一種采用注氨燃燒混合式加熱 的超高溫蒸汽動力循環系統。
技術介紹
目前火電廠的常規火電機組大多采用基于朗肯循環基本原理的帶回熱和再熱的 蒸汽動力循環系統，新蒸汽的初溫初壓不斷提高，超臨界機組的新蒸汽壓力已經達到26MPa W上，溫度達到600°C，發電效率可達45%，而進一步研發的超高參數機組則希望將蒸汽初 溫提高到700°CW上，實現高達50%的發電效率。然而將蒸汽初溫提高到700°C并非易事， 高溫高壓的蒸汽對管道金屬材料性能要求極其嚴苛，龐大的鍋爐系統需要耗費大量的高性 能高溫金屬材料，造價昂貴。另外，由于在常規鍋爐中蒸汽和高溫煙氣隔著金屬壁面進行換 熱，中間有很大的熱阻，超高溫蒸汽對金屬壁溫冷卻效果很差，受熱面管道金屬溫度很高， 尤其是煙氣側金屬壁溫更高，如此惡劣的工作環境致使管道壽命縮短，機組整體可靠性不 佳。為了實現進一步提高蒸汽初參數的目標，在改良高溫金屬材料性能的同時，創新蒸汽換 熱方式，改善換熱器金屬部件工作環境也是提高系統穩定性的一個重要出路。 與此同時，IGCC(整體煤氣化聯合循環）發電因其零污染物排放的優越環保性能 成為未來煤電技術發展的另一個重要方向，而適用于IGCC的燃燒前C02捕集技術在眾多 C02捕集技術中具有顯著的低能耗優勢，是最有可能大規模實施的C02捕集方法。IGCC技 術首先通過氣化爐將煤氣化成合成氣，而合成氣的主要成分是C0和肥，燃燒前C02捕集技 術可通過水煤氣變換將C0與肥0反應生成肥和C02,C02被分離捕集W后，剩余的合成氣 燃料中的主要成分就是H2,因此，燃燒前C02捕集W后將得到大量的H2燃料。我國在天津 已經建成并投產了一座IGCC示范電廠，經過調試運行，已經取得了良好的效果，基于IGCC 的燃燒前C02捕集裝置也在該廠建成，即將投產。因此，一旦燃燒前C02捕集技術成熟，在 進行C02捕集之后，將產生大量的氨氣資源。氨氣作為一種高熱量無污染的高品質燃料，必 須采用最有效的利用手段才能發揮其價值。 目前還沒有報道顯示將火力發電廠蒸汽動力循環和IGCC(整體煤氣化聯合循環） 發電聯合起來。
技術實現思路
為了克服上述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種采用注氨燃燒混合式 加熱的超高溫蒸汽動力循環系統，適用于大型火力發電廠，可使蒸汽動力循環的蒸汽初溫 提高到700°cW上，機組發電效率提高到50%W上，可有效降低金屬壁面溫度，提升機組的 可靠性和穩定性。 為了達到上述目的，本專利技術采取的技術方案為： 一種采用注氨燃燒混合式加熱的超高溫蒸汽動力循環系統，包括汽輪機高壓缸1， 汽輪機高壓缸1、汽輪機中壓缸2和汽輪機低壓缸3依次串聯共軸布置并與發電機4連接， 汽輪機高壓缸1出口與第二級注氨燃燒混合式加熱器18蒸汽入口連接，第二級注氨燃燒混 合式加熱器18蒸汽出口與汽輪機中壓缸2蒸汽入口連接，汽輪機中壓缸2蒸汽出口與汽輪 機低壓缸3蒸汽入口連接，汽輪機低壓缸3蒸汽出口與凝汽器5蒸汽入口連接，凝汽器5熱 井與凝結水累6入口相連，凝結水累6出口與8#低壓加熱器7凝結水入口相連，8#低壓加 熱器7加熱蒸汽入口與汽輪機低壓缸3最后一級抽汽口連接，8#低壓加熱器7凝結水出口 與7#低壓加熱器8凝結水入口連接，7#低壓加熱器8加熱蒸汽入口與汽輪機低壓缸3倒數 第二級抽汽口連接，7#低壓加熱器8凝結水出口與6#低壓加熱器9凝結水入口連接，6#低 壓加熱器9加熱蒸汽入口與汽輪機低壓缸3第一級抽汽口連接，6#低壓加熱器9凝結水出 口與5#低壓加熱器10凝結水入口連接，5#低壓加熱器10加熱蒸汽入口與汽輪機中壓缸2 最末級抽汽口連接，5#低壓加熱器10凝結水出口與除氧器11凝結水入口連接，除氧器11 加熱蒸汽入口與汽輪機中壓缸2第二級抽汽口連接，除氧器11出口與給水累12入口連接， 給水累12出口與3#高壓加熱器13給水入口連接，3#高壓加熱器13加熱蒸汽入口與汽輪 機中壓缸2第一級抽汽口連接，3#高壓加熱器13給水出口與2#高壓加熱器14給水入口 連接，2#高壓加熱器14加熱蒸汽入口與汽輪機高壓缸1第二級抽汽口連接，2#高壓加熱器 14給水出口與1#高壓加熱器15給水入口連接，1#高壓加熱器15加熱蒸汽入口與汽輪機 高壓缸1第一級抽汽口連接，1#高壓加熱器15給水出口與第一級注氨燃燒混合式加熱器 16給水入口連接，第一級注氨燃燒混合式加熱器16出口與汽水分離器17蒸汽入口連接，汽 水分離器17疏水出口與除氧器11的疏水入口連接，汽水分離器17蒸汽出口與汽輪機高壓 缸1蒸汽入口連接，汽水分離器17蒸汽出口設蒸汽旁路與凝汽器5的蒸汽入口連接，第一 級注氨燃燒混合式加熱器16、第二級注氨燃燒混合式加熱器18氨氣入口與氨氣系統19連 接，第一級注氨燃燒混合式加熱器16、第二級注氨燃燒混合式加熱器18氧氣入口與氧氣系 統20連接，1#高壓加熱器15疏水出口與2#高壓加熱器14疏水入口相連，2#高壓加熱器 14疏水出口與3#高壓加熱器13疏水入口相連，3#高壓加熱器13疏水出口與除氧器11疏 水入口相連，從汽輪機來的抽汽加熱給水后形成的疏水經過逐級自流匯集至除氧器11 ;5# 低壓加熱器10疏水出口與6#低壓加熱器9疏水入口相連，6#低壓加熱器9疏水出口與7# 低壓加熱器8疏水入口相連，7#低壓加熱器8疏水出口與8#低壓加熱器7疏水入口相連， 8#低壓加熱器7疏水出口與凝汽器5疏水入口相連，從汽輪機來的抽汽加熱凝結水后形成 的疏水經過逐級自流匯集至凝汽器5。 所述的第一級注氨燃燒混合式加熱器16、第二級注氨燃燒混合式加熱器18氨氣 入口通過相應調閥與氨氣系統19連接，第一級注氨燃燒混合式加熱器16、第二級注氨燃燒 混合式加熱器18氧氣入口通過相應調閥與氧氣系統20連接。 所述第一級注氨燃燒混合式加熱器16、第二級注氨燃燒混合式加熱器18包括加 熱器外殼29,加熱器外殼29內部前段為燃燒區32,后段為混合區28,燃燒區32內壁面設有 水膜/汽膜孔25,燃燒區32出口和混合區28連通，在燃燒區32內發生氨氣和氧氣的燃燒 反應同時有水/蒸汽注入燃燒區32參混燃燒，燃燒產物蒸汽從燃燒區32出來進入混合區 28,與其余給水/蒸汽混合換熱，形成均質高溫蒸汽。 本專利技術有益的效果為： 1、本專利技術省去了火力發電廠龐大的鍋爐裝置，取而代之的是兩級注氨燃燒混合式 加熱器，管路流程大大縮短，可使蒸汽動力系統布局更加緊湊，減少管道金屬耗量，減少汽 水流程阻力損失。 2、通過注氨燃燒混合加熱，可W在不提高換熱器金屬壁溫的條件下使蒸汽動力循 環的新蒸汽溫度從目前的560~600°C提升至700°CW上，使蒸汽動力循環的效率由40~ 45%提局到50%W上，大大提局火電廠的發電效率。 3、由于注氨燃燒混合式加熱器采用氨氧配比燃燒，生成的產物只有水，燃燒產物 直接與給水或蒸汽進行混合加熱，運樣省去了分隔式換熱器的金屬壁面熱阻，換熱速率提 高。同時由于可W采用水膜或汽膜孔25冷卻，使燃燒器金屬避免在高溫惡劣環境下工作， 金屬壽命延長，因此可W節省昂貴的高性能高溫金屬材料，降低系統造價。 4、第二級注氨燃燒混合式加熱器18作為蒸汽的再熱器，在機組啟動階本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種采用注氫燃燒混合式加熱的超高溫蒸汽動力循環系統，包括汽輪機高壓缸(1)，汽輪機高壓缸(1)、汽輪機中壓缸(2)和汽輪機低壓缸(3)依次串聯共軸布置并與發電機(4)連接，其特征在于：汽輪機高壓缸(1)出口與第二級注氫燃燒混合式加熱器(18)蒸汽入口連接，第二級注氫燃燒混合式加熱器(18)蒸汽出口與汽輪機中壓缸(2)蒸汽入口連接，汽輪機中壓缸(2)蒸汽出口與汽輪機低壓缸(3)蒸汽入口連接，汽輪機低壓缸(3)蒸汽出口與凝汽器(5)蒸汽入口連接，凝汽器(5)熱井與凝結水泵(6)入口相連，凝結水泵(6)出口與8#低壓加熱器(7)凝結水入口相連，8#低壓加熱器(7)加熱蒸汽入口與汽輪機低壓缸(3)最后一級抽汽口連接，8#低壓加熱器(7)凝結水出口與7#低壓加熱器(8)凝結水入口連接，7#低壓加熱器(8)加熱蒸汽入口與汽輪機低壓缸(3)倒數第二級抽汽口連接，7#低壓加熱器(8)凝結水出口與6#低壓加熱器(9)凝結水入口連接，6#低壓加熱器(9)加熱蒸汽入口與汽輪機低壓缸(3)第一級抽汽口連接，6#低壓加熱器(9)凝結水出口與5#低壓加熱器(10)凝結水入口連接，5#低壓加熱器(10)加熱蒸汽入口與汽輪機中壓缸(2)最末級抽汽口連接，5#低壓加熱器(10)凝結水出口與除氧器(11)凝結水入口連接，除氧器(11)加熱蒸汽入口與汽輪機中壓缸(2)第二級抽汽口連接，除氧器(11)出口與給水泵(12)入口連接，給水泵(12)出口與3#高壓加熱器(13)給水入口連接，3#高壓加熱器(13)加熱蒸汽入口與汽輪機中壓缸(2)第一級抽汽口連接，3#高壓加熱器(13)給水出口與2#高壓加熱器(14)給水入口連接，2#高壓加熱器(14)加熱蒸汽入口與汽輪機高壓缸(1)第二級抽汽口連接，2#高壓加熱器(14)給水出口與1#高壓加熱器(15)給水入口連接，1#高壓加熱器(15)加熱蒸汽入口與汽輪機高壓缸(1)第一級抽汽口連接，1#高壓加熱器(15)給水出口與第一級注氫燃燒混合式加熱器(16)給水入口連接，第一級注氫燃燒混合式加熱器(16)出口與汽水分離器(17)蒸汽入口連接，汽水分離器(17)疏水出口與除氧器(11)的疏水入口連接，汽水分離器(17)蒸汽出口與汽輪機高壓缸(1)蒸汽入口連接，汽水分離器(17)蒸汽出口設蒸汽旁路與凝汽器(5)的蒸汽入口連接，第一級注氫燃燒混合式加熱器(16)、第二級注氫燃燒混合式加熱器(18)氫氣入口與氫氣系統(19)連接，第一級注氫燃燒混合式加熱器(16)、第二級注氫燃燒混合式加熱器(18)氧氣入口與氧氣系統(20)連接，1#高壓加熱器(15)疏水出口與2#高壓加熱器(14)疏水入口相連，2#高壓加熱器(14)疏水出口與3#高壓加熱器(13)疏水入口相連，3#高壓加熱器(13)疏水出口與除氧器(11)疏水入口相連，從汽輪機來的抽汽加熱給水后形成的疏水經過逐級自流匯集至除氧器(11)；5#低壓加熱器(10)疏水出口與6#低壓加熱器(9)疏水入口相連，6#低壓加熱器(9)疏水出口與7#低壓加熱器(8)疏水入口相連，7#低壓加熱器(8)疏水出口與8#低壓加熱器(7)疏水入口相連，8#低壓加熱器(7)疏水出口與凝汽器(5)疏水入口相連，從汽輪機來的抽汽加熱凝結水后形成的疏水經過逐級自流匯集至凝汽器(5)。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳新明，閆姝，史紹平，王保民，許世森，
申請(專利權)人：中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司，中國華能集團公司，
類型：發明
國別省市：北京;11
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