S-CO2低温回热系统中避免温度内部夹点问题的方法与流程

本发明涉及s-co2燃煤发电，具体涉及一种s-co2低温回热系统中避免温度内部夹点问题的方法。

背景技术：

1、传统燃煤发电系统采用以蒸汽为工质的朗肯循环，但是由于循环特性与材料限制，电厂效率很难进一步提高。超临界二氧化碳(s-co2)动力循环具有高效紧凑的优势，有望取代传统的蒸汽动力循环。现有的s-co2燃煤发电系统的锅炉排烟温度一般约为120℃，有进一步降低的趋势。

2、以往关于s-co2燃煤发电系统的研究大都基于热力学优化，以提高锅炉效率和电厂效率为目标，缺少对技术经济性的优化。针对现有研究缺少对技术经济性的优化的现象，有的专家学者以s-co2燃煤发电系统低温余热回收为目标，进行s-co2燃煤发电系统构型优化，进而以技术经济性最优(度电成本最低)为目标优化系统参数，分析各改进构型的可行性。其中，现有的改进构型包括在基础构型基础上加入低温省煤器，然后将主压缩机出口工质分流出一部分至低温省煤器加热，以此冷却锅炉尾部烟气；在系统中加入辅助空预器；将锅炉尾部烟道分为两部分：一部分烟气用来加热空气，另一部分用来加热低温省煤器中的s-co2工质。上述改进只针对提升锅炉效率以及进行锅炉尾部烟道余热利用，但进出低温回热器的超临界二氧化碳处于拟临界区，由于超临界二氧化碳定压比热在拟临界区变化剧烈，所以可能会导致s-co2燃煤发电系统在低温回热器中出现内部夹点问题。如果夹点出现在换热器中部，将有可能导致换热器尺寸增大、换热效率恶化等不利情况，增大了换热器设计的复杂程度。这种由于冷热流体最小温差出现在换热器中部而导致的换热恶化问题称为夹点问题。

3、此外，现有的s-co2燃煤发电系统中，虽然通过分流再压缩措施解决了一部分低温回热器中可能会出现内部夹点问题，但在分流后的低温回热器中仍可能会出现内部夹点问题，所以仍需要采取措施解决分流再压缩后低温回热器中的内部夹点问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种s-co2低温回热系统中避免温度内部夹点问题的方法。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下。

3、s-co2低温回热系统中避免温度内部夹点问题的方法，所述s-co2低温回热系统包括低温回热器，所述低温回热器内具有高压管束和低压管束，所述高压管束内流入第一流体，所述低压管束内流入第二流体，所述高压管束的入口端的温度低于所述低压管束的入口端的温度；该方法包括：

4、对所述低温回热器内的所述第一流体进行中间分流，使所述低温回热器内的所述第一流体的热容流率保持小于所述第二流体的热容流率。

5、进一步，所述s-co2低温回热系统还包括控制阀门，所述高压管束的出口端设置有多根分流管束，每根所述分流管束的一端均连接所述高压管束靠近其出口端的相应区段，每根所述分流管束的另一端均与所述控制阀门连接。

6、更进一步，每根所述分流管束的截面尺寸均不同。

7、更进一步，所述控制阀门上均设置有多个控制单元，每个所述控制单元均与其对应的分流管束的一端连接，每个所述控制单元均能够用于控制与其对应的分流管束的开度。

8、更进一步，针对一根所述分流管束或者多根所述分流管束的截面尺寸进行选择，以及通过相应的控制单元对与其对应的分流管束的开度进行控制，验证所述低温回热器内分流后的所述第一流体的热容流率保持小于所述第二流体的热容流率。

9、进一步，所述第一流体为超临界二氧化碳，所述第二流体为超临界二氧化碳。

10、更进一步，所述s-co2低温回热系统还包括再压缩机、主压缩机、低温省煤器、锅炉和高温回热器；

11、所述低温省煤器设置于所述锅炉的尾部烟道内；所述低温回热器通过管线i与所述主压缩机的出口端连接，所述低温回热器通过管线ii与所述高温回热器的出口端连接；所述低温回热器通过管线iii与所述高温回热器的入口端连接；

12、所述控制阀门通过管线iv与所述低温省煤器的入口端连接，所述低温省煤器的出口端连接管线v，所述再压缩机的出口端连接管线vi，所述管线v与所述管线vi均与所述管线iii连接。

13、更进一步，该方法具体包括：

14、所述主压缩机内的所述第一流体经管线i流入所述低温回热器的所述高压管束内，在所述低温回热器的入口端分流出相应的第一流体流入对应的分流管束，通过控制阀门控制对应分流管束的开度，使所述低温回热器内的所述第一流体的热容流率保持小于所述第二流体的热容流率；

15、分流出的第一流体经管线iv流入低温省煤器后，再流入管线v；

16、所述再压缩机内的第一流体流入管线vi；

17、所述低温回热器内余下的第一流体流入管线iii，并与管线v内的第一流体及管线vi内的第一流体，在管线iii内汇合，然后流入所述高温回热器；

18、所述高温回热器内经换热后的第一流体经管线ii流入所述低温回热器，最后经预冷器流入所述再压缩机。

19、本发明的有益效果：

20、1、本发明通过低温回热器中间分流的方式，解决了低温回热器中可能会出现的内部夹点问题，并将分流出去的冷流体通过低温省煤器在锅炉中吸收烟气余热，一方面使得分流后的流体与从低温回热器出口流出的流体汇合时温度得以匹配，另一方面则起到了节能的作用。本发明结构简单，在不影响工艺的前提下解决了低温回热器中可能会出现的内部夹点问题。

21、2、本发明通过对低温回热器第一流体采用中间分流措施使得第一流体和第二流体的热容流率匹配，从而避免低温回热器内部出现内部夹点问题。

22、3、本发明通过选择不同截面分流管束以及控制阀门的开度可以适配通过低温回热器不同流量的第一流体和第二流体的热容流率不匹配的工况。

23、4、本发明中分流出去的第一流体流经低温省煤器，有利于锅炉烟气的余热回收。

技术特征：

1.s-co2低温回热系统中避免温度内部夹点问题的方法，所述s-co2低温回热系统包括低温回热器(1)，所述低温回热器(1)内具有高压管束(11)和低压管束(12)，所述高压管束(11)内流入第一流体，所述低压管束(12)内流入第二流体，所述高压管束(11)的入口端的温度低于所述低压管束(12)的入口端的温度；其特征在于，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的s-co2低温回热系统中避免温度内部夹点问题的方法，其特征在于，所述s-co2低温回热系统还包括控制阀门(2)，所述高压管束(11)的出口端设置有多根分流管束(13)，每根所述分流管束(13)的一端均连接所述高压管束(11)靠近其入口端的相应区段，每根所述分流管束(13)的另一端均与所述控制阀门(2)连接。

3.根据权利要求2所述的s-co2低温回热系统中避免温度内部夹点问题的方法，其特征在于，每根所述分流管束(13)的截面尺寸均不同。

4.根据权利要求3所述的s-co2低温回热系统中避免温度内部夹点问题的方法，其特征在于，所述控制阀门(2)上均设置有多个控制单元(21)，每个所述控制单元(21)均与其对应的分流管束(13)的一端连接，每个所述控制单元(21)均能够用于控制与其对应的分流管束(13)的开度。

5.根据权利要求4所述的s-co2低温回热系统中避免温度内部夹点问题的方法，其特征在于，针对一根所述分流管束(13)或者多根所述分流管束(13)的截面尺寸进行选择，以及通过相应的控制单元(21)对与其对应的分流管束(13)的开度进行控制，验证所述低温回热器(1)内分流后的所述第一流体的热容流率保持小于所述第二流体的热容流率。

6.根据权利要求1所述的s-co2低温回热系统中避免温度内部夹点问题的方法，其特征在于，所述第一流体为超临界二氧化碳，所述第二流体为超临界二氧化碳。

7.根据权利要求2所述的s-co2低温回热系统中避免温度内部夹点问题的方法，其特征在于，所述s-co2低温回热系统还包括再压缩机(3)、主压缩机(4)、低温省煤器(5)、锅炉(6)和高温回热器(7)；

8.根据权利要求7所述的s-co2低温回热系统中避免温度内部夹点问题的方法，其特征在于，该方法具体包括：

技术总结本发明涉及一种S‑CO<subgt;2</subgt;低温回热系统中避免温度内部夹点问题的方法，S‑CO<subgt;2</subgt;低温回热系统包括低温回热器，低温回热器内具有高压管束和低压管束，高压管束内流入第一流体，低压管束内流入第二流体，高压管束的入口端的温度低于低压管束的入口端的温度；该方法包括：对低温回热器内的第一流体进行中间分流，使低温回热器内的第一流体的热容流率保持小于第二流体的热容流率。本发明通过低温回热器中间分流的方式，解决了低温回热器中可能会出现的内部夹点问题，并将分流出去的冷流体通过低温省煤器在锅炉中吸收烟气余热，一方面使得分流后的流体与从低温回热器出口流出的流体汇合时温度得以匹配，另一方面则起到了节能的作用。技术研发人员：王超,叶茂菁,王研凯,王利民,高军,车得福,樊海龙,郭亚龙,全向,孙兴业受保护的技术使用者：内蒙古电力（集团）有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司技术研发日：技术公布日：2024/1/11