一种超超临界燃煤发电机组的制作方法

本实用新型涉及发电技术领域，特别是涉及一种超超临界燃煤发电机组。

背景技术：

燃煤发电是我国主要的供电方式之一，并且在当前及今后相当长一段时期内仍将占据最大的发电量份额，但是，燃煤发电正面临提质增效和转型发展的严峻形势。长远来看，为了满足二氧化碳排放的要求，一方面需要加快研制更高参数的机组，即下一代700℃等级超超临界机组，但是，这一技术路线需要大量采用昂贵的镍基高温合金，机组成本非常高；另一方面仍需要不断改进和提升现有的600℃等级的超超临界机组。

现有的改进超超临界机组的方法有多种，包括采用先进的二次再热技术、汽轮机分轴高低位布置以及其他的各种节能降耗措施，可使机组的发电效率显著提高。但是，进一步提升机组效率的也遇到技术瓶颈。有鉴于此，本领域的技术人员致力于开发一种新的改进型超超临界机组，在现有的水平上，再次提高机组的发电效率。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型要解决的技术问题是提供一种新型超超临界燃煤发电机组，进一步提高机组的发电效率。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种超超临界燃煤发电机组，包括锅炉、超超临界蒸汽布雷顿循环及超超临界蒸汽朗肯循环；

所述锅炉具有炉膛，所述炉膛内从下至上依次布置有一级过热器、三级过热器、二级再热器、二级过热器、一级再热器、省煤器，所述炉膛的四周布置有水冷壁；

所述超超临界蒸汽布雷顿循环包括压缩机、回热器、一级高压透平及中间换热器，所述压缩机的出口连接所述回热器的低温侧进口，所述回热器的低温侧出口连接所述水冷壁的进口，所述水冷壁的出口连接所述一级高压透平的进口，所述一级高压透平的出口连接所述回热器的高温侧进口，所述回热器的高温侧出口连接所述中间换热器的高温侧进口，所述中间换热器的高温侧出口连接所述压缩机的进口；

所述超超临界蒸汽朗肯循环包括凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器、一级高压透平、二级高压透平、中压透平、低压透平及凝汽器，所述凝结水泵的出口连接所述低压加热器的进口，所述低压加热器的出口连接所述除氧器的进口，所述除氧器的出口连接所述给水泵的进口，所述给水泵的出口连接所述高压加热器的进口，所述高压加热器的出口连接所述省煤器的进口，所述省煤器的出口连接所述中间换热器的低温侧进口，所述中间换热器的低温侧出口连接所述一级过热器的进口，所述一级过热器的出口连接所述二级过热器的进口，所述二级过热器的出口连接所述三级过热器的进口，所述三级过热器的出口连接所述一级高压透平的进口，所述一级高压透平的出口连接所述二级高压透平的进口，所述二级高压透平的出口连接所述一级再热器的进口，所述一级再热器的出口连接所述二级再热器的进口，所述二级再热器的出口连接所述中压透平的进口，所述中压透平的出口连接所述低压透平的进口，所述低压透平的出口连接所述凝汽器的工质进口，所述凝汽器的工质出口连接所述凝结水泵的进口。

可选的，所述锅炉为塔式锅炉。

可选的，所述水冷壁的材料为高合金铁素体钢或奥氏体不锈钢。

可选的，所述超超临界蒸汽布雷顿循环还包括第一发电机，所述第一发电机与所述压缩机相连。

可选的，所述一级高压透平、所述压缩机及所述第一发电机同轴布置。

可选的，所述超超临界蒸汽朗肯循环还包括第二发电机，所述第二发电机与所述低压透平相连。

可选的，所述二级高压透平、所述中压透平、所述低压透平及所述第二发电机同轴布置。

可选的，所述二级高压透平与所述高压加热器之间、所述中压透平与所述高压加热器之间、所述中压透平与所述除氧器之间、所述中压透平与所述低压加热器之间，所述低压透平与所述低压加热器之间均设有抽汽管道

与现有技术相比，本实用新型技术方案的超超临界燃煤发电机组具有如下有益效果：

1、在不提高超超临界机组参数的前提下，通过将超超临界布雷顿循环与超超临界朗肯循环相结合，一方面能够显著提升超超临界朗肯循环热效率，另一方面增大了经过一级高压透平的工质流量，使得一级高压透平的内效率提升，确保了超超临界布雷顿循环的高效率，最终使整个机组的循环热效率显著提高。

2、采用现有的超超临界机组的材料即可获得较高的发电效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例的超超临界燃煤发电机组的结构示意图；

其中：1—锅炉，2—水冷壁，3—一级过热器，4—三级过热器，5—二级再热器，6—二级过热器，7—一级再热器，8—省煤器，21—压缩机，22—回热器，23—一级高压透平，24—中间换热器，25—第一发电机，31—凝结水泵，32—低压加热器，33—除氧器，34—给水泵，35—高压加热器，36—二级高压透平，37—中压透平，38—低压透平，39—凝汽器，40—第二发电机。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型技术方案进行详细说明。

如图1所示，本实用新型实施例的超超临界燃煤发电机组主要由锅炉1、超超临界蒸汽布雷顿循环、超超临界蒸汽朗肯循环组成。

其中，锅炉1为常规燃煤电站锅炉1类型，在本实用新型实施例中，锅炉1为塔式锅炉1，锅炉1的炉膛四周布置有水冷壁2，水冷壁2材料为奥氏体不锈钢或高合金铁素体钢，炉膛内从下到上布置有一级过热器3、三级过热器4、二级再热器5、二级过热器6、一级再热器7、省煤器8。

超超临界蒸汽布雷顿循环包括压缩机21、回热器22、一级高压透平23及中间换热器24，压缩机21的出口连接回热器22的低温侧进口，回热器22的低温侧出口连接水冷壁2的进口，水冷壁2的出口连接一级高压透平23的进口，一级高压透平23的出口连接回热器22的高温侧进口，回热器22的高温侧出口连接中间换热器24的高温侧进口，中间换热器24的高温侧出口连接压缩机21的进口。

与压缩机21相连的还有第一发电机25，一级高压透平23、压缩机21及第一发电机25同轴布置。

超超临界蒸汽朗肯循环包括凝结水泵31、低压加热器32、除氧器33、给水泵34、高压加热器35、一级高压透平23、二级高压透平36、中压透平37、低压透平38及凝汽器39，凝结水泵31的出口连接低压加热器32的进口，低压加热器32的出口连接除氧器33的进口，除氧器33的出口连接给水泵34的进口，给水泵34的出口连接高压加热器35的进口，高压加热器35的出口连接省煤器8的进口，省煤器8的出口连接中间换热器24的低温侧进口，中间换热器24的低温侧出口连接一级过热器3的进口，一级过热器3的出口连接二级过热器6的进口，二级过热器6的出口连接三级过热器4的进口，三级过热器4的出口连接一级高压透平23的进口，一级高压透平23的出口连接二级高压透平36的进口，二级高压透平36的出口连接一级再热器7的进口，一级再热器7的出口连接二级再热器5的进口，二级再热器5的出口连接中压透平37的进口，中压透平37的出口连接低压透平38的进口，低压透平38的出口连接凝汽器39的工质进口，凝汽器39的工质出口连接凝结水泵31的进口。

与低压透平38相连的还有第二发电机40，二级高压透平36、中压透平37、低压透平38及第二发电机40同轴布置。

此外，二级高压透平36与高压加热器35之间、中压透平37与高压加热器35之间、中压透平37与除氧器33之间、中压透平37与低压加热器32之间，低压透平38与低压加热器32之间均设有抽汽管道，二级高压透平36和中压透平37为高压加热器35提供蒸汽，中压透平37为除氧器33和低压加热器32提供蒸汽，低压透平38为低压加热器32提供蒸汽。

需要说明的是，本实用新型技术方案所涉及的设备均为现有设备，在本实施例中，具体采用了如下设备：锅炉(塔式炉)，水冷壁(管式水冷壁)，一级过热器(管式过热器)，三级过热器(管式过热器)，二级再热器(管式再热器)，二级过热器(管式过热器)，一级再热器(管式再热器)，省煤器(管式省煤器)，压缩机(轴流式蒸汽压缩机)，回热器(印刷电路板换热器)，一级高压透平(高压汽轮机)，中间换热器(管壳式换热器)，第一发电机(三相交流异步发电机)，凝结水泵(离心泵)，低压加热器(管壳式换热器)，除氧器(热力式除氧器)，给水泵(离心泵)，高压加热器(管壳式换热器)，中压透平(中压汽轮机)，低压透平(低压汽轮机)，凝汽器(水冷凝汽器)，第二发电机(三相交流异步发电机)。

下面详细介绍本实用新型实施例的超超临界燃煤发电机组的工作过程：

在超超临界蒸汽布雷顿循环中，工质进入压缩机21增压，压缩机21出口的工质经回热器22吸收一级高压透平23排出工质的热量，然后进入水冷壁2吸收热量达到高温(在本实施例中，吸热至600℃/31mpa)，然后进入一级高压透平23膨胀做功，一级高压透平23排出的工质经回热器22释放热量，再经中间换热器24释放热量(在本实施例中，释放热量至360℃/18mpa)，再回到压缩机21。

在超超临界蒸汽循环中，采用常规的一次再热循环，凝结水泵31将水送入低压加热器32加热，再进入除氧器33，然后经给水泵34送入高压加热器35加热，再进入省煤器8加热，再进入中间换热器24加热，接着经一级过热器3、二级过热器6、三级过热器4加热至高温(600℃/31mpa)，进入一级高压透平23膨胀做功，再进入二级高压透平36膨胀做功，二级高压透平36排汽经一级再热器7、二级再热器5加热至600℃，再进入中压透平37做功，中压透平37排汽进入低压透平38做功，低压透平38排汽进入冷凝器冷凝。

在上述过程中，二级高压透平36和中压透平37为高压加热器35提供蒸汽，中压透平37为除氧器33和低压加热器32提供蒸汽，低压透平38为低压加热器32提供蒸汽。

采用效率为82％的压缩机21，效率为90％的一级高压透平23，则上述实施例的改进型超超临界机组额定工况的循环热效率比原来的30mpa/600℃/600℃超超临界机组提高约2个百分点，随着设备性能的进一步改善，上述实施例的热效率提升可接近3个百分点。

以上详细描述了本实用新型的具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。