基于S-CO2循环和ORC耦合的燃煤发电系统烟气余热深度利用方案研究

作者：郭源东; 孙恩慧^*; 徐进良; 刘广林; 王兆福; 刘国华

来源：中国科学 技术科学, 2023, 53(03): 375-384.

• S-CO2循环
• ORC
• 燃煤发电系统
• 烟气余热吸收
• 冷却器热量回收

多级压缩回热能够显著提升超临界二氧化碳(S-CO2)循环效率,然而当其应用于燃煤发电领域时,由于回热程度的提高,锅炉尾部烟气余热吸收困难.针对这一问题,本文构建了一次再热三级压缩S-CO2循环(TC+RH)和有机朗肯循环(R123)深度耦合的联合循环,通过优化系统与环境间的能量流动过程,逐步提高系统性能.首先通过ORC同时逐级吸收S-CO2循环冷却器与锅炉烟气热能,降低锅炉排烟温度、提高锅炉效率.在S-CO2循环主气参数为620°C/30 MPa时,排烟温度从132°C降低到123°C,系统发电效率从47.13%提升到47.24%.引入有机朗肯循环(ORC)构建的联合循环可以有效地吸收锅炉尾部烟道烟气余热,获得更高的锅炉效率从而使系统发电效率提高.进而在耦合ORC的基础上,充分利用S-CO2循环冷却器变温放热特点,通过空气与R123共同吸收冷却器内高温段热量,实现系统发电效率的进一步提高(47.24%～48.90%).本文为同时实现高效吸收锅炉尾部烟道烟气余热以及回收循环冷却器热量提供了有效的解决途径.

• 单位
  华北电力大学