[实用新型]一种与CO2循环和燃煤电站耦合的垃圾焚烧发电系统

说明书

本实用新型公开了一种与CO₂循环和燃煤电站耦合的垃圾焚烧发电系统,该系统包括：垃圾焚烧系统、CO₂循环发电系统和燃煤发电系统。其中，CO₂循环发电系统采用超临界CO₂布雷顿循环发电，该系统利用垃圾焚烧烟气在余热锅炉过热器中加热CO₂工质，即作为CO₂循环的热源，并将燃煤发电系统的凝结水用于冷却CO₂工质，即作为CO₂循环的冷源；燃煤发电系统的部分给水进入余热锅炉的省煤器和蒸发器吸收烟气热量，出口饱和蒸汽与燃煤发电系统的抽汽混合作为高压加热器的热源；燃煤发电系统的给水/凝结水分级加热垃圾焚烧炉的一二次风。本实用新型通过垃圾焚烧系统、CO₂循环发电系统和燃煤发电系统的集成，提高了垃圾焚烧所产生热量的利用效率，增加了系统的总发电功率。

技术领域

本实用新型属于垃圾焚烧发电技术领域，特别涉及一种与CO₂循环和燃煤电站耦合的垃圾焚烧发电系统。

背景技术

近年来，随着我国社会经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，“垃圾围城”现象日益严峻，如何安全，无害化处理垃圾已成为我国目前发展所面临的主要问题之一。垃圾焚烧是垃圾处理的一种主要方式，其焚烧释放的热量可用来发电、供热、供冷等，具有减量化、无害化、资源化等优点。“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划指出，2020年底我国城市生活垃圾无害化处理率要高于95%，其中垃圾焚烧处理将占无害化处理总能力50%以上。因此，推进垃圾资源化利用，大力发展垃圾焚烧发电是我国垃圾处理行业今后发展的重点之一。然而，垃圾焚烧发电机组的发电效率约为18%~25%，远低于燃煤发电系统发电机组可达到的38%~50%的效率范围。由此，对垃圾焚烧发电系统与大型燃煤发电系统和临界CO₂循环发电系统进行集成，有望实现垃圾焚烧所产生热量的高效利用，进而解决垃圾焚烧发电厂效率偏低的问题。

常规燃煤发电是一种大型化、规模化、高效化的发电方式，其单位投资成本较低，是垃圾焚烧发电厂的单位投资的1/4左右。根据中国电力企业联合会发布的2018年全国电力统计数据，火电机组的总装机容量已达到1143.67 GW，其满足了超过70%的全国电力需求，并且根据预测，火电机组将继续承担超过50%的电力需求直到2030年。

超临界CO₂布雷顿循环具有高效、环保等优点，被视为未来发电的主要发展方向之一，其在核能及太阳能领域的研究较多，但在常规燃煤发电与垃圾焚烧发电领域的研究较少。超临界CO₂布是一种理想工质，其成本低、不可燃、无腐蚀性且化学性质不活泼。当高温热源温度在600℃左右时，超临界CO₂布雷顿循环的发电效率可达到的40%。并且，在中等压力（8~20MPa）和中等温度（200℃~650℃）下，超临界CO₂布雷顿循环的效率高于水蒸气朗肯循环。超临界CO₂布雷顿循环核系统心设备结构简单，可模块化制造，电站的制造成本和运行成本较低。另外，由于超临界CO₂密度较大，相应的涡轮机械尺寸较小，系统结构紧凑。

而现有的垃圾焚烧发电系统规模小，发电效率偏低，但其发电系统完备程度高，设备配置齐全，配有垃圾焚烧炉、汽轮机、发电机、烟气处理装置等一系列设备，以致垃圾焚烧发电厂投资成本高，建成后的运行与维护成本更是巨大。因此，对垃圾焚烧发电系统与大型燃煤发电系统和CO₂循环发电系统进行系统集成，可节省垃圾焚烧系统的汽轮机、回热系统及烟囱等设备的投资与运行维护费用，并可高效利用垃圾焚烧所产生热量。

发明内容

根据背景技术中所提到的问题，本实用新型提供了一种与CO₂循环和燃煤电站耦合的垃圾焚烧发电系统，其特征是：包括垃圾焚烧系统、燃煤发电系统和CO₂循环发电系统，其中CO₂循环发电系统即超临界CO₂布雷顿循环发电系统。