[發(fā)明專利]一種富氧-煤氣化煙氣再熱聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110270369.0
• 申請(qǐng)日: 2011-09-13
• 公開（公告）號(hào): CN102305109A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付忠廣;楊天亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): F01K23/10
• 分類號(hào): F01K23/10
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化石燃料動(dòng)力循環(huán)發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種富氧-煤氣化煙氣再熱聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在能源價(jià)格連續(xù)上漲的時(shí)代，化石燃料特別是煤炭能源將在電力工業(yè)中長(zhǎng)期處于重要的地位。此外，化石燃料的主要燃燒產(chǎn)物CO₂未來(lái)要進(jìn)行處理。因此，電力行業(yè)一直在努力開發(fā)新型的化石燃料動(dòng)力循環(huán)，達(dá)到既高效又能實(shí)現(xiàn)CO₂捕獲的目的。聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)是提高動(dòng)力廠效率的重要選擇之一。基于上述概念，煤整體氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)用于將煤蘊(yùn)含的能量轉(zhuǎn)換為電能。IGCC技術(shù)首先將煤氣化，產(chǎn)生合成氣。然后在將合成氣燃燒之前將雜質(zhì)從合成氣中去除或?qū)⑽廴疚镛D(zhuǎn)化為可利用的副產(chǎn)品。這種方式可減少二氧化硫、固體顆粒和汞的排放。初級(jí)燃燒和生產(chǎn)所產(chǎn)生的附加熱量送到蒸汽動(dòng)力循環(huán)，類似于聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)。與傳統(tǒng)的煤粉燃燒技術(shù)相比，這種方式也可以提高效率。

眾所周知，在兩個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)之間對(duì)燃?xì)膺M(jìn)行再熱，整個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的吸熱平均溫度會(huì)升高。因而，燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的性能將得到改善。實(shí)踐中難以實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)之間使用熱交換器對(duì)煙氣進(jìn)行再熱，因?yàn)闊煔鉁囟忍摺１?a title="鉆瓜專利網(wǎng)">專利提出非熱表面再熱概念以解決這一問題。高壓燃?xì)廨啓C(jī)中的燃?xì)馔ㄟ^控制空分單元產(chǎn)生的高壓氧氣的流量?jī)H進(jìn)行部分燃燒。通過對(duì)再循環(huán)液化二氧化碳加壓混入高壓燃?xì)廨啓C(jī)控制高壓燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒溫度。高壓燃?xì)廨啓C(jī)出口的煙氣(包括未燃燒的燃?xì)?溫度和壓力降低。動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)高壓燃?xì)廨啓C(jī)出入口的煙氣壓力進(jìn)行優(yōu)化。在中壓燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室，需要供應(yīng)空分單元產(chǎn)生的中壓氧氣以完全燃燒燃?xì)狻Ｍㄟ^燃燒，在燃燒室的出口，煙氣溫度達(dá)到設(shè)計(jì)值。

由于系統(tǒng)配置的重要變化，煙氣再熱聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)的煙氣工況與傳統(tǒng)的聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)煙氣工況完全不同。變化之一為高壓燃?xì)廨啓C(jī)入口的燃?xì)鈮毫Γ細(xì)鈮毫υ礁邉?dòng)力系統(tǒng)的效率越高。高壓燃?xì)廨啓C(jī)入口的燃?xì)鈮毫赏_(dá)到350bar甚至更高。然而，這不會(huì)影響當(dāng)前燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)的主要構(gòu)造。唯一的變化是燃?xì)廨啓C(jī)的氣缸(外套)要加厚以適應(yīng)高的燃?xì)鈮毫ΑＤ壳肮ぷ髟谕粔毫λ降恼羝啓C(jī)可作為高壓燃?xì)廨啓C(jī)。當(dāng)前高壓蒸汽輪機(jī)的汽缸結(jié)構(gòu)可用于處理高壓燃?xì)狻o(wú)論如何，當(dāng)前燃?xì)廨啓C(jī)外套的絕熱和冷卻構(gòu)造應(yīng)仍然用于處理燃?xì)獾母邷亍?!-- SIPO -->

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種富氧-煤氣化煙氣再熱聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)。

一種富氧-煤氣化的具有二氧化碳捕獲能力的煙氣再熱聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)(附圖1)，高壓燃?xì)廨啓C(jī)3與中壓燃?xì)廨啓C(jī)4通過煙氣管道相連，中壓燃?xì)廨啓C(jī)4與余熱鍋爐8通過煙道相連，蒸汽輪機(jī)6與第三發(fā)電機(jī)16同軸相連，余熱鍋爐8和蒸汽輪機(jī)6與凝汽器7通過蒸汽通道依次相連，水泵17依次通過水管道與凝汽器7和余熱鍋爐8相連，空分單元9分別與氣化裝置11、高壓燃?xì)廨啓C(jī)3和中壓燃?xì)廨啓C(jī)4相連，二氧化碳?jí)嚎s與提純機(jī)13與高壓燃?xì)廨啓C(jī)3和余熱鍋爐8相連，氣化裝置11與合成氣凈化裝置18，合成氣凈化裝置18與燃料氣壓縮機(jī)12相連，液化二氧化碳泵19依次與二氧化碳?jí)嚎s與提純機(jī)13和高壓燃?xì)廨啓C(jī)3通過液化二氧化碳管道相連，高壓燃?xì)廨啓C(jī)3和燃料氣壓縮機(jī)12同軸與第一發(fā)電機(jī)14相連，中壓燃?xì)廨啓C(jī)4與第二發(fā)電機(jī)15同軸相連，蒸汽輪機(jī)6與發(fā)電機(jī)16同軸相連，來(lái)自空分單元9的高壓氧氣與來(lái)自液化二氧化碳泵再循環(huán)19的壓縮二氧化碳和來(lái)自燃料氣壓縮機(jī)12的高壓燃料氣一同進(jìn)入高壓燃?xì)廨啓C(jī)3進(jìn)行部分燃燒和部分膨脹。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的富氧-煤氣化煙氣再熱聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)具有高能效、低成本、低排放的優(yōu)點(diǎn)，比傳統(tǒng)的的具有二氧化碳捕獲能力的IGCC電廠凈熱效率提高4～5％，該系統(tǒng)具有二氧化碳捕獲功能，捕獲率可達(dá)90％。

附圖說(shuō)明

附圖1為富氧-煤氣化煙氣再熱聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)示意圖；

附圖中，3-高壓燃?xì)廨啓C(jī)相連、4-中壓燃?xì)廨啓C(jī)、6-蒸汽輪機(jī)、7-凝汽器、8-余熱鍋爐、9-空分單元、11-氣化裝置、13-二氧化碳?jí)嚎s和提純機(jī)、14-第一發(fā)電機(jī)、15-第二發(fā)電機(jī)、16-第三發(fā)電機(jī)、17-水泵、18-合成氣凈化裝置、19-液化二氧化碳再循環(huán)泵。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1