[發(fā)明專利]利用液化天然氣冷能捕集二氧化碳的聯(lián)合動(dòng)力循環(huán)方法及其系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310618307.3
• 申請(qǐng)日: 2013-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN103628982A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊永強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 暨南大學(xué)
• 主分類號(hào): F02C6/00
• 分類號(hào): F02C6/00;F01K23/02;F02C6/18;F01D15/10;F25J3/00;F25D3/10
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉;陳燕嫻

1.一種利用液化天然氣冷能捕集二氧化碳的聯(lián)合動(dòng)力循環(huán)方法，其特征在于包括以下操作步驟：

（1）利用LNG冷能的空氣分離裝置進(jìn)行空氣分離

從LNG接收站來的6.0～11.0MPa的高壓LNG經(jīng)LNG分流器分成兩股，一股通過管道輸送到利用LNG冷能的空氣分離裝置中，另一股進(jìn)入LNG冷能動(dòng)力循環(huán)中；在空氣分離裝置中，空氣被分離成為氮?dú)狻⒁簹濉⒏邏貉鯕夂臀鄣⒗肔NG冷能用于氮?dú)庖夯a(chǎn)液氮，同時(shí)LNG冷能還用于空氣分離裝置中空氣壓縮機(jī)的級(jí)間冷卻，降低空氣分離產(chǎn)品的生產(chǎn)能耗；LNG吸收熱量后全部汽化，天然氣溫度升高至0℃以上后，進(jìn)入天然氣管網(wǎng)；

（2）富氧燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)

步驟（1）中產(chǎn)生的高壓氧氣與從循環(huán)煙氣壓縮機(jī)流出的富含CO₂的循環(huán)煙氣，以及從天然氣分流器B中引出的高壓天然氣共同進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室，在燃燒室內(nèi)天然氣燃燒釋放熱能，形成高溫高壓的主煙氣；高溫高壓的主煙氣先進(jìn)入燃?xì)馔钙街信蛎涀龉Γ缓笤賹娜細(xì)馔钙脚懦龅闹鳠煔鈮毫斎胗酂徨仩t內(nèi)回收熱量產(chǎn)生高壓過熱蒸汽，將主煙氣溫度降低至70～120℃；

從余熱鍋爐流出的常壓低溫主煙氣先進(jìn)入煙氣冷卻器中，利用循環(huán)冷卻水將其冷卻至40～60℃后，再進(jìn)入煙氣分水器A中將主煙氣冷卻過程凝結(jié)的水分從煙氣分水器A底部分出，然后從煙氣分水器A頂部流出的主煙氣再經(jīng)煙氣分流器分成循環(huán)煙氣和脫碳煙氣兩股，其中脫碳煙氣進(jìn)入CO₂分離液化裝置中進(jìn)行CO₂捕集，而循環(huán)煙氣則經(jīng)循環(huán)煙氣壓縮機(jī)增壓后回到燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室，形成富氧燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)；

（3）高壓蒸汽動(dòng)力循環(huán)

將步驟（2）中從燃?xì)馔钙脚懦龅母邷刂鳠煔廨斎胗酂徨仩t中與經(jīng)鍋爐給水泵增壓至18.0MPa以上的高壓水換熱，高壓水在余熱鍋爐中吸收熱量汽化，并進(jìn)一步被加熱至560℃以上，成為高壓過熱蒸汽；然后將其輸送到汽輪機(jī)高壓透平中膨脹做功，然后再將從汽輪機(jī)高壓透平流出的蒸汽送回余熱鍋爐中利用主煙氣的熱量進(jìn)行再熱，高壓再熱蒸汽被加熱至560℃以上以后再輸送到汽輪機(jī)低壓透平中膨脹做功；從汽輪機(jī)低壓透平排出的蒸汽壓力降低至4～10kPa，干度在90%以上，然后將從汽輪機(jī)低壓透平排出的乏汽送入凝汽器中利用循環(huán)冷卻水將其全部冷凝為凝結(jié)水；再由凝結(jié)水泵將凝結(jié)水增壓至0.30～0.50MPa后進(jìn)入余熱鍋爐內(nèi)預(yù)熱，再經(jīng)除氧器除氧后由鍋爐給水泵增壓至18.0MPa以上送回余熱鍋爐，形成高壓蒸汽動(dòng)力循環(huán)；

（4）CO₂分離液化

步驟（2）中經(jīng)過煙氣分流器分出的脫碳煙氣首先在煙氣/天然氣換熱器A中被低溫天然氣流冷卻至1.0～5.0℃，然后進(jìn)入煙氣分水器B中，將脫碳煙氣冷卻產(chǎn)生的冷凝水從煙氣分水器B底部分出，而從煙氣分水器B頂部出來的脫碳煙氣則經(jīng)脫碳煙氣壓縮機(jī)增壓，然后再依次通過煙氣/天然氣換熱器B、C與低溫天然氣流換熱，脫碳煙氣再次被冷卻至1～5℃，再經(jīng)煙氣分水器C將脫碳煙氣冷卻過程中凝結(jié)出來的水從煙氣分水器C底部分出，而從煙氣分水器C頂部出來的脫碳煙氣則進(jìn)入分子篩脫水器中進(jìn)一步深度脫水，將脫碳煙氣的水露點(diǎn)降至-60℃以下，然后再進(jìn)入CO₂冷凝器中，利用LNG冷能將脫碳煙氣中的CO₂冷凝，再經(jīng)液體CO₂分離器，從液體CO₂分離器底部獲得液體CO₂，而包含有氮?dú)狻⒀鯕狻鍤夂虲O₂組分的不凝氣體則從液體CO₂分離器頂部排空；

（5）LNG冷能動(dòng)力循環(huán)

從步驟（1）中經(jīng)LNG分流器分出來的一股高壓LNG先進(jìn)入循環(huán)天然氣冷凝器中與從天然氣中壓透平排出的循環(huán)天然氣換熱，循環(huán)天然氣吸收LNG冷能而全部液化，然后經(jīng)LNG泵增壓后在LNG混合器中與從循環(huán)天然氣冷凝器流出的高壓LNG進(jìn)行等壓混合，成為高壓LNG混合流；

高壓LNG混合流再進(jìn)入CO₂冷凝器中與脫碳煙氣換熱，高壓LNG混合流吸收熱量后全部汽化為高壓天然氣，溫度低于-30℃；此股低溫高壓天然氣然后再依次進(jìn)入煙氣/天然氣換熱器C、A中與脫碳煙氣換熱，溫度升高至0℃以上后經(jīng)天然氣分流器A分成兩股：一股為管輸天然氣，與從空氣分離裝置中流出的天然氣在天然氣混合器中混合后進(jìn)入天然氣管網(wǎng)；另一股為發(fā)電天然氣，其首先進(jìn)入煙氣/天然氣換熱器B中與從脫碳煙氣壓縮機(jī)中流出的脫碳煙氣進(jìn)行換熱，將增壓后的高溫脫碳煙氣冷卻至35～45℃，而發(fā)電天然氣吸收熱量后將其輸入天然氣高壓透平中膨脹做功，將壓力降低至燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室的進(jìn)氣壓力；

而從天然氣高壓透平流出的發(fā)電天然氣經(jīng)天然氣分流器B分成兩股，一股進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室，另一股則進(jìn)入天然氣中壓透平中膨脹做功，將壓力降低至0.6～2.0MPa，然后再返回循環(huán)天然氣冷凝器中，構(gòu)成LNG冷能動(dòng)力循環(huán)；其中天然氣高壓透平和天然氣中壓透平同軸運(yùn)行，并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組B發(fā)電。