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

有效

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• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN103628982A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設計）人: 熊永強
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: F02C6/00
• 分類號: F02C6/00;F01K23/02;F02C6/18;F01D15/10;F25J3/00;F25D3/10
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉;陳燕嫻

技術領域

本發(fā)明屬于液化天然氣冷能利用和二氧化碳減排領域，具體涉及一種利用液化天然氣冷能捕集二氧化碳的聯合動力循環(huán)方法及其系統。?

背景技術

氣候變化正成為人類社會可持續(xù)發(fā)展面臨的重大挑戰(zhàn)，自1750年以來，全球累計排放了1萬多億噸二氧化碳（CO₂），其中發(fā)達國家排放約占80%。由于溫室氣體的排放，近百年來全球地表平均溫度上升0.74℃。研究表明，如果氣溫升高4℃，則可能對全球生態(tài)系統帶來不可逆的損害。面對這一人類生存發(fā)展的共同威脅，從《聯合國氣候變化框架公約》到《京都議定書》再到巴厘島路線圖，控制CO₂氣體排放、減緩氣候變化已成為各國的共識。英國承諾到2020年和2050年分別減排34%和80%，美國眾議院通過了《清潔能源和安全法案》，擬定到2020年減排17%的目標，日本的減排目標為較1990年減排25%，而我國也制定了到2020年單位國內生產總值CO₂排放比2005年下降40%～45%的減排目標。?

為了實現減排目標，世界各國均在大力研發(fā)CO₂捕集和封存技術，將工業(yè)過程產生的CO₂捕集下來，然后通過海底封存或者用于油氣田的開發(fā)，實現CO₂的永久封存。目前，CO₂捕集和封存技術主要有3種不同類型的減排路線：燃料前分離（富氫燃氣路線）、燃燒后分離（煙氣分離）、富氧燃燒。其中燃燒前分離技術適合于新建電站，而燃燒后分離可直接應用于傳統電站，但是由于傳統電廠排放的CO₂濃度低、壓力低，燃氣電站利用這兩種減排技術減排會使發(fā)電效率分別降低14.1%和8.2%，減排CO₂的成本分別高達到112美元/噸和58美元/噸。而富氧燃燒技術由于制氧能耗和成本都很高，燃氣電站采用該技術捕集CO₂的成本高達102美元/噸，發(fā)電效率降低約10.9%。因此，解決CO₂捕集的高能耗和高成本問題是CO₂捕集和封存技術實現大規(guī)模應用的關鍵。?

近年來，為了優(yōu)化能源結構，我國從國外大量進口天然氣來彌補國內天然氣資源的不足。目前，我國已在廣東、福建、浙江、上海、江蘇、山東、河北、遼寧、廣西等沿海地區(qū)規(guī)劃和建設了多個液化天然氣（LNG）項目。據海關總署公布數據顯示，2012年我國共進口了1468.35萬噸LNG。進口的LNG是一種-162℃的常壓低溫液體，需要經過增壓汽化才能供應給下游用戶使用，LNG汽化釋放的冷能約為220千瓦時/噸。LNG冷能是一種非常優(yōu)質的清潔能源，充分利用可以產生巨大的節(jié)能減排效益。目前，我國已經開發(fā)了很多LNG冷能利用?技術，如發(fā)明專利00128935.7介紹了一種利用循環(huán)水作為冷媒用于中央空調制冷的LNG冷能利用方法，發(fā)明專利01127133.7，200510022599.X和實用新型專利200520200306.8中提出了幾種利用LNG冷能的空氣分離裝置，實用新型專利200420114636.0中介紹了一種利用LNG冷能用于冷庫的制冷裝置。?

作為大型LNG接收終端的配套項目，在LNG接收站附近通常配套建有大型燃氣電站，由于CO₂捕集過程需要利用冷能，而接收站與燃氣電站距離較近，因此將LNG接收站的冷能利用與周邊燃氣電站的CO₂捕集結合起來，可以大幅降低燃氣電站的CO₂捕集成本，實現低成本減排CO₂。目前，國內外已經提出了多種將LNG冷能與燃氣發(fā)電進行集成的動力循環(huán)模型。具體如下：?

（1）美國專利US3183666介紹了一種LNG冷能發(fā)電與燃氣輪機發(fā)電結合的方法，該方法建立了以乙烷為介質、LNG冷能為冷源，燃氣輪機發(fā)電排出的440℃高溫煙氣為熱源的朗肯循環(huán)。該方法可以將LNG冷能轉換為電能，冷能發(fā)電過程不排放CO₂氣體，但是不能捕集燃氣輪機發(fā)電過程排放的CO₂氣體。?

（2）美國專利US5457951介紹了一種改進的以LNG為燃料的聯合循環(huán)電廠流程，該方法中將LNG汽化的冷能用于燃氣輪機的進氣冷卻以及蒸汽輪機的排汽冷凝，從而提高燃氣－蒸汽聯合循環(huán)的發(fā)電效率，減少單位發(fā)電量的CO₂排放量，但該方法也不能直接捕集燃氣發(fā)電過程排放的CO₂氣體。?