[發(fā)明專利]一種基于超臨界二氧化碳的煤基燃料純氧燃燒發(fā)電系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610513268.4
• 申請日: 2016-07-01
• 公開（公告）號: CN106014512B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 白文剛;姚明宇;李紅智;張一帆;楊玉;張磊;張純
• 申請（專利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司;華能集團技術(shù)創(chuàng)新中心
• 主分類號: F01K11/02
• 分類號: F01K11/02;F23L7/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 李宏德

1.一種基于超臨界二氧化碳的煤基燃料純氧燃燒發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括依次相連的空氣分離系統(tǒng)(1)、氣化爐(2)、燃燒室(4)、透平(5)、冷凝器(8)和壓縮機(9)，以及連接在透平(5)動力輸出端的發(fā)電機(6)；

空氣分離系統(tǒng)(1)的氧氣出口分別連接氣化爐(2)的氣化劑入口和燃燒室(4)的助燃劑入口；氣化爐(2)的煤氣出口與燃燒室(4)的燃料入口連接；透平(5)的氣體入口連接燃燒室(4)的排氣出口，透平(5)的氣體出口連接冷凝器(8)的進氣口，做功后的廢氣中的水蒸氣在冷凝器(8)中通過冷凝而與超臨界CO₂分離，得到冷凝水和超臨界CO₂；冷凝器(8)的排氣出口分為兩路輸出，一路與CO₂封存系統(tǒng)或他用系統(tǒng)相連，另一路通過壓縮機(9)升壓后連接超臨界CO₂循環(huán)管路，并分別與氣化爐(2)的氣化劑進口和燃燒室(4)的做功氣體入口相連。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超臨界二氧化碳的煤基燃料純氧燃燒發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，氣化爐(2)和燃燒室(4)之間設(shè)置有煤氣凈化系統(tǒng)(3)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超臨界二氧化碳的煤基燃料純氧燃燒發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，超臨界CO₂循環(huán)管路上設(shè)置有預(yù)熱器(7)；預(yù)熱器(7)熱媒入口與透平(5)的排氣出口連接，熱媒出口與冷凝器(8)的進氣口連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超臨界二氧化碳的煤基燃料純氧燃燒發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，冷凝器(8)的冷卻工質(zhì)采用水或空氣。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超臨界二氧化碳的煤基燃料純氧燃燒發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，超臨界CO₂循環(huán)管路出口經(jīng)過多級噴頭與燃燒室(4)連通設(shè)置。

6.一種基于超臨界二氧化碳的煤基燃料純氧燃燒發(fā)電方法，其特征在于，包括如下步驟，

步驟1，在氣化爐(2)中將送入的原煤干煤粉，在氣化劑O₂和氣化劑CO₂的作用下，完成氣化過程并轉(zhuǎn)化成煤氣；

步驟2，在燃燒室(4)中，煤氣與助燃劑O₂和超臨界CO₂混合并燃燒后生成高溫高壓的混氣；

步驟3，高溫高壓的混氣進入透平(5)后推動透平(5)做功，并帶動發(fā)電機(6)發(fā)電，做功后的廢氣經(jīng)透平(5)的排氣出口進入冷凝器(8)中；

步驟4，做功后的廢氣中的水蒸氣在冷凝器(8)中通過冷凝而與超臨界CO₂分離，得到冷凝水和超臨界CO₂；

步驟5，將超臨界CO₂分成兩路，一路通過壓縮機(9)升壓后進入超臨界CO₂循環(huán)管路，分別通入到氣化爐(2)中作為氣化劑CO₂，以及通入到燃燒室(4)中作為做功氣體；另一路與CO₂封存系統(tǒng)或他用系統(tǒng)相連。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于超臨界二氧化碳的煤基燃料純氧燃燒發(fā)電方法，其特征在于，所述的氣化劑O₂和助燃劑O₂均由空氣分離系統(tǒng)(1)通過分離空氣制得。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于超臨界二氧化碳的煤基燃料純氧燃燒發(fā)電方法，其特征在于，高溫高壓混氣包括質(zhì)量濃度為96-98％的超臨界CO₂、2-4％的水蒸氣以及少量的雜質(zhì)，所述的雜質(zhì)包括O₂和/或CO。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于超臨界二氧化碳的煤基燃料純氧燃燒發(fā)電方法，其特征在于，還包括通過煤氣凈化系統(tǒng)(3)對煤氣進行除塵、水洗和脫硫的凈化步驟。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于超臨界二氧化碳的煤基燃料純氧燃燒發(fā)電方法，其特征在于，還包括利用做功后的廢氣通過預(yù)熱器(7)對超臨界CO₂進行預(yù)熱的步驟；預(yù)熱后的超臨界CO₂分別通入到氣化爐(2)和燃燒室(4)中；氣化爐(2)中的原煤干煤粉由作為氣化劑的超臨界CO₂進行輸送。