[發明專利]一種富氧燃燒超臨界二氧化碳旋風爐

有效

• 申請號: 201710518135.0
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN107191921B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 白文剛;王月明;張一帆;楊玉;李紅智;姚明宇
• 申請（專利權）人: 華能國際電力股份有限公司;西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F23C7/00
• 分類號: F23C7/00;F23C9/00;F23J15/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種富氧燃燒超臨界二氧化碳旋風爐，包括旋風爐及尾部煙氣綜合處理系統，旋風爐包括旋風筒及超臨界二氧化碳鍋爐；尾部煙氣綜合處理系統包括SCR脫硝裝置、除塵器、氣?氣換熱器、冷凝器、第一級壓縮機、空氣分離裝置、冷卻器、第二級壓縮機、煙氣混合裝置及制粉系統，該旋風爐將富氧燃燒技術與超臨界二氧化碳動力循環發電進行有機的結合。

技術領域

本發明屬于先進高效火力發電領域，涉及一種富氧燃燒超臨界二氧化碳旋風爐。

背景技術

近年來，溫室效應問題已成為全球關注的焦點。化石燃料能量轉化過程中大量排放的CO₂是加劇溫室效應的主要原因。在我國，燃煤火力發電是CO₂的最大排放源之一，研究開發新型煤基燃料發電技術對我國煤炭資源的清潔高效利用以及緩解溫室效應具有重要意義。

富氧燃燒技術最大的優勢在于能夠直接捕集煙氣中的CO₂將其壓縮液化以便封存或者他用，同時具有CO₂回收成本低、NO_x排放低等優點，被認為是最具有應用前景的CO₂減排技術。

此外，不斷提高發電系統的循環效率一直是電力行業研究的永恒主題。發電系統的循環效率越高，單位發電量的能耗就越低，相應的污染物和CO₂排放量就越低。對于傳統的以蒸汽朗肯循環為能量轉換系統的發電機組，若提高發電效率至50％左右，則需將主蒸汽參數提高至700℃，這就意味著需要花費高昂的經濟代價和時間成本來研發新型鎳基合金材料。為了避開材料方面的技術瓶頸，各國學者紛紛將目光轉移到新型動力循環系統，以期實現發電效率的提升。經過各國學者大量的前期研究和論證，目前普遍認可的超臨界CO₂布雷頓循環是極具潛力的新概念先進動力系統。這主要是由于超臨界CO₂具有能量密度大、傳熱效率高等特點，超臨界CO₂布雷頓循環高效發電系統可以在620℃溫度范圍內達到常規蒸汽朗肯循環700℃的效率，不再需要開發新型的高溫鎳基合金，且設備尺寸小于同參數的蒸汽機組，經濟性非常好。

因此，如果能夠開發出一種新的發電系統，該系統可以將富氧燃燒技術和超臨界二氧化碳動力循環發電技術進行有機的結合，則必然會對我國燃煤發電帶來一場新的技術革命。但是，目前已公開的報道中關于煤基燃料超臨界二氧化碳循環發電系統中所采用的鍋爐都是以空氣助燃為主，如中國專利201520152457.4和201610038208.1等，還未曾有采用富氧燃燒的報道。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種富氧燃燒超臨界二氧化碳旋風爐，該旋風爐將富氧燃燒技術與超臨界二氧化碳動力循環發電進行有機的結合。

為達到上述目的，本發明所述的富氧燃燒超臨界二氧化碳旋風爐包括旋風爐及尾部煙氣綜合處理系統，旋風爐包括旋風筒及超臨界二氧化碳鍋爐；

尾部煙氣綜合處理系統包括SCR脫硝裝置、除塵器、氣-氣換熱器、冷凝器、第一級壓縮機、空氣分離裝置、冷卻器、第二級壓縮機、煙氣混合裝置及制粉系統；

旋風筒上設置有一次風口及二次風口，旋風筒的出口與超臨界二氧化碳鍋爐的入口相連通，超臨界二氧化鍋爐的出口經SCR脫硝裝置與除塵器的入口相連通，除塵器的出口分為兩路，其中一路經氣-氣換熱器的放熱側與冷凝器的放熱側入口相連通，另一路與煙氣混合裝置的入口相連通；冷凝器放熱側的煙氣出口分為兩路，其中，一路經第一級壓縮機與冷卻器的放熱側相連通，另一路依次經氣-氣換熱器的吸熱側與制粉系統的煙氣入口相連通，空氣分離裝置的氮氣出口與冷凝器的吸熱側入口相連通，空氣分離裝置的氧氣出口依次經冷卻器的吸熱側及氣-氣換熱器的吸熱側與煙氣混合裝置的入口相連通，空氣分離裝置的氮氣出口與冷凝器的吸熱側相連通，制粉系統的出口與旋風筒的一次風口相連通，煙氣混合裝置的出口與旋風筒的二次風口相連通。

冷卻器的放熱側連通有第二級壓縮機。