[實用新型]帶捕碳裝置的燃煤發電系統

有效

• 申請號: 201920696629.2
• 申請日: 2019-05-15
• 公開（公告）號: CN210768960U
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 鄭開云;黃志強
• 申請（專利權）人: 上海發電設備成套設計研究院有限責任公司
• 主分類號: F01K11/02
• 分類號: F01K11/02;F01K25/10;F01K17/02;F01K13/00;F01K7/32;F01D15/10;F04B41/06
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

本實用新型提供了一種帶捕碳裝置的燃煤發電系統，包括超臨界二氧化碳循環子系統和捕碳子系統。超臨界二氧化碳循環子系統包括低壓比的超臨界二氧化碳回路和高壓比的超臨界二氧化碳回路。捕碳子系統包括液化空氣冷卻回路、液化空氣裝置余熱回收回路和凝華捕碳回路。燃煤鍋爐提供熱量給超臨界二氧化碳循環子系統發電，燃煤鍋爐排放煙氣通過捕碳子系統脫碳。捕碳子系統多余的熱量和冷量提供給超臨界二氧化碳循環子系統，從而提高其發電效率。空氣液化裝置可以在發電低谷時加大負荷，在發電高峰時減小負荷，以節省能耗成本。利用本實用新型提供的系統，帶捕碳的燃煤發電廠可實現煤炭的高效率零碳排發電。

技術領域

本實用新型涉及一種帶捕碳裝置的燃煤發電系統及方法，屬于清潔燃煤發電技術領域。

背景技術

2018年10月8日，聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)在韓國仁川發布“全球升溫1.5℃特別報告”。報告顯示，如果氣候變暖以目前的速度持續下去，預計全球氣溫在2030年至2052年間就會比工業化之前水平升高1.5攝氏度。將全球升溫控制在1.5攝氏度以內，對人類和生態系統會有更多益處，相關專家呼吁各國采取行動，為把升溫控制在1.5攝氏度之內而努力。在此背景下，控制溫室氣體排放刻不容緩，而二氧化碳作為最大的溫室效應貢獻源，其減排任務首當其沖。在當前形勢下，我國大力發展可再生能源發電的同時，燃煤發電對我國仍是保障能源安全所不可或缺的能源利用方式。減少燃煤發電的二氧化碳排放，一方面通過提高電站發電效率，減少煤耗，從而減少二氧化碳排放，另一方面需要加快推動捕碳技術的研發及規模化應用。

由于捕碳過程耗能大，對于現有燃煤電廠而言，將導致電廠經濟性惡化。為了確保帶捕碳裝置的電廠的經濟性，一方面需要通過技術或運營手段大幅降低捕碳過程的成本，另一方面需要研究捕碳過程與發電過程的互補性，挖掘系統集成效益。近年來，各種新型捕碳技術和發電技術層出不窮，為開發更先進的帶捕碳發電系統提供了廣闊的探索空間。例如：超臨界二氧化碳循環發電是一種新型高效發電方法，可用于高效燃煤發電；二氧化碳凝華捕碳方法被認為能耗低于其他捕碳方法。然而，目前，技術人員對于這些新方法的集成考慮的比較少。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是：如何提高帶捕碳裝置的燃煤發電廠的經濟性，實現煤炭的高效率低碳排，乃至零碳排利用。

為了解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是提供一種帶捕碳裝置的燃煤發電系統，包括超臨界二氧化碳循環子系統和和捕碳子系統；

所述超臨界二氧化碳循環子系統包括二氧化碳壓縮機，二氧化碳壓縮機出口連接二氧化碳回熱器高壓二氧化碳進口，二氧化碳回熱器高壓二氧化碳出口連接燃煤鍋爐高壓二氧化碳進口，燃煤鍋爐高壓二氧化碳出口連接高壓透平進口，高壓透平第一乏氣出口連接二氧化碳回熱器高壓透平乏氣進口，二氧化碳回熱器高壓透平乏氣出口連接預冷器進口，預冷器出口連接冷卻器高壓透平乏氣進口，冷卻器高壓透平乏氣出口連接二氧化碳壓縮機進口；此回路構成一個低壓比的超臨界二氧化碳回路。

高壓二氧化碳泵出口連接冷卻器高壓二氧化碳進口，冷卻器高壓二氧化碳出口連接二氧化碳回熱器高壓二氧化碳進口，二氧化碳回熱器高壓二氧化碳出口連接燃煤鍋爐高壓二氧化碳進口，燃煤鍋爐高壓二氧化碳出口連接高壓透平進口，高壓透平第二乏氣出口連接燃煤鍋爐低壓二氧化碳進口，燃煤鍋爐低壓二氧化碳出口連接低壓透平進口，低壓透平出口連接二氧化碳回熱器低壓透平乏氣進口，二氧化碳回熱器低壓透平乏氣出口連接冷凝器低壓透平乏氣進口，冷凝器低壓透平乏氣出口連接高壓二氧化碳泵進口；此回路構成一個高壓比的超臨界二氧化碳回路。

所述捕碳子系統包括空氣液化裝置，空氣液化裝置的液化空氣出口連接液化空氣儲罐進口，液化空氣儲罐出口連接液化空氣泵進口，液化空氣泵出口連接二氧化碳凝華分離器空氣進口，二氧化碳凝華分離器空氣出口連接水汽凝華分離器空氣進口，水汽凝華分離器空氣出口連接水汽凝結分離器空氣進口，凝結分離器空氣出口連接大氣環境；此回路構成液化空氣冷卻回路。