[發明專利]一種富氧燃燒耦合超臨界CO2

有效

• 申請號: 202110489074.6
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN113294770B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 陳時熠;周楠;周威;陳程;周子寧;向文國
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: F22B31/08
• 分類號: F22B31/08;F22G1/16;F01D15/10;F01K25/10;F01K7/32;F04D25/16
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 黃雪

本發明提供一種富氧燃燒耦合超臨界CO₂循環的熱電聯產系統，包括依次連接的富氧燃燒單元、超臨界CO₂循環單元和供熱單元；所述富氧燃燒單元用于進行富氧燃燒，加熱所述超臨界CO₂循環單元中的CO₂工質，并分離CO₂；所述超臨界CO₂循環單元用于利用經所述富氧燃燒單元加熱后的CO₂工質做功發電，并將做功后的CO₂回熱加壓后輸送給所述富氧燃燒單元；所述供熱單元用于吸收所述超臨界CO₂循環單元的做功后的CO₂的熱量，對外供熱。本發明富氧燃燒耦合超臨界CO₂循環的熱電聯產系統，將富氧燃燒單元和超臨界CO₂循環單元進行耦合，可發電和供熱，實現CO₂的分離，提高了系統發電效率，提高系統能效收益。

技術領域

本發明涉及熱電聯產系統技術領域，具體涉及一種富氧燃燒耦合超臨界CO₂循環的熱電聯產系統。

背景技術

碳捕集和儲存技術在實現全球二氧化碳減排中起著至關重要的作用。目前，二氧化碳捕集有三條技術路徑：即燃燒前、富氧燃燒和燃燒后。燃燒前捕集主要通過整體煤氣化聯合循環發電系統(IGCC)來實現，其原理是通過化學反應將煤油殘渣等富碳燃料轉化為合成氣，但是IGCC技術僅適用于新電廠的建設。燃燒后捕集相對來說較為簡便，能夠適應大型燃煤和燃氣機組，通過捕集裝置將電廠煙氣中的二氧化碳有選擇地去除，但成本過高，對電廠供電效率影響較大。富氧燃燒是用空氣分離后的氧氣和煙氣循環的二氧化碳組成的混合氣體燃燒固體燃料。富氧燃燒產生的煙氣主要由水和二氧化碳組成，冷凝分離出其中的水，就可以得到純凈的二氧化碳。富氧燃燒技術適用于新機組，也可應用于某些改造機組。

常規燃煤鍋爐與sCO₂循環耦合形成sCO₂布雷頓循環發電系統，sCO₂布雷頓循環發電采用超臨界CO₂(sCO₂)作為工質，利用CO₂在其臨界點附近獨特的物理性質變化，如：CO₂臨界溫度和壓力遠低于水的臨界點，容易達到超臨界狀態，有利于工程應用。sCO₂是一種非常稠密的流體，具有液體特性，密度大、傳熱效率高、做功能力強，兼具氣體特性，粘性小，流動性強，系統循環損耗小，即sCO₂循環與傳統的蒸汽朗肯循環相比，可以在較高的熱效率下運行。

然而，常規燃煤鍋爐雖然可以作為sCO₂循環的熱源，但是無法實現CO₂分離，CO₂分離和捕集還需要額外的設備和能耗。

富氧燃燒技術采用煙氣再循環的方式，用空氣分離獲得的氧氣和一部分鍋爐排煙的循環煙氣構成混合氣代替空氣作為燃燒時的氧化劑，使燃燒排煙中富集高濃度的CO₂，以實現低成本地收集CO₂。憑借著它近零排放以及和傳統空氣燃燒技術具有良好承接性的優點，已經成為了當今碳捕捉技術中一個最具競爭力的發展方向。

富氧燃燒技術，根據循環煙氣是否脫水分為干式富氧燃燒和濕式富氧燃燒。濕煙氣循環的煙氣處理量小，運行費用低，大大節省了投資、運行與維護等相關費用。干煙氣循環時，鍋爐尾部煙氣中水蒸氣體積分數降低，有利于減輕尾部受熱面的低溫腐蝕。

目前，缺少將富氧燃燒和sCO₂布雷頓循環發電耦合形成可實現CO₂分離、效率高經濟性好的發電系統設計方案。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提出一種富氧燃燒耦合超臨界CO₂循環的熱電聯產系統，可發電和供熱，實現CO₂的分離，效率高且經濟性好。