[實用新型]一種利用液化天然氣進行帶碳捕集發電的集成系統

有效

• 申請號: 202122309000.8
• 申請日: 2021-09-23
• 公開（公告）號: CN215907932U
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 楊敬東;劉清友;楊曉明;湯曉勇;田靜;陸永康;廖勇;趙石兵;顧愛英;王亮;周亞洲;劉洪;汪宏偉;朱海燕;汪興明
• 申請（專利權）人: 浙江浙能溫州液化天然氣有限公司;中國石油工程建設有限公司西南分公司;成都理工大學
• 主分類號: F01K25/10
• 分類號: F01K25/10;F01D15/10;F25J3/04;F25B41/40
• 代理公司: 成都天既明專利代理事務所(特殊普通合伙) 51259
• 代理人: 鄧世燕;杜雁春

本實用新型公開了一種利用液化天然氣進行帶碳捕集發電的集成系統，包括LNG氣化及冷能利用系統、空分制氧系統、富氧燃燒透平循環發電及尾氣碳回收系統。與現有技術相比，本實用新型的積極效果是：本實用新型集LNG氣化、冷能制氧、富氧發電與碳捕獲于一體，優點是在LNG氣化，制氧和碳捕獲環節的能耗都能大大降低，LNG冷能利用率提高、發電效率提高、將捕集的二氧化碳注入地底咸水封存則可以實現零碳排放發電效果。本實用新型通過利用LNG冷能進行純氧制取，純氧與天然氣參與富氧燃燒透平循環發電，發電尾氣進行二氧化碳捕集，旨在降低LNG氣化，制氧和碳捕獲環節的能耗，打造零碳發電技術，符合未來碳中和的社會需求，應用前景廣闊。

技術領域

本實用新型涉及一種利用液化天然氣進行帶碳捕集發電的集成系統，具體涉及一種利用LNG冷能進行純氧制取，純氧、天然氣、二氧化碳參與富氧燃燒透平循環發電，發電尾氣進行二氧化碳捕集的系統。

背景技術

近年來，溫室效應備受關注，研究顯示，大氣中的CO₂是對溫室效應影響最大的氣體之一。它產生的增溫效應為總增溫效應的63％左右。我國作為碳排放大國，面臨著嚴峻的碳減排壓力。

液化天然氣(Liquefied Natural Gas，簡稱LNG)，的主要成分是甲烷，甲烷的常壓沸點是-161℃。其制造過程是先將氣田生產的天然氣經過凈化(脫水、脫烴、脫酸性氣體)后，采用節流、膨脹和外加冷源制冷的工藝使甲烷變成液體，在使用時需要外部加熱重新氣化。液化天然氣具有不含雜質、成份純凈的優勢，在燃燒過程中釋放的溫室氣體量遠小于其他化石燃料，是一種理想的清潔、高效的發電燃料。LNG在氣化過程中會釋放約830kJ/kg的冷能，具有很大的利用價值。但從全球范圍來看，對LNG冷能的利用程度只有20％左右，冷能資源開發利用率較低，冷浪費嚴重。碳捕獲與封存(CCS)技術被認為是電力碳減排的主要措施之一，其中富氧燃燒技術被認為是最易實現工業化、規模化的碳捕獲技術。目前限制富氧燃燒技術推廣的主要因素是能耗較大，主要集中在空分制氧以及對CO₂壓縮捕獲環節。

富氧燃燒透平循環中有很多種，以最有名的Allam-Fetvedt循環為例,Allam-Fetvedt循環是一種布雷頓循環技術，曾入選《麻省理工科技評論》2018年“全球十大突破性技術”。該技術采用富氧燃燒，并將超臨界CO₂作為工作流體，能夠回收廢熱并消除傳統污染物和CO₂排放。作為副產品，將產生可用于封存的管道CO₂。據國外知名機構測算，Allam-Fetvedt循環在工作壓力30MPa、透平進口溫度1100℃時的供電效率，比現有的F級燃氣輪機天然氣聯合循環高2.3個百分點，可燃用天然氣或煤制合成氣，實現完全碳捕集，無NO x等污染物排放。

本實用新型將LNG氣化、冷能制氧、富氧發電與碳捕獲等技術跨領域結合，優點是在LNG氣化，制氧和碳捕獲環節的能耗都能大大降低，LNG冷能利用率提高、發電效率提高、將捕集的二氧化碳注入地底咸水封存則可以實現零碳排放發電效果；同時本系統采取多級換熱思路，一方面減小了換熱溫差，提高了換熱器的效率，另一方面減小了壓縮機的壓縮功耗。與傳統燃氣電廠技術相比，本實用新型可實現零碳排放發電、效率高、清潔環保、安全可靠和經濟效益好，需求發生變化時本實用新型設備可方便遷移至其他地區繼續服務。

發明內容

為了開發降低液化天然氣發電脫碳成本的技術，本實用新型提出了一種利用液化天然氣進行帶碳捕集發電的集成系統，通過利用LNG冷能進行純氧制取，純氧與天然氣參與富氧燃燒透平循環發電，發電尾氣進行二氧化碳捕集，旨在降低LNG氣化，制氧和碳捕獲環節的能耗，打造零碳發電技術，符合未來碳中和的社會需求，應用前景廣闊。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：一種利用液化天然氣進行帶碳捕集發電的集成系統，包括LNG氣化及冷能利用系統、空分制氧系統、富氧燃燒透平循環發電及尾氣碳回收系統，其中：