[發明專利]一種含碳循環利用的燃氣電廠低成本減碳排放系統及方法

在審

• 申請號: 202210085259.5
• 申請日: 2022-01-26
• 公開（公告）號: CN114522518A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 王靜貽;秦江;馮宇;楊金彬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（深圳）
• 主分類號: B01D53/26
• 分類號: B01D53/26;C10G2/00;B01D53/00;F02C3/22;F02C6/18;C25B1/04;C25B9/65;C25B15/08
• 代理公司: 廣東普潤知識產權代理有限公司 44804
• 代理人: 寇闖

1.一種含碳循環利用的燃氣電廠低成本減碳排放系統，其特征在于，包括電解池、燃氣輪機、CO₂預熱器、煙氣換熱器、干燥器、低壓壓縮機、三通閥、低壓間冷換熱器、高壓壓縮機、高壓間冷換熱器、泵、加氫反應熱回收換熱器、CO₂加氫反應器；其中，

所述電解池中，水通過電解反應產生氧氣與氫氣，所述電解池的氫氣出口連接CO₂加氫反應器的氫氣進口，所述電解池的氧氣出口連接所述燃氣輪機的氧氣進口，所述燃氣輪機的煙氣出口連接所述CO₂預熱器的煙氣進口，所述CO₂預熱器的煙氣出口連接所述煙氣換熱器的煙氣進口，所述煙氣換熱器的煙氣出口連接所述干燥器的煙氣進口，所述干燥器的CO₂出口連接所述低壓壓縮機進口，所述低壓壓縮機出口的CO₂通過所述三通閥進行分流為兩部分CO₂；所述三通閥的一個出口與低壓間冷換熱器的CO₂進口連接，所述三通閥的另一個出口與所述CO₂加氫反應器的CO₂進口連接；

所述低壓間冷換熱器的CO₂出口連接所述高壓壓縮機進口，所述高壓壓縮機的CO₂出口連接所述高壓間冷換熱器的CO₂進口，所述高壓間冷換熱器的CO₂出口連接所述泵的CO₂進口，所述泵的CO₂出口連接所述加氫反應熱回收換熱器的CO₂進口，所述加氫反應熱回收換熱器的CO₂出口連接所述CO₂預熱器的CO₂進口，所述CO₂預熱器的CO₂出口連接所述燃氣輪機的CO₂回流進口。

2.一種基于權利要求1所述的燃氣電廠低成本減碳排放系統實現低成本減碳排放的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、所述電解池中的水發生電化學反應產生氫氣與氧氣，氧氣通入燃氣輪機作為助燃劑，在燃氣輪機中氧氣與天然氣進行富氧燃燒，化學能轉化為機械能再轉化為電能輸出，同時產生包含水蒸氣和CO₂的高溫煙氣；

S2、所述高溫煙氣通入CO₂預熱器中與回流CO₂進行換熱；

S3、所述CO₂預熱器出口的煙氣通入煙氣換熱器中，煙氣經過與冷源換熱進一步冷卻，水蒸氣冷凝后與CO₂分離，煙氣換熱器出口的煙氣通入干燥器中獲得純CO₂氣體；

S4、所述干燥器出口的CO₂氣體通入低壓壓縮機中進行壓縮，壓縮至CO₂加氫反應所需壓力，低壓壓縮機出口的CO₂氣體通過三通閥進行分流為部分CO₂和另一部分CO₂；通過三通閥來控制回流CO₂流量，進而控制燃燒溫度；

S5、所述被分流的一部分CO₂氣體通入CO₂加氫反應器中在催化劑條件下發生加氫反應，反應生成碳氫化合物；

S6、所述被分流的另一部分CO₂氣體是回流CO₂，回流CO₂通入低壓間冷換熱器與冷源換熱降溫，降溫后的CO₂氣體通入高壓壓縮機，高壓壓縮機出口的CO₂氣體通入高壓間冷換熱器與冷源換熱進一步降溫，高壓間冷換熱器出口的CO₂氣體通入泵中被進一步壓縮升壓至燃氣輪機做功壓力；

S7、所述泵輸出的CO₂氣體通入加氫反應熱回收換熱器，通過冷媒與CO₂加氫反應器進行換熱升溫，將CO₂加氫反應釋放的熱量回收給回流CO₂，加氫反應熱回收換熱器出口的回流CO₂流至CO₂預熱器與煙氣進行換熱升溫；

S8、所述CO₂預熱器輸出的回流CO₂在燃氣輪機中吸收燃氣燃燒的熱量，降低燃燒溫度，保護汽輪機葉片以及CO₂預熱器，回流CO₂與燃氣燃燒生成的煙氣摻混一起推動燃汽輪機做功發電。