一种可实现100％碳回收的高效闭式燃气发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于燃气发电技术领域，具体涉及一种可实现100%碳回收的高效闭式燃气发电系统。
【背景技术】
[0002]近年来，燃气电厂由于效率高、机动灵活、可满足调峰需求等特点而在我国得到长足发展。但燃气电厂采用天然气或石油等化石燃料，燃烧后产生大量的二氧化碳，在我国碳排放总量中占据相当份额。随着当前环境问题的日益凸显，国际社会对我国碳排放的关注日益增多，我国为此也制定了降低碳排放的中长期目标。采用化石燃料的热能动力电厂燃烧产生的二氧化碳是碳排放的主要来源，控制碳排放的重要手段是将电厂排放的二氧化碳进行回收处理。
[0003]现有技术中，化石能电厂的碳回收是在燃烧后对排放的废气进行分离回收，需要设置一套非常复杂的分离回收系统，大幅提高了电厂的投资成本，急剧降低电厂的经济性，难以推广。同时，现役电厂即使配备了碳分离回收系统，回收效率也比较低，相当份额的二氧化碳仍会向大气排放，仍会对环境造成压力。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型需要解决的技术问题为:现有的化石能电厂的碳分离回收系统效率低。
[0005]本实用新型的技术方案如下所述:
[0006]本实用新型的可实现100%碳回收的高效闭式燃气发电系统，包括:制氧系统、燃料供给系统、燃烧室、透平、发电机、高温回热器、低温回热器、冷却器、水分离回收装置、主压气机、辅助压气机和二氧化碳存贮系统。其中，制氧系统的入口与大气相连通，燃料供给系统的入口与燃料存储罐相连通，制氧系统的出口、燃料供给系统的出口与燃烧室的入口相连通。燃烧室的出口与透平的入口相连通，透平与发电机通过轴连接，带动发电机旋转发电。透平的出口与高温回热器的高温侧入口相连通，高温回热器的高温侧出口与低温回热器的高温侧入口相连通。低温回热器的高温侧出口分为两路，一路与冷却器的入口相连通，另一路直接与辅助压气机的入口相联通。冷却器的出口与水分离回收装置的入口相连通，水分离回收装置的出口与主压气机的入口相连通，主压气机的出口分别连接至二氧化碳存贮系统和低温回热器的低温侧入口；低温回热器的低温侧出口与辅助压气机的出口共同连接至高温回热器的低温侧入口，高温回热器的低温侧出口与燃烧室的入口相连通，形成一个闭式循环。
[0007]优选的，所述燃料为天然气、油气、液化气、煤制气，或其它碳氢化合物燃料。
[0008]优选的，所述燃烧室运行温度在700-1300°C之间，所述主压气机10运行温度在30-100°C之间，系统最高压力在15-35MPa之间，最低压力在7-9MPa之间。
[0009]本实用新型的有益效果为:
[0010]使用本实用新型的系统，仅利用自身流程即可实现100%的碳回收，碳回收效果显著优于当前化石电厂采用的碳回收系统，并能将燃气发电的效率提高10%以上。此外使用本实用新型的系统，无需额外添加碳回收系统或设备，节省了电厂的投资成本。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型的燃气发电系统组成示意图；
[0012]其中，1-制氧系统，2-燃料供给系统，3-燃烧室，4-透平，5-电机，6-回热器，7-回热器，8-冷却器，9-水分离回收装置，10-主压气机，11-辅助压气机，12-二氧化碳存贮系统。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和实施例对本实用新型的可实现100%碳回收的高效闭式燃气发电系统进行详细说明。
[0014]本实用新型的燃气发电系统如图1所示，主要由制氧系统1、燃料供给系统2、燃烧室3、透平4、发电机5、高温回热器6、低温回热器7、冷却器8、水分离回收装置9、主压气机10、辅助压气机11、二氧化碳存贮系统12组成。
[0015]制氧系统I的入口与大气相连通，燃料供给系统2的入口与燃料存储罐相连通，制氧系统I的出口、燃料供给系统2的出口与燃烧室3的入口相连通。燃烧室3的出口与透平4的入口相连通，透平4与发电机5通过轴连接，带动发电机旋转发电。透平4的出口与高温回热器6的高温侧入口相连通，高温回热器6的高温侧出口与低温回热器7的高温侧入口相连通。低温回热器7的高温侧出口分为两路，一路与冷却器8的入口相连通，另一路直接与辅助压气机11的入口相联通。冷却器8的出口与水分离回收装置9的入口相连通，水分离回收装置9的出口与主压气机10的入口相连通，主压气机10的出口分别连接至二氧化碳存贮系统12和低温回热器7的低温侧入口；低温回热器7的低温侧出口与辅助压气机11的出口共同连接至高温回热器6的低温侧入口，高温回热器6的低温侧出口与燃烧室3的入口相连通，形成一个闭合的回路。
[0016]在燃烧室3内，制氧系统I生产的纯氧气与循环回流入燃烧室3的工质形成混合气体，燃料供给系统2喷出的化石燃料在混合气体中燃烧，并新生成同样含有水蒸汽和高温高压的超临界二氧化碳的工质，工质流入透平4，并推动透平4的叶轮旋转，带动发电机5发电，做功后的工质中的二氧化碳仍处于超临界状态。从透平4流出的工质流入高温回热器6的高温侧，预热从高温回热器6低温侧流入的低温工质，从高温回热器6的高温侧流出的工质继续流入低温回热器7的高温侧，从低温回热器7高温侧流出的工质一部分流入冷却器8，另一部分流入辅助压气机U。流入冷却器8的该部分工质经冷却，工质变为液态，液态的工质继续流入水分离回收装置9，工质中的水被分离回收。经水分离处理后的工质的主要成分为液态二氧化碳，液态二氧化碳流入主压气机10，经主压气机10增压后部分进入二氧化碳存贮系统12贮存，另一部分液态的二氧化碳流入低温回热器7的低温侧，并吸收低温回热器7高温侧的热量变为气态。流入辅助压气机11工质经升压后与从低温回热器7低温侧流出的气态二氧化碳混合，并继续流入高温回热器6的低温侧，经换热后再回流至燃烧室3，形成一个闭式循环。
[0017]本实用新型的可实现100%碳回收的高效闭式燃气发电系统，化石燃料燃烧的助燃剂为纯氧气，燃烧后生成的二氧化碳作为动力循环系统的工质。二氧化碳工质在系统内一直处于超临界状态。燃料可以是天然气、油气、液化气，也可以是煤制气等碳氢化合物燃料。水分离回收装置9位于冷却器8与主压气机10之间，利于液态水分离。二氧化碳存贮系统12位于主压气机10之后，此时二氧化碳呈现出类似于液态的高密度特性，利于储存回收。燃烧室3运行温度可在700-1300°C之间，主压气机10运行温度在30-100°C之间，系统最高压力在15-35MPa之间，最低压力在7-9MPa之间。
【主权项】
1.一种可实现100%碳回收的高效闭式燃气发电系统，包括:制氧系统(I)、燃料供给系统(2)、燃烧室(3)、透平(4)、发电机(5)、高温回热器(6)、低温回热器(7)、冷却器(8)、水分离回收装置(9)、主压气机(10)、辅助压气机(11)和二氧化碳存贮系统(12); 其特征在于:制氧系统(I)的入口与大气相连通，燃料供给系统(2)的入口与燃料存储罐相连通，制氧系统(I)的出口、燃料供给系统(2)的出口与燃烧室(3)的入口相连通;燃烧室(3)的出口与透平(4)的入口相连通，透平(4)与发电机(5)通过轴连接，带动发电机旋转发电；透平(4)的出口与高温回热器(6)的高温侧入口相连通，高温回热器(6)的高温侧出口与低温回热器(7)的高温侧入口相连通;低温回热器(7)的高温侧出口分为两路，一路与冷却器(8)的入口相连通，另一路直接与辅助压气机(11)的入口相联通;冷却器(8)的出口与水分离回收装置(9)的入口相连通，水分离回收装置(9)的出口与主压气机(10)的入口相连通，主压气机(10)的出口分别连接至二氧化碳存贮系统(12)和低温回热器(7)的低温侧入口；低温回热器(7)的低温侧出口与辅助压气机(11)的出口共同连接至高温回热器(6)的低温侧入口，高温回热器(6)的低温侧出口与燃烧室(3)的入口相连通，形成一个闭式循环。2.如权利要求1所述的可实现100%碳回收的高效闭式燃气发电系统，其特征在于:所述燃料为天然气、油气、液化气、煤制气，或其它碳氢化合物燃料。3.如权利要求2所述的可实现100%碳回收的高效闭式燃气发电系统，其特征在于:所述燃烧室(3)运行温度在700-1300°C之间，所述主压气机(10)运行温度在30_100°C之间，系统最高压力在15_35MPa之间，最低压力在7-9MPa之间。
【专利摘要】本实用新型属于燃气发电技术领域，具体涉及一种可实现100％碳回收的高效闭式燃气发电系统。本实用新型的燃气发电系统主要由制氧系统1、燃料供给系统2、燃烧室3、透平4、发电机5、高温回热器6、低温回热器7、冷却器8、水分离回收装置9、主压气机10、辅助压气机11、二氧化碳存贮系统12组成。本实用新型需要解决了现有的化石能电厂的碳分离回收系统效率低的技术问题，使用本实用新型的系统，仅利用自身流程即可实现100％的碳回收，碳回收效果显著优于当前化石电厂采用的碳回收系统，并能将燃气发电的效率提高10％以上。此外使用本实用新型的系统，无需额外添加碳回收系统或设备，节省了电厂的投资成本。
【IPC分类】F02C3/34, F02C3/20
【公开号】CN205243651
【申请号】CN201520762022
【发明人】王俊峰, 黄彦平, 昝元峰, 郎雪梅
【申请人】中国核动力研究设计院
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年9月29日