专利名称：一种增压富氧煤燃烧烟气冷凝热回收系统的制作方法
技术领域：
本发明属于能源技术应用与co2捕集领域，具体涉及一种充分利用烟气显热和潜 热加热锅炉给水的增压富氧煤燃烧烟气冷凝热回收系统。
背景技术：
传统的煤粉燃烧电站锅炉的排烟温度大约在110-140°C，煤中含有的水分和其 中的氢元素燃烧产生水蒸汽以及燃烧空气携带的水分，烟气中水蒸汽的容积份额大约为 10-15%，常压下水分凝结温度为45-55°C，此凝结热不适于热力系统回收利用，只能抛弃， 在约120°C排烟温度下，排烟损失高达6-7%，是常压煤粉燃烧锅炉最大的热损失。采用增压富氧燃烧的整体化发电系统使燃烧与捕集C02的全过程均在约 6. 0-8. OMPa的压力下完成，在此高压下，锅炉排烟中的水分凝结温度提高到200°C左右，因 此，可采用锅炉排烟冷凝器，将原本无法利用的水分凝结热量加热锅炉给水，替代了汽轮机 加热给水的部分抽汽，大大减少了锅炉排烟损失，也增加了汽轮机出力，同时简化了捕集 co2流程中的脱水工艺。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种将增压富氧煤燃烧烟气的冷凝热用于加 热锅炉给水、替代部分汽轮机抽汽的增压富氧煤燃烧烟气冷凝热回收系统。本发明采用的技术方案为高压流化床锅炉有三个入口，分别通入02丄02和煤；高 压流化床锅炉的高温烟气出口连接到省煤器的烟气入口，省煤器的烟气出口连接到高压烟 气冷凝器的烟气入口，高温烟气的冷凝过程在高压烟气冷凝器中完成；高压流化床锅炉的 蒸汽出口连接到汽轮机，然后依次经过凝汽器、凝结水泵连接到高压烟气冷凝器的水入口， 高压烟气冷凝器的水出口经过给水加热系统连接到省煤器的水入口，汽轮机带动发电机发 电；省煤器的水出口连接到高压流化床锅炉的给水入口。所述高温烟气为高压富氧煤燃烧产生的烟气，主要成分为C02和水蒸汽。所述02由空气分离装置制取。所述C02由高温烟气经高压烟气冷凝器冷凝后的部分C02获得，在系统中循环使 用，其余co2压缩液化。所述高压烟气冷凝器利用汽轮机凝结水来冷却所述高温烟气，并回收烟气中水蒸 汽的汽化潜热。所述高温烟气冷凝器为高压容器，能承受6. 0-8. OMPa的压力。本发明的有益效果为烟气是高压富氧煤燃烧产生的烟气，其主要成分是C02和水 蒸汽，二者的容积份额为95%以上，且C02和水蒸汽在高压下都是易液化的气体，因此在计 算烟气中水蒸汽的露点及凝结放热量的过程中必须采用实际气体状态方程；利用汽轮机凝 结水来回收烟气的冷凝热，减小了排烟热损失，同时，替代部分汽轮机抽汽，增加汽轮机的 出力，简化了捕集C02流程中的烟气脱水工艺，有效提高了燃煤火力发电装置整合C02捕集的整体系统经济性。
图1为本发明所述系统的结构示意图。图中标号1-高压流化床锅炉；2-省煤器；3-汽轮机；4-发电机；5-凝汽器；6-凝结水泵； 7-高压烟气冷凝器；8-给水加热系统；9-空气分离装置。
具体实施例方式本发明提供了一种增压富氧煤燃烧烟气冷凝热的回收系统，下面结合附图和具体 实施方式对本发明作进一步的说明。如图1所示，高压流化床锅炉1有三个入口，分别通入02、C02和煤，其中，02由空 气分离装置9制取。高压流化床锅炉1的高温烟气出口连接到省煤器2的烟气入口，省煤 器2的烟气出口连接到高压烟气冷凝器7的烟气入口 ；高压流化床锅炉1的蒸汽出口连接 到汽轮机3，然后依次经过凝汽器5、凝结水泵6连接到高压烟气冷凝器7的水入口，高压烟 气冷凝器7的水出口经过给水加热系统8连接到省煤器2的水入口，汽轮机3带动发电机 4发电；省煤器2的水出口连接到高压流化床锅炉1的给水入口。空气分离装置9制取的02、烟气再循环的C02和煤一起进入高压流化床锅炉1燃 烧，燃烧产生的高压高温烟气经过高压流化床锅炉1受热面换热将水加热至过热蒸汽，蒸 汽进入汽轮机3做功，并带动发电机4发电，汽轮机3排汽进入凝汽器5。高温烟气的主要 成分为C02和水蒸汽，从省煤器2出来的烟气进入高压烟气冷凝器7，同时凝汽器5中的凝 结水由凝结水泵6送到高压烟气冷凝器7将烟气冷却到水凝结温度以下，烟气中的水蒸汽 冷凝释放出汽化潜热后变为烟气冷凝水排出，释放的热量由凝结水吸收，使凝结水温度升 高进入后面的给水加热系统8，再进入省煤器2 ；从高压烟气冷凝器7出来的部分C02气体 再循环至高压流化床锅炉1，其余C02气体进入后面的压缩液化流程以备封存。所述系统具有以下优点(1)由于烟气冷凝器维持在6. 0-8. OMPa的压力，排烟水 分的凝结温度提高到200°C左右，使原本无法利用的水分凝结热量得以加热锅炉给水，并大 大减小排烟损失；(2)由于烟气冷凝器的压力维持在6. 0-8. OMPa下，对流换热系数可大大 提高，使冷凝器的体积大大减小；(3)由于利用了烟气中水蒸汽的汽化潜热替代了部分汽 轮机抽汽来加热给水，故使汽轮机出力增加；(4)利用烟气水分冷凝热的同时，简化了 C02 捕集流程中的烟气脱水工艺，提高了整体系统的经济性。
权利要求
一种增压富氧煤燃烧烟气冷凝热回收系统，其特征在于，高压流化床锅炉(1)有三个入口，分别通入O2、CO2和煤；高压流化床锅炉(1)的高温烟气出口连接到省煤器(2)的烟气入口，省煤器(2)的烟气出口连接到高压烟气冷凝器(7)的烟气入口，高温烟气的冷凝过程在高压烟气冷凝器(7)中完成；高压流化床锅炉(1)的蒸汽出口连接到汽轮机(3)，然后依次经过凝汽器(5)、凝结水泵(6)连接到高压烟气冷凝器(7)的水入口，高压烟气冷凝器(7)的水出口经过给水加热系统(8)连接到省煤器(2)的水入口，汽轮机(3)带动发电机(4)发电；省煤器(2)的水出口连接到高压流化床锅炉(1)的给水入口。
2.根据权利要求1所述的一种增压富氧煤燃烧烟气冷凝热回收系统，其特征在于，所 述高温烟气为高压富氧煤燃烧产生的烟气，主要成分为C02和水蒸汽。
3.根据权利要求1所述的一种增压富氧煤燃烧烟气冷凝热回收系统，其特征在于，所 述02由空气分离装置制取。
4.根据权利要求1所述的一种增压富氧煤燃烧烟气冷凝热回收系统，其特征在于，所 述C02由高温烟气经高压烟气冷凝器(7)冷凝后的部分C02获得，在系统中循环使用，其余 C02压缩液化。
5.根据权利要求1或2所述的一种增压富氧煤燃烧烟气冷凝热回收系统，其特征在于， 所述高压烟气冷凝器(7)利用汽轮机凝结水来冷却所述高温烟气，并回收烟气中水蒸汽的 汽化潜热。
6.根据权利要求1所述的一种增压富氧煤燃烧烟气冷凝热回收系统，其特征在于，所 述高温烟气冷凝器(7)为高压容器，能承受6. 0-8. OMPa的压力。
全文摘要
本发明公开了一种增压富氧煤燃烧烟气水分冷凝热回收系统，属于能源技术应用与CO2捕集领域。该技术利用高压下烟气水分的凝结温度提高到200℃左右的特点，用烟气水分冷凝热量加热汽轮机凝结水，冷凝过程在高压烟气冷凝器中进行，增压富氧煤燃烧产生的烟气进入高压烟气冷凝器，烟气中的水蒸气被冷却并释放出的汽化潜热加热汽轮机凝结水，排出的烟气继续压缩液化以达到捕集CO2的目的。该技术充分利用了烟气水分冷凝热，减小了排烟损失，增大了汽轮机出力，降低了捕集CO2的能耗，改善了增压富氧燃烧发电系统的热经济性。
文档编号F01D15/10GK101858592SQ20101017400
公开日2010年10月13日 申请日期2010年5月11日 优先权日2010年5月11日
发明者叶学民, 王春波, 董静兰, 阎维平, 高正阳 申请人:华北电力大学(保定)