一种耦合碳捕集的开式混合工质发电系统和方法与流程

本发明涉及二氧化碳捕集，尤其涉及一种耦合碳捕集的开式混合工质发电系统和方法。

背景技术：

1、目前，全球逐渐形成了“通过提高可再生能源的占比来降低电力系统的碳排放强度”的共识。然而，可再生能源电力始终存在着间歇性、波动性和不确定性，导致在提高可再生能源电力消纳能力和保障电网安全稳定运行之间，存在着相互制约的关系。因此，如何在充分发展可再生能源电力的同时，实现高碳能源的高效低碳利用，是电力产业面临的主要问题。

2、现有的各类减排技术中，二氧化碳捕集、利用与封存技术(co2 capture、utilization and storage,ccus)是唯一能够实现高碳能源低碳利用的技术。但是，目前的化石燃料电厂中，天然气发电系统的碳捕集技术仍不全面，除了生产成本较高，其碳捕集效率仍较低、发电效果也不佳，严重阻碍了其发展与部署。所以，如何降低碳捕集技术对天然气发电系统性能的影响，提高天然气碳捕集电厂发电效率，是目前亟待解决的难题。

3、因此，现有技术还有待改进和提高。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种耦合碳捕集的开式混合工质发电系统和方法，旨在解决现有技术中天然气发电系统的碳捕集技术仍不全面，除了生产成本较高，其碳捕集效率仍较低、发电效果也不佳，严重阻碍了其发展与部署的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供一种耦合碳捕集的开式混合工质发电系统，其中，所述系统包括：

4、燃气发电模块，所述燃气发电模块包括压气机、燃烧室和燃气透平，用于将燃料lng放入所述燃烧室进行燃烧，并将燃烧后的第一烟气输入所述燃气透平，通过所述第一烟气驱动所述燃气透平做功发电；

5、余热发电模块，所述余热发电模块包括余热锅炉，用于将所述燃气透平做功后输出的第二烟气输入所述余热锅炉，通过所述余热锅炉对所述第二烟气进行分配，将所述第二烟气分为循环烟气和待分离烟气；

6、碳分离模块，所述碳分离模块包括分离单元，用于通过所述分离单元分离所述待分离烟气中的二氧化碳，并将脱碳后的烟气排出。

7、在一种实现方式中，所述压气机由多级压缩和多级中间冷却构成；

8、所述燃气发电模块还包括换热器，所述燃料lng经过所述换热器后释放冷能，所述燃料lng释放冷能后被加热至12℃-18℃。

9、在一种实现方式中，所述余热锅炉由多个换热面构成，通过所述多个换热面回收所述燃气透平做功后输出的高温余热。

10、在一种实现方式中，所述余热发电模块还包括透平、冷却器、泵和换热器，所述透平与所述冷却器相连，所述冷却器与所述泵相连；

11、所述透平与所述分离单元互相连通，所述分离单元捕集所述二氧化碳时所需的热量由所述透平抽气提供，其中，所述透平通过背压式汽轮机进行抽气。

12、在一种实现方式中，所述碳分离模块包括所述分离单元和co2压缩机，所述分离单元包括吸收塔、解吸塔和中间换热器，其中，所述分离单元用于将烟气中捕集到的二氧化碳送入所述余热发电模块与蒸汽循环中的水混合构成混合工质循环。

13、在一种实现方式中，所述分离单元与所述换热器相连接，所述分离单元利用所述换热器释放的lng冷能将捕集到的二氧化碳液化。

14、在一种实现方式中，所述系统，还包括：

15、烟气再循环模块，用于将所述循环烟气循环回所述压气机，其中，所述循环烟气在所述第二烟气中的占比为30％-50％。

16、第二方面，本发明实施例还提供一种开式混合工质发电方法，其中，所述方法包括：

17、将燃料lng放入燃烧室进行燃烧，并将燃烧后的第一烟气输入燃气透平，通过所述第一烟气驱动所述燃气透平做功发电；

18、将所述燃气透平做功后输出的第二烟气输入余热锅炉，通过所述余热锅炉对所述第二烟气进行分配，将所述第二烟气分为循环烟气和待分离烟气；

19、通过分离单元分离所述待分离烟气中的二氧化碳，并将脱碳后的烟气排出。

20、第三方面，本发明实施例还提供一种终端设备，其中，所述终端设备包括存储器、处理器及存储在存储器中并可在处理器上运行的耦合碳捕集的开式混合工质发电程序，处理器执行所述耦合碳捕集的开式混合工质发电程序时，实现上述方案中任一项的开式混合工质发电方法的步骤。

21、第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其中，计算机可读存储介质上存储有耦合碳捕集的开式混合工质发电程序，所述耦合碳捕集的开式混合工质发电程序被处理器执行时，实现上述方案中任一项所述的开式混合工质发电方法的步骤。

22、有益效果：与现有技术相比，本发明提供了一种耦合碳捕集的开式混合工质发电系统和方法，所述系统包括：燃气发电模块，所述燃气发电模块包括压气机、燃烧室和燃气透平，用于将燃料lng放入所述燃烧室进行燃烧，并将燃烧后的第一烟气输入所述燃气透平，通过所述第一烟气驱动所述燃气透平做功发电；余热发电模块，所述余热发电模块包括余热锅炉，用于将所述燃气透平做功后输出的第二烟气输入所述余热锅炉，通过所述余热锅炉对所述第二烟气进行分配，将所述第二烟气分为循环烟气和待分离烟气；碳分离模块，所述碳分离模块包括分离单元，用于通过所述分离单元分离所述待分离烟气中的二氧化碳，并将脱碳后的烟气排出。本发明通过捕集发电过程中产生的二氧化碳进行循环利用，提高了碳捕集系统的发电效率。

技术特征：

1.一种耦合碳捕集的开式混合工质发电系统，其特征在于，所述系统包括：

2.根据权利要求1所述的耦合碳捕集的开式混合工质发电系统，其特征在于，所述压气机由多级压缩和多级中间冷却构成；

3.根据权利要求1所述的耦合碳捕集的开式混合工质发电系统，其特征在于，所述余热锅炉由多个换热面构成，通过所述多个换热面回收所述燃气透平做功后输出的高温余热。

4.根据权利要求1所述的耦合碳捕集的开式混合工质发电系统，其特征在于，所述余热发电模块还包括透平、冷却器、泵和换热器，所述透平与所述冷却器相连，所述冷却器与所述泵相连；

5.根据权利要求1所述的耦合碳捕集的开式混合工质发电系统，其特征在于，所述碳分离模块包括所述分离单元和co2压缩机，所述分离单元包括吸收塔、解吸塔和中间换热器，其中，所述分离单元用于将烟气中捕集到的二氧化碳送入所述余热发电模块与蒸汽循环中的水混合构成混合工质循环。

6.根据权利要求5所述的耦合碳捕集的开式混合工质发电系统，其特征在于，所述分离单元与所述换热器相连接，所述分离单元利用所述换热器释放的lng冷能将捕集到的二氧化碳液化。

7.根据权利要求1所述的耦合碳捕集的开式混合工质发电系统，其特征在于，所述系统，还包括：

8.一种基于上述权利要求1-7任一项所述的耦合碳捕集的开式混合工质发电系统的开式混合工质发电方法，其特征在于，所述方法包括：

9.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的耦合碳捕集的开式混合工质发电程序，所述处理器执行所述耦合碳捕集的开式混合工质发电程序时，实现如权利要求1-7任一项所述的开式混合工质发电方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有耦合碳捕集的开式混合工质发电程序，所述耦合碳捕集的开式混合工质发电程序被处理器执行时，实现如权利要求1-7任一项所述的开式混合工质发电方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种耦合碳捕集的开式混合工质发电系统和方法，所述系统包括：燃气发电模块，用于将燃料LNG放入燃烧室进行燃烧，并将燃烧后的第一烟气输入燃气透平，通过所述第一烟气驱动所述燃气透平做功发电；余热发电模块，用于将所述燃气透平做功后输出的第二烟气输入余热锅炉，通过所述余热锅炉对所述第二烟气进行分配，将所述第二烟气分为循环烟气和待分离烟气；碳分离模块，用于通过分离单元分离所述待分离烟气中的二氧化碳，并将脱碳后的烟气排出。本发明中的余热发电模块和碳分离模块互为耦合关系，余热发电模块能够吸收利用碳分离模块中分离出的二氧化碳，构建CO<subgt;2</subgt;+H<subgt;2</subgt;O混合工质，提高了碳捕集系统的发电效率。

技术研发人员：郑雅文,单克,李鑫龙,刘建辉,李琪,李璐伶,段鹏飞,蒋鹏,肖莹,杨光
受保护的技术使用者：深圳市燃气集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11