[发明专利]一种燃煤的超临界水热燃烧发电装置

说明书

技术领域

本发明属于煤的清洁燃烧发电领域，特别涉及一种燃煤的超临界水热燃烧发电系统。

背景技术

常规火电厂的燃煤发电系统，是在以空气为氧化剂的气态环境下“一把火烧煤”，每年将向环境排放大约930万吨硫氧化物、860万吨氮氧化物、360万吨粉尘，造成了巨大的能源消耗和环境污染，我国二氧化碳排放量早已超过美国成为世界第一，加剧了温室效应。所以，火电厂必须进行脱硝、脱硫、除尘和碳减排。然而，当前我国燃煤火电厂脱硫脱硝、除尘及碳减排方面的形势不容乐观。据环保部测算，到2015年我国火电厂现役机组进行脱硫、脱硝、除尘改造及新建机组加装脱硫、脱硝及除尘设施投资约需2600亿元，每年的运行费用高达900多亿，耗费巨大。而且，如果加装碳捕集装置，火电厂的净发电效率还将降低6%以上，经济性大大降低。

鉴于当前我国火电厂燃煤现状，开发一种低硫氧化物、低氮氧化物、无粉尘及二氧化碳排放的新型高效煤电转化技术，对于我国能源经济的可持续发展十分必要。煤的超临界水热燃烧的发电技术即是一种新型的煤炭清洁燃烧发电技术，它充分利用了超临界水的特殊性质，将超临界水热燃烧技术引入到煤电转化领域，形成煤的超临界水热燃烧发电技术。

超临界水是指温度和压力均在其临界点（374.15°C, 22.1MPa）以上的水，与常态水相比，超临界水的主要物性参数如密度、粘度、离子积和介电常数均明显下降，扩散系数较高，传质性能好，可与非极性气体（如氧气、氮气等）和烃类物质完全互溶，而无机盐类则几乎不溶。煤的超临界水热燃烧技术，使得水煤浆和氧化剂在超临界水中发生有火焰的燃烧反应。一般而言，水煤浆可在五秒内完全燃尽，燃烧速率快。

基于煤的超临界水热燃烧的发电系统，不仅比常规火电厂的发电效率更高，而且不会排放硫氧化物、氮氧化物、粉尘等污染物，还能实现二氧化碳的零排放，环保效益非常好。当前，煤的超临界水热燃烧发电系统尚在构建之中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：如何提供一种燃煤的超临界水热燃烧发电系统，实现煤电的高效转化，并无硫氧化物、氮氧化物、粉尘等污染物排放，同时实现二氧化碳的零排放。

本发明所采用的技术方案是：燃煤的超临界水热燃烧发电系统，水煤浆储罐入口与水煤浆输入连接，水煤浆储罐出口与水煤浆高压泵吸入口连接，水煤浆高压泵出口与第一换热器冷流体入口连接，第一换热器冷流体出口与第一受热面入口连接，第一受热面出口与水热燃烧反应器燃料进口连接；氧化剂储槽入口与氧化剂输入连接，氧化剂储槽出口与氧化剂高压泵吸入口连接，氧化剂高压泵出口与第二换热器冷流体入口连接，第二换热器冷流体出口与第三换热器冷流体入口连接，第三换热器冷流体出口与第四换热器冷流体入口连接，第四换热器冷流体出口与水热燃烧反应器氧化剂入口连接；水热燃烧反应器出口与高压水力旋流器入口连接，高压水力旋流器底部出口与储渣槽连接，顶部出口与第五换热器热流体入口连接，第五换热器热流体出口与第四换热器热流体入口连接，第四换热器热流体出口与第一换热器热流体入口连接，第一换热器热流体出口与高压气液分离器入口连接，高压气液分离器底部出口与水轮机入口连接，水轮机出口与水煤浆储罐顶部入口连接，高压气液分离器顶部出口与气体透平入口连接，气体透平出口与第二换热器热流体进口连接，第二换热器出口与二氧化碳储罐入口连接；洁净水输入连接洁净水箱入口，洁净水箱底部出口与高压泵吸入口连接，洁净水高压泵出口与第五换热器冷流体入口连接，第五换热器冷流体出口与第二受热面入口连接，第二受热面出口与汽轮机的蒸汽入口连接，汽轮机蒸汽出口与第三换热器热流体入口连接，第三换热器热流体出口与洁净水箱上部入口连接。

作为一种优选方式：所述第一受热面和第二受热面布置在水热燃烧反应器内。所述水煤浆按照发热量折算为标准煤的水煤浆，标准煤的质量浓度不低于35wt%。所述洁净水为直流电站锅炉给水，所述氧化剂为液氧。本系统中使用多种阀门包括截止阀、止回阀、调节阀等。

本发明是有益效果是：本发明将热能和压能予以充分利用，能量利用效率高；无硫氧化物、氮氧化物及粉尘排放，不产生重金属污染物；实现了二氧化碳减排和水资源的循环利用。

具体描述如下：