[发明专利]一体化富氧燃烧动力系统

说明书

技术领域

本发明涉及动力领域，具体涉及到一种一体化的富氧燃烧动力系统。

背景技术

富氧燃烧动力系统与常规空气燃烧系统相比，锅炉烟气的主要成分是CO₂和H₂O，其中CO₂的质量浓度达90％以上，不必分离可直接压缩液化回收处理，从而显著降低CO₂的捕集能耗。但由于增加了能耗很大的空分制氧系统，使富氧燃烧动力系统的净效率较常规空气燃烧系统降低约10％，系统的投资成本也会相应增加30-40％。空分系统中，压气机能耗又占到系统能耗的90％以上。据研究采用电机拖动空分压缩机的厂用电率为20％左右，电机拖动CO₂压缩机的厂用电率为8％左右。

富氧燃烧锅炉为控制炉内燃烧温度，通常采用70-80％的大量的烟气进行再循环，使富氧燃烧锅炉烟气热能未被充分利用，同时烟气再循环风机的使用也增加了厂用电。

发明内容

本发明的目的是提供一种一体化富氧燃烧动力系统，以实现在不需要提供给燃气轮机额外燃料的情况下，降低富氧燃烧动力系统的能耗，完成CO₂减排。

为实现上述目的，本发明提供了一种一体化富氧燃烧动力系统，该系统包括用于燃烧煤粉的富氧燃烧锅炉，该富氧燃烧锅炉具有用于加热压缩空气的高温受热面，所述富氧燃烧锅炉与气-气换热器联通，接收气-气换热器输出的加热后的氧气和压缩空气，并向所述气-气换热器输出烟气，并且所述高温受热面联通燃气轮机，输出经加热后的压缩空气驱动所述燃气轮机做功；所述富氧燃烧锅炉还与蒸汽透平联通，将外部给水加热后生成的过热蒸汽输出给所述蒸汽透平；

用于通过对空气加压生成压缩空气的压气机与所述气-气换热器联通以向其输出压缩空气；该压气机向联通的空分装置输送压缩空气，所述空分装置对压缩空气加工后，输出氧气到与所述空分装置联通的所述气-气换热器；

所述燃气轮机驱动所述压气机以及CO₂压缩机，所述CO₂压缩机与所述气-气换热器联通，将所述气-气换热器放热后的烟气中的CO₂压缩液化。

依照本发明较佳实施例所述的一体化富氧燃烧系统，其中，所述蒸汽透平由所述富氧燃烧锅炉输出的过热蒸汽膨胀驱动做功，所述蒸汽透平连接凝汽器，所述凝汽器将膨胀驱动做功后的排汽冷凝成凝结水，输出给凝结水泵，所述凝结水泵将所述凝结水升压后，输出给回热加热器组；所述回热加热器组将所述凝结水逐级加热后输出给一给水加热器，所述给水加热器由所述燃气轮机输出的高温乏气加热给水后输出给所述富氧燃烧锅炉。

依照本发明较佳实施例所述的一体化富氧燃烧动力系统，其中，所述空分装置的进口与所述压气机的出口流体导通，所述空分装置的出口与所述气-气换热器的入口流体导通。

依照本发明较佳实施例所述的一体化富氧燃烧动力系统，其中，所述气-气换热器的热侧进口与所述富氧燃烧锅炉的出口流体导通，所述气-气换热器的热侧出口连接所述CO₂压缩机，所述气-气换热器的冷侧进口分别与空分装置的出口流体和所述压气机的出口流体导通，所述气-气换热器的冷侧出口对应与所述富氧燃烧锅炉的入口流体与所述富氧燃烧锅炉高温受热面的入口流体导通。

依照本发明较佳实施例所述的一体化富氧燃烧动力系统，其中，所述富氧燃烧锅炉的空气侧与所述气-气换热器的出口流体导通，所述富氧燃烧锅炉的工质进口与所述给水加热器的出口流体导通，所述富氧燃烧锅炉的工质出口与所述蒸汽透平的入口流体导通。

依照本发明较佳实施例所述的一体化富氧燃烧动力系统，其中，所述燃气轮机的进口与所述富氧燃烧锅炉的高温受热面的出口流体导通，所述燃气轮机的出口与所述给水加热器的热侧入口流体导通。

依照本发明较佳实施例所述的一体化富氧燃烧动力系统，其中，所述CO₂压缩机的进口与所述气-气换热器的热侧出口流体导通，所述CO₂压缩机的出口连接外部CO₂输送系统。

依照本发明较佳实施例所述的一体化富氧燃烧动力系统，其中，所述给水加热器的热侧进口与所述燃气轮机的出口流体导通，所述给水加热器的热侧出口连接大气，所述给水加热器的冷侧进口与所述回热加热器组的出口流体导通，所述给水加热器的冷侧出口与所述富氧燃烧锅炉的入口流体导通。

依照本发明较佳实施例所述的一体化富氧燃烧动力系统，其中，所述回热加热器组包含多级低压回热加热器、除氧器、高压回热加热器。