[发明专利]超临界水煤粉直接氧化复合工质循环发电系统及方法

权利要求书

1.一种超临界水煤粉直接氧化复合工质循环发电系统，其特征在于，所述系统中，空气分离装置(1)、空气压缩机(2)和超临界水反应器(5)顺次相连，水煤浆储存罐(3)、高压泵(4)和超临界水反应器(5)顺次相连；超临界水反应器(5)的过热蒸汽出口与分离器(7)进口连接，抽气出口与预热器(18)蒸汽侧进口连接，超临界水反应器(5)底部出口与固体排渣收集装置(6)连接；

分离器(7)、高压汽轮机(9)、低压汽轮机(10)、凝汽器(12)、凝结水泵(13)、低压加热器(14)、除氧器(15)、给水泵(16)、高压加热器(17)和预热器(18)顺次相连；凝汽器(12)的排气口与抽气器(11)连接；

高压加热器(17)疏水出口与除氧器(15)连接；预热器(18)疏水出口与除氧器(15)连接；

分离器(7)底部出口与颗粒物收集装置(8)连接。

2.利用权利要求1所述的发电系统进行燃煤超临界发电的方法，其特征在于，具体步骤如下：

空气经空气分离装置(1)，将氧气分离出来；氧气经空气压缩机(2)加压至30MPa后，作为氧化剂进入超临界水反应器(5)中；制备好的水煤浆进入水煤浆储存罐(3)中，由高压泵(4)加压至30MPa后，作为燃料进入超临界水反应器(5)中，水煤浆与氧气在超临界水环境中直接发生氧化放热反应，生成H2O、CO2、N2、固态灰渣与无机盐类；

固态灰渣与无机盐类通过减压阀，收集到固体排渣收集装置(6)中；水煤浆氧化反应放出的热量用于加热预热器(18)内的给水，经过换热后，超临界水反应器(5)出口的工质为CO2和超临界水形成的混合工质，参数为600℃、30MPa；混合工质进入分离器(7)中进一步分离出工质内的悬浮颗粒，悬浮颗粒通过减压阀进入颗粒物收集装置(8)中进行收集储存；经过净化后的CO2、超临界水混合工质进入高压汽轮机(9)中膨胀做功；为达到能量的梯级利用，混合工质由高压汽轮机(9)出口进入低压汽轮机(10)进一步膨胀做功；低压汽轮机(10)出口的混合工质进入凝汽器(12)进行冷凝，混合工质中的蒸汽经换热冷凝后形成凝结水进入凝结水泵(13)，混合工质中CO2通过抽气器(11)进入碳捕捉装置直接封存；凝结水通过凝结水泵(13)进入低压加热器(14)进行加热，低压加热器(14)的热源来自低压汽轮机(10)的抽汽；低压加热器(14)出口的给水进入除氧器(15)中进一步加热；除氧器(15)出口的给水进入给水泵(16)升压至30MPa；给水进入高压加热器(17)进一步加热，高压加热器(17)的热源来自高压汽轮机(9)的抽汽；高压加热器(17)出口给水进入预热器(18)进一步加热，使参数达到380℃、30MPa的超临界态，预热器(18)的热源来自超临界水反应器(5)的抽汽；预热器(18)出口的超临界水进入超临界水反应器(5)中，吸收水煤浆氧化放热反应放出的热量，与水煤浆氧化反应生成的H2O、CO2，形成CO2和超临界水的混合工质，进入分离器(7)中，完成一个循环。