[实用新型]基于膜式壁气化炉的含碳燃料超临界二氧化碳发电系统

说明书

本实用新型公开了基于膜式壁气化炉的含碳燃料超临界二氧化碳发电系统，其至少包括由气化炉、废热锅炉、透平、回热器、换热器、压缩机形成的循环回路，循环回路内的循环工质是超临界二氧化碳；本实用新型利用含碳燃料气化与超临界二氧化碳循环相结合，原料不限于煤炭，气化技术可采用固定床、流化床或气流床气化炉，气化剂不限于氧气，系统整体考虑采用简单、带回热、带压缩等形式的布雷顿循环系统，有很强的适应性和灵活性。

技术领域

本实用新型属于先进能源动力与化工领域，具体为基于膜式壁气化炉的含碳燃料超临界二氧化碳发电系统。

背景技术

含碳燃料在气化时，最高温度可达上千度，为了吸收气化炉炉膛中高温火焰和合成气的辐射热量，降低炉壁温度，保护炉壁，国内外学者开发了不同于耐火砖衬里的膜式壁气化炉。目前均采用水冷壁形式进行冷却，即以水为冷却介质，在膜式壁内冷却产生蒸汽的形式。一般后续利用蒸汽进行朗肯循环发电，以回收热量、提高热效率。

超临界二氧化碳具有能量密度大、传热效率高等特点，被公认是最具应用前景的能量传输和转换工质之一。利用超临界二氧化碳作为工质的布雷顿循环相较于水蒸气朗肯循环有诸多优点，相同出力下，前者机组尺寸约为后者机组的十分之一，初期投资可以大幅度降低；相同温度下，前者循环效率高于后者，系统热效率可以进一步提高。

涉及含碳燃料气化和超临界二氧化碳循环的已公开技术有：

1、公开号为CN106014512 A（201610513268.4）的中国专利文献，公开了一种基于超临界二氧化碳的煤基燃料纯氧燃烧发电系统及方法，煤在氧气和二氧化碳作用下气化，粗煤气经净化后进行纯氧燃烧，产生的烟气作为循环工质，进行超临界二氧化碳循环做功发电。

2、公开号为CN105820842 A（201610334811.4）的中国专利文献，公开了一种煤气化超临界二氧化碳循环发电系统，以煤基纯氧气化为基础，合成气作为内燃式超临界二氧化碳循环燃烧室的燃料，与氧气反应，生成二氧化碳，循环做功。

3、公开号为CN107177383 A（201710449074.7）的中国专利文献，公开了一种以超临界二氧化碳为气化剂的煤气化系统及方法，超临界二氧化碳与粉煤及氧气一起进入气化炉内发生气化反应，生成合成气，合成气冷却、净化后进入二氧化碳分离系统中，分离出的二氧化碳一部分进行封存利用，另一部分预热后再次进入气化炉进行反应。

但是上述公开的技术方案均以煤为燃料，且利用气化合成气或合成气燃烧后的烟气提纯作为超临界二氧化碳循环的循环工质，相应要求煤气化以纯氧（或者配合二氧化碳）作为气化剂，技术应用范围较小。

实用新型内容

本实用新型提出了一种基于膜式壁气化炉的含碳燃料超临界二氧化碳发电系统，利用含碳燃料气化与超临界二氧化碳循环相结合，原料不限于煤炭，气化技术可采用固定床、流化床或气流床气化炉，气化剂不限于氧气，有很强的适应性和灵活性。

本实用新型的技术方案如下：

基于膜式壁气化炉的含碳燃料超临界二氧化碳发电系统，其特征在于：至少包括由气化炉、废热锅炉、透平、回热器、换热器、压缩机形成的循环回路，循环回路上设置有循环工质出口一、循环工质出口二、循环工质出口三、循环工质出口四、循环工质出口五、循环工质出口六，循环回路内的循环工质是超临界二氧化碳；其中：

循环工质出口一设置于气化炉膜式壁结构的出口，循环工质出口一与废热锅炉连通；

循环工质出口二设置于废热锅炉上，利用废热锅炉继续提高循环工质的温度，同时给合成气降温，循环工质出口二与透平连通；

循环工质出口三设置于透平的末端上，循环工质用于做功发电，循环工质出口三与回热器连通；

循环工质出口四设置于回热器上，回热器对循环工质进行换热降温，循环工质出口四与换热器连通；