[实用新型]适用于低温环境的热力发电系统

说明书

本实用新型提供了一种适用于低温环境的热力发电系统，二氧化碳泵出口连接二氧化碳收集装置和低温回热器高压侧进口，低温回热器高压侧出口、低温余热回收器高压侧、高温回热器高压侧、燃烧室进口依次连接，氧气供给装置、燃料供给装置均连接燃烧室，燃烧室出口连接透平进口，透平连接发电机，透平排气口、高温回热器低压侧、低温回热器低温侧、冷却器进口依次连接，冷却器出口连接水分离器进口，水分离器的二氧化碳出口连接压缩机组进口，压缩机组出口连接冷凝器进口，冷凝器出口连接二氧化碳泵进口。本实用新型系统能量利用效率高，系统发电效率高，系统不排放污染物，100％捕集二氧化碳且回收凝结水，且系统参数不高，关键设备研发投入小。

技术领域

本实用新型涉及一种适用于低温环境的热力发电系统，属于热力发电技术领域。

背景技术

根据热力学原理，热力循环的热端温度越高、冷端温度越低，则其热效率越高。热端温度往往受限于高温材料的性能，例如：超超临界汽轮机组中透平进汽最高温度通常为600℃等级，燃气轮机中透平进气温度通常为1100～1400℃等级。冷端温度受限于环境条件，包括大气温度和水源温度。冷端的有效利用与工质物性有密切关联。尽管高纬度、高海拔地区和其它有冷源条件的地区，以及有冷源条件的季节，这些环境中往往有零度以下的充足的冷源条件，但是，对于汽轮机组而言，水在零度以下要结冰，以及低压缸出口设计压力的限制，无法充分利用这样的冷端条件；对于燃气轮机，低的进气温度对提升效率有利，不过空气的临界温度太低，其作用有限。相比上述工质的热力循环，以二氧化碳为工质的动力循环更适合于低温环境条件，这是因为二氧化碳的临界点为31℃/7.4MPa，很容易在低温条件下适当加压液化。

直燃加热的半闭式超临界二氧化碳循环热端温度可达到类似燃气轮机的温度，并且超临界二氧化碳循环采用回热、临界点附近压缩减少耗功，使其具有极高的循环效率。半闭式超临界二氧化碳循环可采用纯氧燃烧，以避免产生NOx污染物，并可以方便地捕集燃烧产生的二氧化碳。

如何充分利用低温环境条件和直燃加热的高温优势，构建高效率的热力发电系统是本领域技术人员致力于解决的难题。此类发电系统在行业上未见有相关报道。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：如何充分利用低温环境条件和直燃加热的高温优势，构建高效率的热力发电系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供一种适用于低温环境的热力发电系统，其特征在于：包括二氧化碳泵，二氧化碳泵出口分两路，一路连接二氧化碳收集装置，另一路连接低温回热器高压侧进口，低温回热器高压侧出口连接低温余热回收器进口，低温余热回收器出口连接高温回热器高压侧进口，高温回热器高压侧出口连接燃烧室进口，氧气供给装置连接燃烧室氧气进口，燃料供给装置连接燃烧室燃料进口，燃烧室出口连接透平进口，透平连接发电机，透平排气口连接高温回热器低压侧进口，高温回热器低压侧出口连接低温回热器低温侧进口，低温回热器低压侧出口连接冷却器进口，冷却器出口连接水分离器进口，水分离器的水出口连接水收集装置进口，水分离器的二氧化碳出口连接压缩机组进口，压缩机组出口连接冷凝器进口，冷凝器出口连接二氧化碳泵进口。

优选地，所述压缩机组为带中间冷却的压缩机组。

优选地，所述低温余热回收器利用温度为30～40℃的外部低品位余热加热二氧化碳工质。

更优选地，所述外部的低品位余热包括燃煤电厂汽轮机排汽凝结热、太阳能热、地热、工业废热。

优选地，所述燃料供给装置提供气体或液体的燃料。

优选地，所述燃料供给装置提供的燃料包括天然气、合成气、氢、有机化合物燃料。