[实用新型]纯氧燃烧超临界二氧化碳循环发电系统

说明书

本实用新型提供了一种纯氧燃烧超临界二氧化碳循环发电系统及方法，包括：二氧化碳泵、中间冷却器、回热器、透平、发电机、预热器、纯氧燃烧锅炉、除尘器、冷却器、水分离器、冷凝器、不凝气体分离器、燃料供给装置、氧气供给装置等。将燃烧室布置到透平排气口下游，产生的热量传递给透平排气工质和燃烧产物气体的混合气，通过回热器将此热量传递给透平进气，混合气冷却后将二氧化碳与水、不凝气体进行分离和处置，燃烧产生的多余二氧化碳直接捕集。本实用新型系统能量利用率高，纯氧燃烧锅炉的燃烧热量得到充分利用，并且循环系统发电效率高；系统无烟囱，并可100％捕集二氧化碳，方便地处理排放的氮氧化物、硫氧化物污染气体。

技术领域

本实用新型涉及一种纯氧燃烧超临界二氧化碳循环发电系统，属于动力循环技术领域。

背景技术

超临界二氧化碳动力循环是当前的研究热点，其循环效率高，用途广，被认为具有良好的应用前景。超临界二氧化碳动力循环可分为两类：一类采用直燃加热方式，超临界二氧化碳在燃烧器中被燃气直接加热至高温，燃烧产物在透平出口后的处理工艺中排放或收集；另一类采用间接加热方式，超临界二氧化碳由主加热器加热至高温，主加热器可由燃料燃烧、聚光太阳能热、核能等多种方式提供热量。由于直燃加热可以获得高的初参数，加上超临界二氧化碳循环所采用的回热、临界点附近压缩减少耗功等方法，使直燃加热循环具有远高于间接加热循环的热效率，并且可以直接捕碳。但是，直燃加热的超临界二氧化碳循环不宜采用煤炭或其它的固体燃料，主要问题是燃烧产生的固体颗粒物会进入到透平，可能导致透平失效。

如何充分利用在二氧化碳气氛下燃料纯氧燃烧的捕碳优势和超临界二氧化碳循环的效率优势，并且避免固体颗粒物损伤透平，是本领域技术人员致力于解决的难题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：如何充分发挥纯氧燃烧直接加热的捕碳优势和超临界二氧化碳循环的效率优势，构建新型高效的纯氧燃烧超临界二氧化碳循环发电系统。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供了一种纯氧燃烧超临界二氧化碳循环发电系统，其特征在于包括：第一二氧化碳泵，第一二氧化碳泵出口连接中间冷却器进口，中间冷却器出口连接第二二氧化碳泵进口，第二二氧化碳泵出口连接低温回热器低温侧进口，低温回热器低温侧出口连接高温回热器低温侧进口，高温回热器低温侧出口连接透平进口，透平连接发电机，透平出口连接预热器低温侧进口，预热器低温侧出口连接纯氧燃烧锅炉工质进口，纯氧燃烧锅炉工质出口连接除尘器进口，除尘器出口连接高温回热器高温侧进口，高温回热器高温侧出口连接预热器高温侧进口，预热器高温侧出口连接低温回热器高温侧进口，低温回热器高温侧出口连接冷却器进口，冷却器出口连接水分离器进口，水分离器出口连接冷凝器进口，冷凝器出口连接不凝气体分离器进口，不凝气体分离器出口连接第一二氧化碳泵进口。

优选地，燃料供给装置和氧气供给装置分别连接所述纯氧燃烧锅炉燃料进口和氧气进口。

优选地，所述燃料供给装置提供煤炭或其它固体燃料。

上述的纯氧燃烧超临界二氧化碳循环发电系统使用时，步骤为：液态二氧化碳工质经第一二氧化碳泵增压后，经中间冷却器冷却后，进入第二二氧化碳泵进一步增压，再经低温回热器和高温回热器吸热，然后进入透平膨胀做功推动发电机产生电力，透平排气进入预热器加热，再进入纯氧燃烧锅炉被燃料和氧气燃烧加热，形成的混合工质进入除尘器除尘，然后依次进入高温回热器、预热器、低温回热器释放热量，再经冷却器冷却，进入水分离器除湿，再进入冷凝器将二氧化碳凝结成液态，然后经不凝气体分离器将不凝气体排出至处理环节，液体的二氧化碳回到第一二氧化碳泵。

优选地，所述处理环节中，燃烧产生的多余二氧化碳排出后收集。

优选地，所述第一二氧化碳循环泵出口压力为15～25MPa。

优选地，所述第二二氧化碳循环泵出口压力为25～40MPa。

优选地，所述透平的进气温度为600～850℃。