[发明专利]一种富氧燃烧耦合超临界CO2

说明书

本发明提供一种富氧燃烧耦合超临界CO₂循环的热电联产系统，包括依次连接的富氧燃烧单元、超临界CO₂循环单元和供热单元；所述富氧燃烧单元用于进行富氧燃烧，加热所述超临界CO₂循环单元中的CO₂工质，并分离CO₂；所述超临界CO₂循环单元用于利用经所述富氧燃烧单元加热后的CO₂工质做功发电，并将做功后的CO₂回热加压后输送给所述富氧燃烧单元；所述供热单元用于吸收所述超临界CO₂循环单元的做功后的CO₂的热量，对外供热。本发明富氧燃烧耦合超临界CO₂循环的热电联产系统，将富氧燃烧单元和超临界CO₂循环单元进行耦合，可发电和供热，实现CO₂的分离，提高了系统发电效率，提高系统能效收益。

技术领域

本发明涉及热电联产系统技术领域，具体涉及一种富氧燃烧耦合超临界CO₂循环的热电联产系统。

背景技术

碳捕集和储存技术在实现全球二氧化碳减排中起着至关重要的作用。目前，二氧化碳捕集有三条技术路径：即燃烧前、富氧燃烧和燃烧后。燃烧前捕集主要通过整体煤气化联合循环发电系统(IGCC)来实现，其原理是通过化学反应将煤油残渣等富碳燃料转化为合成气，但是IGCC技术仅适用于新电厂的建设。燃烧后捕集相对来说较为简便，能够适应大型燃煤和燃气机组，通过捕集装置将电厂烟气中的二氧化碳有选择地去除，但成本过高，对电厂供电效率影响较大。富氧燃烧是用空气分离后的氧气和烟气循环的二氧化碳组成的混合气体燃烧固体燃料。富氧燃烧产生的烟气主要由水和二氧化碳组成，冷凝分离出其中的水，就可以得到纯净的二氧化碳。富氧燃烧技术适用于新机组，也可应用于某些改造机组。

常规燃煤锅炉与sCO₂循环耦合形成sCO₂布雷顿循环发电系统，sCO₂布雷顿循环发电采用超临界CO₂(sCO₂)作为工质，利用CO₂在其临界点附近独特的物理性质变化，如：CO₂临界温度和压力远低于水的临界点，容易达到超临界状态，有利于工程应用。sCO₂是一种非常稠密的流体，具有液体特性，密度大、传热效率高、做功能力强，兼具气体特性，粘性小，流动性强，系统循环损耗小，即sCO₂循环与传统的蒸汽朗肯循环相比，可以在较高的热效率下运行。

然而，常规燃煤锅炉虽然可以作为sCO₂循环的热源，但是无法实现CO₂分离，CO₂分离和捕集还需要额外的设备和能耗。

富氧燃烧技术采用烟气再循环的方式，用空气分离获得的氧气和一部分锅炉排烟的循环烟气构成混合气代替空气作为燃烧时的氧化剂，使燃烧排烟中富集高浓度的CO₂，以实现低成本地收集CO₂。凭借着它近零排放以及和传统空气燃烧技术具有良好承接性的优点，已经成为了当今碳捕捉技术中一个最具竞争力的发展方向。

富氧燃烧技术，根据循环烟气是否脱水分为干式富氧燃烧和湿式富氧燃烧。湿烟气循环的烟气处理量小，运行费用低，大大节省了投资、运行与维护等相关费用。干烟气循环时，锅炉尾部烟气中水蒸气体积分数降低，有利于减轻尾部受热面的低温腐蚀。

目前，缺少将富氧燃烧和sCO₂布雷顿循环发电耦合形成可实现CO₂分离、效率高经济性好的发电系统设计方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种富氧燃烧耦合超临界CO₂循环的热电联产系统，可发电和供热，实现CO₂的分离，效率高且经济性好。