[实用新型]一种利用液化天然气进行带碳捕集发电的集成系统

说明书

本实用新型公开了一种利用液化天然气进行带碳捕集发电的集成系统，包括LNG气化及冷能利用系统、空分制氧系统、富氧燃烧透平循环发电及尾气碳回收系统。与现有技术相比，本实用新型的积极效果是：本实用新型集LNG气化、冷能制氧、富氧发电与碳捕获于一体，优点是在LNG气化，制氧和碳捕获环节的能耗都能大大降低，LNG冷能利用率提高、发电效率提高、将捕集的二氧化碳注入地底咸水封存则可以实现零碳排放发电效果。本实用新型通过利用LNG冷能进行纯氧制取，纯氧与天然气参与富氧燃烧透平循环发电，发电尾气进行二氧化碳捕集，旨在降低LNG气化，制氧和碳捕获环节的能耗，打造零碳发电技术，符合未来碳中和的社会需求，应用前景广阔。

技术领域

本实用新型涉及一种利用液化天然气进行带碳捕集发电的集成系统，具体涉及一种利用LNG冷能进行纯氧制取，纯氧、天然气、二氧化碳参与富氧燃烧透平循环发电，发电尾气进行二氧化碳捕集的系统。

背景技术

近年来，温室效应备受关注，研究显示，大气中的CO₂是对温室效应影响最大的气体之一。它产生的增温效应为总增温效应的63％左右。我国作为碳排放大国，面临着严峻的碳减排压力。

液化天然气(Liquefied Natural Gas，简称LNG)，的主要成分是甲烷，甲烷的常压沸点是-161℃。其制造过程是先将气田生产的天然气经过净化(脱水、脱烃、脱酸性气体)后，采用节流、膨胀和外加冷源制冷的工艺使甲烷变成液体，在使用时需要外部加热重新气化。液化天然气具有不含杂质、成份纯净的优势，在燃烧过程中释放的温室气体量远小于其他化石燃料，是一种理想的清洁、高效的发电燃料。LNG在气化过程中会释放约830kJ/kg的冷能，具有很大的利用价值。但从全球范围来看，对LNG冷能的利用程度只有20％左右，冷能资源开发利用率较低，冷浪费严重。碳捕获与封存(CCS)技术被认为是电力碳减排的主要措施之一，其中富氧燃烧技术被认为是最易实现工业化、规模化的碳捕获技术。目前限制富氧燃烧技术推广的主要因素是能耗较大，主要集中在空分制氧以及对CO₂压缩捕获环节。

富氧燃烧透平循环中有很多种，以最有名的Allam-Fetvedt循环为例,Allam-Fetvedt循环是一种布雷顿循环技术，曾入选《麻省理工科技评论》2018年“全球十大突破性技术”。该技术采用富氧燃烧，并将超临界CO₂作为工作流体，能够回收废热并消除传统污染物和CO₂排放。作为副产品，将产生可用于封存的管道CO₂。据国外知名机构测算，Allam-Fetvedt循环在工作压力30MPa、透平进口温度1100℃时的供电效率，比现有的F级燃气轮机天然气联合循环高2.3个百分点，可燃用天然气或煤制合成气，实现完全碳捕集，无NO x等污染物排放。

本实用新型将LNG气化、冷能制氧、富氧发电与碳捕获等技术跨领域结合，优点是在LNG气化，制氧和碳捕获环节的能耗都能大大降低，LNG冷能利用率提高、发电效率提高、将捕集的二氧化碳注入地底咸水封存则可以实现零碳排放发电效果；同时本系统采取多级换热思路，一方面减小了换热温差，提高了换热器的效率，另一方面减小了压缩机的压缩功耗。与传统燃气电厂技术相比，本实用新型可实现零碳排放发电、效率高、清洁环保、安全可靠和经济效益好，需求发生变化时本实用新型设备可方便迁移至其他地区继续服务。

发明内容

为了开发降低液化天然气发电脱碳成本的技术，本实用新型提出了一种利用液化天然气进行带碳捕集发电的集成系统，通过利用LNG冷能进行纯氧制取，纯氧与天然气参与富氧燃烧透平循环发电，发电尾气进行二氧化碳捕集，旨在降低LNG气化，制氧和碳捕获环节的能耗，打造零碳发电技术，符合未来碳中和的社会需求，应用前景广阔。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用液化天然气进行带碳捕集发电的集成系统，包括LNG气化及冷能利用系统、空分制氧系统、富氧燃烧透平循环发电及尾气碳回收系统，其中：