[发明专利]一种富氧-煤气化烟气再热联合循环动力系统

说明书

技术领域

本发明属于化石燃料动力循环发电技术领域，具体涉及一种富氧-煤气化烟气再热联合循环动力系统。

背景技术

在能源价格连续上涨的时代，化石燃料特别是煤炭能源将在电力工业中长期处于重要的地位。此外，化石燃料的主要燃烧产物CO₂未来要进行处理。因此，电力行业一直在努力开发新型的化石燃料动力循环，达到既高效又能实现CO₂捕获的目的。联合循环动力系统是提高动力厂效率的重要选择之一。基于上述概念，煤整体气化联合循环(IGCC)用于将煤蕴含的能量转换为电能。IGCC技术首先将煤气化，产生合成气。然后在将合成气燃烧之前将杂质从合成气中去除或将污染物转化为可利用的副产品。这种方式可减少二氧化硫、固体颗粒和汞的排放。初级燃烧和生产所产生的附加热量送到蒸汽动力循环，类似于联合循环燃气轮机。与传统的煤粉燃烧技术相比，这种方式也可以提高效率。

众所周知，在两个燃气轮机之间对燃气进行再热，整个燃气轮机循环的吸热平均温度会升高。因而，燃气轮机循环的性能将得到改善。实践中难以实现在两个燃气轮机之间使用热交换器对烟气进行再热，因为烟气温度太高。本专利提出非热表面再热概念以解决这一问题。高压燃气轮机中的燃气通过控制空分单元产生的高压氧气的流量仅进行部分燃烧。通过对再循环液化二氧化碳加压混入高压燃气轮机控制高压燃气轮机的燃烧温度。高压燃气轮机出口的烟气(包括未燃烧的燃气)温度和压力降低。动力系统设计时，对高压燃气轮机出入口的烟气压力进行优化。在中压燃气轮机的燃烧室，需要供应空分单元产生的中压氧气以完全燃烧燃气。通过燃烧，在燃烧室的出口，烟气温度达到设计值。

由于系统配置的重要变化，烟气再热联合循环动力系统的烟气工况与传统的联合循环燃气轮机烟气工况完全不同。变化之一为高压燃气轮机入口的燃气压力，燃气压力越高动力系统的效率越高。高压燃气轮机入口的燃气压力可望达到350bar甚至更高。然而，这不会影响当前燃气轮机设计的主要构造。唯一的变化是燃气轮机的气缸(外套)要加厚以适应高的燃气压力。目前工作在同一压力水平的蒸汽轮机可作为高压燃气轮机。当前高压蒸汽轮机的汽缸结构可用于处理高压燃气。无论如何，当前燃气轮机外套的绝热和冷却构造应仍然用于处理燃气的高温。

发明内容

本发明的目的在于提供一种富氧-煤气化烟气再热联合循环动力系统。

一种富氧-煤气化的具有二氧化碳捕获能力的烟气再热联合循环动力系统(附图1)，高压燃气轮机3与中压燃气轮机4通过烟气管道相连，中压燃气轮机4与余热锅炉8通过烟道相连，蒸汽轮机6与第三发电机16同轴相连，余热锅炉8和蒸汽轮机6与凝汽器7通过蒸汽通道依次相连，水泵17依次通过水管道与凝汽器7和余热锅炉8相连，空分单元9分别与气化装置11、高压燃气轮机3和中压燃气轮机4相连，二氧化碳压缩与提纯机13与高压燃气轮机3和余热锅炉8相连，气化装置11与合成气净化装置18，合成气净化装置18与燃料气压缩机12相连，液化二氧化碳泵19依次与二氧化碳压缩与提纯机13和高压燃气轮机3通过液化二氧化碳管道相连，高压燃气轮机3和燃料气压缩机12同轴与第一发电机14相连，中压燃气轮机4与第二发电机15同轴相连，蒸汽轮机6与发电机16同轴相连，来自空分单元9的高压氧气与来自液化二氧化碳泵再循环19的压缩二氧化碳和来自燃料气压缩机12的高压燃料气一同进入高压燃气轮机3进行部分燃烧和部分膨胀。

本发明的有益效果：本发明的富氧-煤气化烟气再热联合循环动力系统具有高能效、低成本、低排放的优点，比传统的的具有二氧化碳捕获能力的IGCC电厂净热效率提高4～5％，该系统具有二氧化碳捕获功能，捕获率可达90％。

附图说明

附图1为富氧-煤气化烟气再热联合循环动力系统示意图；

附图中，3-高压燃气轮机相连、4-中压燃气轮机、6-蒸汽轮机、7-凝汽器、8-余热锅炉、9-空分单元、11-气化装置、13-二氧化碳压缩和提纯机、14-第一发电机、15-第二发电机、16-第三发电机、17-水泵、18-合成气净化装置、19-液化二氧化碳再循环泵。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1