[发明专利]一种煤气-超临界二氧化碳再压缩循环的IGCC发电系统

说明书

一种煤气‑超临界二氧化碳再压缩循环的IGCC发电系统，包括燃气轮机发电系统、超临界二氧化碳(S‑CO₂)再压缩布雷顿(Brayton)动力循环发电系统和煤气化净化系统。本发明中通过煤气化净化系统把煤转化成煤气，作为燃气轮机的燃料，燃气轮机的排气作为超临界二氧化碳(S‑CO₂)再压缩布雷顿(Brayton)动力循环发电系统的热源，实现燃气‑超临界二氧化碳(S‑CO₂)再压缩布雷顿(Brayton)联合动力循环，超临界二氧化碳(S‑CO₂)再压缩布雷顿(Brayton)动力循环通过二氧化碳透平拖动发电机组产生电能。综合了煤气化净化系统、燃气轮机发电系统和超临界二氧化碳(S‑CO₂)再压缩布雷顿(Brayton)动力循环发电系统，提供稳定的电源，提高了系统整体效率，同时为IGCC发电系统以及超临界二氧化碳(S‑CO₂)再压缩布雷顿(Brayton)动力循环的运用提供了新的思路。

技术领域

本发明涉及一种煤气-超临界二氧化碳再压缩循环的IGCC发电系统。

背景技术

IGCC(整体煤气化燃气－蒸汽联合循环发电系统)技术把洁净的煤气化技术与高效的燃气－蒸汽联合循环发电系统结合起来，既有高发电效率，又有极好的环保性能，是一种有发展前景的洁净煤发电技术。在目前技术水平下，IGCC发电的净效率可达43％～45％，今后可望达到更高。而污染物的排放量仅为常规燃煤电站的1/10，脱硫效率可达99％，二氧化硫排放在25mg/Nm³左右，远低于排放标准1200mg/Nm³，氮氧化物排放只有常规电站的15％～20％，耗水只有常规电站的1/2～1/3，对于环境保护具有重大意义。与传统煤电技术相比，IGCC将煤气化和燃气－蒸汽联合循环发电技术集成，具有发电效率高、污染物排放低，二氧化碳捕集成本低等优势，是目前国际上被验证的、能够工业化的、最具发展前景的清洁高效煤电技术。

利用超临界流体拟临界区物性突变现象，将压缩机运行点设置在拟临界温度附近的大密度区，将换热器运行点设置在拟临界温度之后的低密度区，可以在保证气体冷却的前提下，降低压缩功耗，实现较高的效率。超临界流体的这一性质使其作为能量转换工质时具有明显的优势。二氧化碳(CO₂)由于其临界压力相对适中(7.38MPa)，具有较好的稳定性和核物理性质，在一定的温度范围内表现出惰性气体的性质，以及其无毒、储量丰富、天然存在等特性，被认为是最具应用前景的能量传输和能量转换工质之一。由于超临界二氧化碳(S-CO₂)在一定的运行参数范围内密度较大且无相变，因此以S-CO₂为工质的压缩机、气轮机等动力系统设备结构紧凑、体积较小。布雷顿循环每个组合可以产出20MW的电力，占用空间只有四个立方米。超临界二氧化碳(S-CO₂)布雷顿循环轮机通常用于大型热力和核能发电方面，包括下一代动力反应堆，目标是最终取代蒸汽驱动的朗肯循环轮机(效率较低，高温条件存在腐蚀性，同时由于需要非常大的轮机和冷凝器来处理多余的蒸汽，占用空间是30倍)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高系统整体效率，同时能为IGCC发电系统以及超临界二氧化碳(S-CO₂)再压缩布雷顿(Brayton)动力循环的运用提供新思路的新型发电系统。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种煤气-超临界二氧化碳再压缩循环的IGCC发电系统，包括燃气轮机发电系统、超临界二氧化碳再压缩布雷顿动力循环发电系统和煤气化净化系统；其中，

燃气轮机发电系统包括空气压缩机组、燃烧器和燃气透平；

超临界二氧化碳再压缩布雷顿动力循环发电系统包括换热器、高温回热器、低温回热器、预冷器、主压缩机、再压缩机和超临界二氧化碳透平；

煤气化净化系统包括气化炉系统、煤气除尘装置、煤气净化装置和空分装置；