[发明专利]集成超临界CO₂和热泵的燃煤脱碳及余热利用发电系统

说明书

本发明公开了属于电站脱碳节能技术领域的集成超临界COsubgt;2/subgt;和热泵的燃煤脱碳及余热利用发电系统。该系统主要包括燃煤发电子系统、脱碳子系统和COsubgt;2/subgt;循环发电子系统。为减少脱碳系统热量损失，提高脱碳燃煤电站发电效率，本系统做出了以下优化：(1)以超临界COsubgt;2/subgt;作为吸热工质，依据热量品位依次吸收脱碳过程废热和脱碳用抽汽的过热度，驱动COsubgt;2/subgt;透平发电，抵消一部分因脱碳用抽汽而减少的机组有效出功；(2)利用第二类吸收式热泵回收部分脱碳过程废热，并替代部分脱碳用抽汽为再沸器提供热量；(3)利用COsubgt;2/subgt;透平排汽去预热空气，节省出部分较高温烟气去加热给水，减少汽轮机回热抽汽。

技术领域

本发明属于电站脱碳节能技术领域，特别涉及一种集成超临界CO₂和热泵的燃煤脱碳及余热利用发电系统。

背景技术

目前，中国以煤炭为主的一次能源和以火力发电为主的二次能源结构并未改变，CO₂排放不可避免，随之而来的温室效应问题日益严重。为减少CO₂排放，燃烧后脱碳被广泛认为是相对成熟且具有大规模应用潜力的技术。同时，超临界CO₂工质由于化学性质稳定、密度高以及成本低等特点，越来越受到人们的关注。超临界CO₂循环也因其良好的工质特性，具有系统简单、设备结构紧凑、可与多种热源系统结合应用等优点。

基于MEA的化学吸收法脱碳过程需要消耗大量热量，同时释放出大量低品位废热，一般来说，脱碳单元所需热量由汽轮机中低压缸连通管的抽汽供给，这意味着脱碳过程将减少系统有效功的输出，造成较高的能效惩罚，并给低压缸的安全性带来一定的影响。为了在实现CO₂减排的同时有效降低能效惩罚，以超临界CO₂作为燃煤脱碳单元的余热利用工质，构成CO₂循环发电系统，抵消一部分因脱碳抽汽造成的有效功减少；另外，集成第二类吸收式热泵和烟气余热利用两种节能手段，对燃煤脱碳电厂进行优化，这都为脱碳单元余热的利用提供了方向。

发明内容