[发明专利]一种燃料和氧燃烧产物与CO2

说明书

一种燃料/氧燃烧产物与CO₂混合工质循环发电装置由燃烧室组、透平发电机组、换热器组、泵、气液分离器及干燥器等组成。以燃料/氧燃烧产物和循环CO₂混合产生的高温高压CO₂/H₂O为工质在透平中膨胀作功，透平乏气在换热器中放热冷却后经气液分离器与干燥器分离出水分，CO₂气体再被冷却水冷却凝结后，捕集与燃烧产物对应的CO₂并排出系统，其余经泵加压作为循环工质。本发明的发电装置之系统设备结构简单、紧凑，循环效率较高；通过液氧制备消耗低谷电实现规模电力移峰，并对燃料产生的CO₂实现全捕集和零NO_x排放。

技术领域

本发明涉及一种燃料和氧燃烧产物与CO₂混合工质循环发电装置，属于发电装置技术领域。

背景技术

光伏和风力发电负荷的间隙性和不稳定性，使得现有电网难以容纳吸收，许多宝贵的电能不得不大量废弃。现代三班倒企业的减少也使得电网峰谷差增大。抽水蓄能电站受地理因素等方面的限制不能大量投入使用。因此发展清洁能源间歇式发电装置已成为当前和未来智能电网平衡负荷、消减峰谷负荷波动，保障电力系统安全可靠的关键技术。因为便于运输和贮存，液化天然气成为沿海地区调峰发电的主要燃料，燃气调峰发电及规模储能将是未来智能电网实现峰谷平衡、稳定电网运行的主要手段。与此同时，以CO₂为主的温室气体排放及造成的气候变化与环境问题受到全球的普遍关注，我国承诺的巴黎气候协定要求我国在2050年将CO₂减排至目前的三分之一左右。其中CO₂捕集与封存技术CCS是解决气候变化问题的必要技术手段。然而现有的CO₂捕集方案存在捕集过程能源消耗代价太大的问题。

燃气蒸汽联合循环是目前常用的调峰发电方式，但其系统复杂、价格昂贵，特别是燃气轮机的技术主要掌握在发达国家手里，发电成本很高。国外最新研究的Allam循环仍然没有脱开燃气轮机循环的思路，采用压缩机来对循环工质CO₂加压，不仅系统较复杂，而且还降低了效率。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种燃料和氧燃烧产物与CO₂混合工质循环发电装置，其具体技术方案如下：

一种燃料和氧燃烧产物与CO₂混合工质循环发电装置，包括燃烧室组、透平、发电机、燃料供给系统和液氧供给系统，所述燃料供给系统和液氧供给系统均与燃烧室组连接，给燃烧室组提供燃料和氧，燃烧室组的侧壁连接有CO₂进气管，用于给燃烧室组提供CO₂气体，

透平与燃烧室组的出口端连接，来自燃烧室组的混合工质在透平中膨胀作功，透平连接着发电机。

所述透平的出口端连接有一个或一个以上串联的换热器，用于冷却透平流出的乏气。

所述燃料供给系统和液氧供给系统与燃烧室组之间连接有一个或一个以上串联的换热器，用于吸收热量来预热燃料供给系统和液氧供给系统提供的燃料和氧。

所述燃烧室组包括若干个并联的燃烧室，每个燃烧室均包括燃烧室壳体、燃烧器、火焰筒和螺旋折流板，所述螺旋折流板螺旋设置于燃烧室壳体的圆周内壁，火焰筒同轴设置于燃烧室壳体内，所述燃烧室壳体的进料口端设置有燃烧器，所述燃烧器连接有燃烧室进燃料接管和燃烧室进氧气接管，所述燃烧室的出口端连接有燃烧室出口接管，所述燃烧室出口接管的下游端与透平连接。

所述燃料供给系统包括燃料储罐与燃料泵，燃料泵用于将燃料储罐内的燃料泵送给对应的换热器，并最终传送给燃烧室组；

所述液氧供给系统包括液氧储罐与液氧泵，所述液氧泵用于将液氧储罐中的液氧泵送给对应的换热器，并最终传送给燃烧室组。