[发明专利]一种既有电厂CO2捕集改造的混合工质动力循环发电系统

说明书

一种既有电厂CO₂捕集改造的混合工质动力循环发电系统由燃料与燃烧室子系统、汽轮机子系统、回热循环子系统、液氧供给与CO₂捕集子系统组成；本系统给以煤炭为原燃料的气化炉提供超临界水和加热物料的热量，以高压燃烧室组和再热燃烧室组替代传统锅炉，以燃烧产物和H₂O为混合工质，保留利用汽轮机及给水回热子系统，增加前置膨胀机和超临界增压水泵来提高系统参数，并采用燃烧调节机组负荷的控制策略和谷电制氧的移峰储能手段，将液氧冷能用于CO₂全捕集，可实现提高循环效率、拓宽变工况的高效率范围、降低NOx排放等功能。

技术领域

本发明涉及一种发电装置，尤其是一种既有电厂CO₂捕集改造的混合工质动力循环发电系统。

背景技术

能源生产过程的二氧化碳排放已经对地球生态环境形成巨大威胁。人类关注的目标已经从担心能源枯竭转为更担心气候恶化。不仅是为了兑现中国在巴黎协定中的承诺，而且更是为了保护地球家园，必须实现将全球平均温度在本世纪内的上升幅度控制在 1.5～2度以内的目标。而减少电厂发电过程的CO₂排放是最主要的任务，需要对发电过程CO₂捕集技术有重大突破。但现有的CO₂捕集方案主要是对燃烧产物处理，存在捕集过程能源消耗代价太大的问题。

从以LNG为燃料的发电系统捕集CO₂虽然相对比较容易，但针对我国的国情，煤炭是当前乃至今后一段时间中的主要燃料，对燃煤电厂实现CO₂捕集是重中之重。有利的条件是在超临界水氧化煤炭制氢等清洁气体燃料方面的技术已有重大突破。

发明内容

本发明目的是提供一种既有电厂CO₂捕集改造的混合工质动力循环发电系统，将燃烧产物与循环工质混合作为工质，是一种集成了CO₂全捕集、低NO_x排放、规模储能和敏捷高效调峰发电的一体化动力循环发电系统方案。

本发明为实现上述目的采用如下技术方案：

一种既有电厂CO₂捕集改造的混合工质动力循环发电系统，包括燃料与燃烧室子系统、汽轮机子系统、回热循环子系统、液氧供给与CO₂捕集子系统；其中，

所述燃料与燃烧室子系统包括气化炉1-1、高压燃烧室组1-2、再热燃烧室组1-3、辅助燃烧室1-4、第七换热器1-5、第八换热器1-6；所述气化炉1-1设有原燃料进口1-1-3、第一超临界水进口1-1-4、第三氧气进口1-1-5、燃料气出口1-1-6、残渣出口1-1-7、第二超临界水进口1-1-8、第一换热面1-1-1、第二换热面1-1-2、第一换热面进口1-1-1-1、第一换热面出口1-1-1-2、第二换热面进口1-1-2-1和第二换热面出口1-1-2-2；所述气化炉 1-1采用煤炭为原燃料，加入在第七换热器1-5中被加热的超临界水，并通过第一换热面 1-1-1加热反应物料，反应生成可燃气体燃料和部分残渣；所述气化炉1-1还设置有启动阶段的加热回路，由辅助燃烧室1-4提供热量，通过第八换热器1-6加热超临界水并通过第二换热面1-1-2加热反应物料，用于生成可燃气体燃料；所述高压燃烧室组1-2设有第一燃料气进口1-2-1、第一氧气进口1-2-2、高燃给水进口1-2-3、高燃混合工质出口1-2-4；所述再热燃烧室组1-3设有第二燃料气进口1-3-1、第二氧气进口1-3-2、冷再热工质进口 1-3-3、热再热工质出口1-3-4；所述辅助燃烧室1-4设有天然气燃料进口1-4-1、压缩空气进口1-4-2、启动热流体出口1-4-3；所述第七换热器1-5设有第七换热器热侧进口 1-5-1、第七换热器热侧出口1-5-2、第七换热器冷侧进口1-5-3、第七换热器冷侧出口1-5-4；所述第八换热器1-6设有第八换热器热侧进口1-6-1、第八换热器热侧出口1-6-2、第八换热器冷侧进口1-6-3、第八换热器冷侧出口1-6-4；