[发明专利]分流再压缩纯氧燃烧循环系统

说明书

提供了一种以纯氧为助燃剂的分流再压缩纯氧燃烧循环系统，燃烧室、燃气透平、余热锅炉、第一低压压气机、第一中冷器以及第一高压压气机依次串联，低压蒸汽透平、冷凝器、冷凝水泵、除氧器以及给水泵依次串联，余热锅炉的热端出口侧连接低压蒸汽透平的高温入口侧和第一低压压气机的入口侧，使从余热锅炉的热端出口侧流出的工质分流，给水泵的液体出口侧连接余热锅炉的冷端入口侧，在余热锅炉的冷端出口侧与燃烧室的入口侧之间设有高压蒸汽透平，高压蒸汽透平的低温出口侧与第一中冷器的冷端入口侧以及燃气透平分别连接，第一中冷器的冷端出口侧连接燃烧室的入口侧，热端入口侧连接第一低压压气机的出口侧，热端出口侧连接第一高压压气机的入口侧。

技术领域

本申请涉及循环发电领域，且特别涉及控制温室气体排放技术装备，碳减排技术装备、碳捕捉及碳封存技术及利用系统，本申请还涉及氢能发电，具体涉及一种分流再压缩纯氧燃烧循环系统。

背景技术

现有的燃煤电厂、燃气-蒸汽联合循环电厂虽然能够保证稳定的电力供应，但是上述电厂的循环发电系统目前普遍采用空气作为助燃剂，在这种情况下，由于工质中除了CO₂还存在其他类型的气体，例如氮气等，因此在采用碳捕集、封存利用措施来进行脱碳时工序复杂，对系统效率产生很大的影响且成本较高。

另一方面，在传统的燃气-蒸汽联合循环发电系统中，顶循环(燃气发电)中流动的工质与底循环(蒸汽发电)中流动的工质通常是分开运行的，仅仅在余热锅炉处进行热交换，在这种情况下换热损失较大，能源利用效率较低。

因此，亟需一种面向未来发电系统的先进热力循环形式，其在满足高能源利用效率、稳定运行的同时，最大化减小碳排放，甚至实现近零排放，用于电力托底，保证电力稳定供应。

发明内容

鉴于上述现有技术的状态而做出本申请。本申请的目的在于提供一种分流再压缩纯氧燃烧循环系统，其能够通过简单的气液分离结构分离出目标排出气体，并且将蒸汽循环和燃气循环有机结合，以能量梯级利用的原则来减小换热损失，提高了能源利用效率。

为此，本申请采用如下的技术方案。

提供一种分流再压缩纯氧燃烧循环系统，其是将纯氧作为助燃剂的循环发电系统，将燃烧室、燃气透平、余热锅炉、第一低压压气机、第一中冷器以及第一高压压气机依次串联成供工质流通的流路，将低压蒸汽透平、冷凝器、冷凝水泵、除氧器以及给水泵依次串联成用于气液分离的流路，

所述余热锅炉的热端出口侧连接所述低压蒸汽透平的高温入口侧和所述第一低压压气机的入口侧，使从所述余热锅炉的热端出口侧流出的工质分流，

所述给水泵的液体出口侧连接所述余热锅炉的冷端入口侧，在所述余热锅炉的冷端出口侧与所述燃烧室的入口侧之间的流路上设有高压蒸汽透平，所述高压蒸汽透平的低温出口侧与所述第一中冷器的冷端入口侧以及所述燃气透平分别连接，所述第一中冷器的冷端出口侧连接所述燃烧室的入口侧，热端入口侧连接所述第一低压压气机的出口侧，热端出口侧连接所述第一高压压气机的入口侧。

能够通过冷凝器这类结构简单的气液分离结构分离出目标排出气体，并且将包括各蒸汽透平的蒸汽循环和包括燃气透平的燃气循环有机结合，以能量梯级利用的原则来减小换热损失，提高了能源利用效率。此外，通过如上所述地设置第一中冷器的位置，使第一中冷器的冷热端温差变小，进一步减小换热损失。

在至少一个实施方式中，在所述高压蒸汽透平与所述燃气透平之间的流路上设有中压蒸汽透平。

通过设置中压蒸汽透平，当从高压蒸汽透平流出的工质还存在较高的余压时，可以利用中压蒸汽透平进行二次膨胀做功，将热能转化为机械能以驱动发电机，从而可以更加高效地提高能源利用效率。

在至少一个实施方式中，当供给到所述燃烧室的燃料是氢气时，在所述除氧器中进行除氧后的气体直接向外部排出。