[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

摘要

本发明公开了属于电站脱碳节能技术领域的集成超临界CO2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CO2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CO2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CO2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CO2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。

主权项

1.一种集成超临界CO2和热泵的燃煤脱碳及余热利用发电系统，该系统主要包括燃煤发电子系统、脱碳子系统和CO2循环发电子系统，其特征在于：锅炉(2)出口的主蒸汽与高压缸(3)及中压缸(4)的蒸汽入口连接，高压缸(3)、中压缸(4)、低压缸(5)、1#发电机(6)依次串联；低压缸(5)排汽与凝汽器(7)入口连接，凝汽器(7)、凝结水泵(8)、低压加热器组(9)、除氧器(10)、给水泵(11)、高压加热器组(12)依次串联；低压加热器组(9)与中压缸(4)及低压缸(5)的低压抽汽连接，除氧器(12)与中压缸(4)抽汽连接，高压加热器组(12)与中压缸(4)及高压缸(3)的高压抽汽连接；中压缸(4)排汽分为两路，一路与节流阀(14)、1#CO2加热器(24)、再沸器(20)相连，另一路与低压缸(5)蒸汽入口相连；低温省煤器(13)水侧与低压加热器组(9)、高压加热器组(12)并联，低温省煤器(13)烟气侧与空气预热器(1)烟气侧并联；低温省煤器(13)出口烟气和空气预热器(1)出口烟气汇合，经尾部烟气预处理(15)后与吸收塔(16)烟气入口相连；吸收塔(16)底部与富液泵(17)、贫富液换热器(18)、再生塔(19)依次串联；再生塔(19)底部与贫液泵(21)、贫富液换热器(22)、贫液冷却器(23)、吸收塔(16)依次串联；再沸器(20)蒸汽入口分为两路，一路与1#CO2加热器(24)、节流阀(14)、中压缸(4)排汽口相连，另一路与第二类吸收式热泵(23)吸收器出口相连；再沸器(20)疏水出口分为两路，一路与凝汽器(7)相连，另一路与第二类吸收式热泵(23)吸收器入口相连；第二类吸收式热泵(23)再生器和发生器放热水侧入口与1#CO2水媒式换热器(26)、2号热泵供热器(31)的吸热侧出口相连，第二类吸收式热泵(23)再生器和发生器放热水侧出口与1#CO2水媒式换热器(26)、2#CO2水媒式换热器(31)的吸热侧入口相连；再生塔(19)顶部与2#CO2加热器(25)、1#CO2水媒式换热器(26)、CO2冷却器(27)的放热侧，CO2–水分离器(28)依次串联；CO2–水分离器(28)底部水侧与再生塔(19)相连，CO2–水分离器(28)顶部与1#压缩机(29)入口相连；1#压缩机(29)，3#CO2加热器(30)、2#CO2水媒式换热器(31)、级间冷却器(32)的放热侧，2#压缩机(33)依次串联；2#CO2加热器(25)吸热侧、3#CO2加热器(30)吸热侧、1#CO2加热器(24)吸热侧、CO2透平(34)、CO2‑空气换热器(36)CO2侧、CO2循环冷却器(37)、CO2压缩机(38)串联形成回路；CO2透平(34)与2#发电机(35)连接。