CN102305109A - 一种富氧-煤气化烟气再热联合循环动力系统 - Google Patents

一种富氧-煤气化烟气再热联合循环动力系统 Download PDF

Info

Publication number
CN102305109A
CN102305109A CN201110270369A CN201110270369A CN102305109A CN 102305109 A CN102305109 A CN 102305109A CN 201110270369 A CN201110270369 A CN 201110270369A CN 201110270369 A CN201110270369 A CN 201110270369A CN 102305109 A CN102305109 A CN 102305109A
Authority
CN
China
Prior art keywords
turbine
gas
carbon dioxide
high pressure
links
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201110270369A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102305109B (zh
Inventor
付忠广
杨天亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
North China Electric Power University
Original Assignee
North China Electric Power University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by North China Electric Power University filed Critical North China Electric Power University
Priority to CN201110270369.0A priority Critical patent/CN102305109B/zh
Publication of CN102305109A publication Critical patent/CN102305109A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102305109B publication Critical patent/CN102305109B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • Y02P80/15—On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

本发明公开了属于化石燃料动力循环发电技术领域的一种富氧-煤气化烟气再热联合循环动力系统。煤气化过程产生的中压洁净合成气在燃料气压缩机内加压送入高压燃气轮机，空分单元产生的高压纯氧流入燃气轮机，控制高压燃气轮机内的氧气流量，留下特定量的燃料气在中压燃气轮机内燃烧，高压燃气轮机的燃烧温度通过液化二氧化碳的再循环控制，空分单元中产生的部分中压氧气进入中压燃气轮机将燃料气完全燃烧，中压燃气轮机出口的烟气进入余热锅炉产生蒸汽。本发明的系统具有高能效、低成本、低排放的优点，比传统的的具有二氧化碳捕获能力的IGCC电厂净热效率提高4～5％，该系统具有二氧化碳捕获功能，捕获率可达90％。

Description

一种富氧-煤气化烟气再热联合循环动力系统
技术领域
本发明属于化石燃料动力循环发电技术领域，具体涉及一种富氧-煤气化烟气再热联合循环动力系统。
背景技术
在能源价格连续上涨的时代，化石燃料特别是煤炭能源将在电力工业中长期处于重要的地位。此外，化石燃料的主要燃烧产物CO2未来要进行处理。因此，电力行业一直在努力开发新型的化石燃料动力循环，达到既高效又能实现CO2捕获的目的。联合循环动力系统是提高动力厂效率的重要选择之一。基于上述概念，煤整体气化联合循环(IGCC)用于将煤蕴含的能量转换为电能。IGCC技术首先将煤气化，产生合成气。然后在将合成气燃烧之前将杂质从合成气中去除或将污染物转化为可利用的副产品。这种方式可减少二氧化硫、固体颗粒和汞的排放。初级燃烧和生产所产生的附加热量送到蒸汽动力循环，类似于联合循环燃气轮机。与传统的煤粉燃烧技术相比，这种方式也可以提高效率。
众所周知，在两个燃气轮机之间对燃气进行再热，整个燃气轮机循环的吸热平均温度会升高。因而，燃气轮机循环的性能将得到改善。实践中难以实现在两个燃气轮机之间使用热交换器对烟气进行再热，因为烟气温度太高。本专利提出非热表面再热概念以解决这一问题。高压燃气轮机中的燃气通过控制空分单元产生的高压氧气的流量仅进行部分燃烧。通过对再循环液化二氧化碳加压混入高压燃气轮机控制高压燃气轮机的燃烧温度。高压燃气轮机出口的烟气(包括未燃烧的燃气)温度和压力降低。动力系统设计时，对高压燃气轮机出入口的烟气压力进行优化。在中压燃气轮机的燃烧室，需要供应空分单元产生的中压氧气以完全燃烧燃气。通过燃烧，在燃烧室的出口，烟气温度达到设计值。
由于系统配置的重要变化，烟气再热联合循环动力系统的烟气工况与传统的联合循环燃气轮机烟气工况完全不同。变化之一为高压燃气轮机入口的燃气压力，燃气压力越高动力系统的效率越高。高压燃气轮机入口的燃气压力可望达到350bar甚至更高。然而，这不会影响当前燃气轮机设计的主要构造。唯一的变化是燃气轮机的气缸(外套)要加厚以适应高的燃气压力。目前工作在同一压力水平的蒸汽轮机可作为高压燃气轮机。当前高压蒸汽轮机的汽缸结构可用于处理高压燃气。无论如何，当前燃气轮机外套的绝热和冷却构造应仍然用于处理燃气的高温。
发明内容
本发明的目的在于提供一种富氧-煤气化烟气再热联合循环动力系统。
一种富氧-煤气化的具有二氧化碳捕获能力的烟气再热联合循环动力系统(附图1)，高压燃气轮机3与中压燃气轮机4通过烟气管道相连，中压燃气轮机4与余热锅炉8通过烟道相连，蒸汽轮机6与第三发电机16同轴相连，余热锅炉8和蒸汽轮机6与凝汽器7通过蒸汽通道依次相连，水泵17依次通过水管道与凝汽器7和余热锅炉8相连，空分单元9分别与气化装置11、高压燃气轮机3和中压燃气轮机4相连，二氧化碳压缩与提纯机13与高压燃气轮机3和余热锅炉8相连，气化装置11与合成气净化装置18，合成气净化装置18与燃料气压缩机12相连，液化二氧化碳泵19依次与二氧化碳压缩与提纯机13和高压燃气轮机3通过液化二氧化碳管道相连，高压燃气轮机3和燃料气压缩机12同轴与第一发电机14相连，中压燃气轮机4与第二发电机15同轴相连，蒸汽轮机6与发电机16同轴相连，来自空分单元9的高压氧气与来自液化二氧化碳泵再循环19的压缩二氧化碳和来自燃料气压缩机12的高压燃料气一同进入高压燃气轮机3进行部分燃烧和部分膨胀。
本发明的有益效果：本发明的富氧-煤气化烟气再热联合循环动力系统具有高能效、低成本、低排放的优点，比传统的的具有二氧化碳捕获能力的IGCC电厂净热效率提高4～5％，该系统具有二氧化碳捕获功能，捕获率可达90％。
附图说明
附图1为富氧-煤气化烟气再热联合循环动力系统示意图；
附图中，3-高压燃气轮机相连、4-中压燃气轮机、6-蒸汽轮机、7-凝汽器、8-余热锅炉、9-空分单元、11-气化装置、13-二氧化碳压缩和提纯机、14-第一发电机、15-第二发电机、16-第三发电机、17-水泵、18-合成气净化装置、19-液化二氧化碳再循环泵。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种富氧-煤气化烟气再热联合循环动力系统，如附图1所示，空分单元9产生的高压氧气、与液化二氧化碳泵19加压产生的再循环二氧化碳、及燃料气压缩机12产生的高压燃料气一同进入高压燃气轮机，燃料气进行部分燃烧，高压燃气轮机3出口的燃气(含部分未完全燃烧的燃料气)与空分单元9产生的中压氧气一起进入中压燃气轮机4，燃料气在中压燃气轮机4完全燃烧，中压燃气轮机4排出的烟气进入余热锅炉8放热，余热锅炉8出口的烟气进入二氧化碳压缩与提纯机13产生液化二氧化碳，余热锅炉8对水进行加热产生的水蒸气进入蒸汽轮机6做功，蒸汽轮机6做过功后的乏汽进入凝汽器7，在凝汽器7内产生的凝结水由水泵17抽出送入余热锅炉8，空分单元9产生的中压氧气进入气化装置11将煤气化，产生的合成气进入合成气净化装置18，净化后的合成气进入燃料气压缩机12进行压缩，燃料气压缩机12与高压燃气轮机3和第一发电机14同轴相连，蒸汽轮机6外接第三发电机16，中压燃气轮机4与二氧化碳压缩和提纯机13、第二发电机15同轴连接。
高压燃气轮机3中的燃气通过控制高压氧气的流量仅进行部分燃烧。再循环二氧化碳泵19通过对液化二氧化碳加压产生的高压二氧化碳混入高压燃气轮机3控制高压燃气轮机的燃烧温度。高压燃气轮机3出口的烟气(包括未燃烧的燃气)温度和压力降低后进入中压燃气轮机4。动力系统设计时，对高压燃气轮机3出入口的烟气压力进行优化。在中压燃气轮机4的燃烧室，需要供应空分单元产生的中压氧气以完全燃烧剩余燃气。通过燃烧，在中压燃气轮机4的燃烧室出口的烟气温度应达到设计值。
来自于空分单元9的高压(或中压)氧气用作助燃剂。煤气化过程产生的中压洁净合成气在燃料气压缩机12内加压到高压(大约350bar)送入高压燃气轮机3，空分单元9产生的高压纯氧进入高压燃气轮机3的燃烧室助燃。控制进入高压燃气轮机3的高压氧气流量，留下特定量的燃料气在中压燃气轮机4内燃烧。高压燃气轮机3燃烧室内的燃烧温度通过液化二氧化碳泵19来的再循环液化二氧化碳进行控制，液化二氧化碳通过对余热锅炉8出口的烟气加压产生。空分单元9中产生的部分中压氧气进入中压燃气轮机4将燃料气完全燃烧。中压燃气轮机4出口处于环境压力的烟气(由于纯氧燃烧，烟气的成分大部分为二氧化碳和水蒸汽)进入余热锅炉8。在余热锅炉8的出口，烟气被压缩和净化。一旦二氧化碳变为液体，它就被分为两部分；一部分加压至高压(大约350bar)用作再循环；而另一部分则被泵入二氧化碳管道进行封存。

Claims (2)

1.一种富氧-煤气化烟气再热联合循环动力系统，其特征在于，高压燃气轮机(3)与中压燃气轮机(4)通过烟气管道相连，中压燃气轮机(4)与余热锅炉(8)通过烟道相连，蒸汽轮机(6)与第三发电机(16)同轴相连，蒸汽轮机(6)与凝汽器(7)通过蒸气通道相连，蒸汽轮机(6)还和余热锅炉(8)通过蒸汽管道相连，水泵(17)依次通过水管道与凝汽器(7)和余热锅炉(8)相连，空分单元(9)分别与气化装置(11)、高压燃气轮机(3)和中压燃气轮机(4)相连，二氧化碳压缩与提纯机(13)与高压燃气轮机(3)和余热锅炉(8)相连，气化装置(11)与合成气净化装置(18)与燃料气压缩机(12)依次相连，液化二氧化碳泵(19)依次与二氧化碳压缩与提纯机(13)和高压燃气轮机(3)通过液化二氧化碳管道相连，高压燃气轮机(3)和燃料气压缩机(12)同轴与第一发电机(14)相连，中压燃气轮机(4)与第二发电机(15)同轴相连，蒸汽轮机(6)与发电机(16)同轴相连，来自空分单元(9)的高压氧气与来自液化二氧化碳泵(19)的压缩二氧化碳和来自燃料气压缩机(12)的高压燃料气一同进入高压燃气轮机(3)进行部分燃烧和部分膨胀。
2.根据权利要求1所述一种富氧-煤气化烟气再热联合循环动力系统，其特征在于，所述富氧-煤气化烟气再热联合循环动力系统使用的燃料为固体燃料-煤。
CN201110270369.0A 2011-09-13 2011-09-13 一种富氧-煤气化烟气再热联合循环动力系统 Expired - Fee Related CN102305109B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110270369.0A CN102305109B (zh) 2011-09-13 2011-09-13 一种富氧-煤气化烟气再热联合循环动力系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110270369.0A CN102305109B (zh) 2011-09-13 2011-09-13 一种富氧-煤气化烟气再热联合循环动力系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102305109A true CN102305109A (zh) 2012-01-04
CN102305109B CN102305109B (zh) 2014-03-26

Family

ID=45379007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110270369.0A Expired - Fee Related CN102305109B (zh) 2011-09-13 2011-09-13 一种富氧-煤气化烟气再热联合循环动力系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102305109B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102628401A (zh) * 2012-04-24 2012-08-08 哈尔滨工业大学 一种煤基燃料近零排放发电系统及方法
CN104358595A (zh) * 2014-11-05 2015-02-18 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种空分系统压缩设备驱动装置及方法
WO2017064541A1 (en) 2015-10-16 2017-04-20 Cseh Peter Thermal power station with reduced emission and procedure for its use
CN109611171A (zh) * 2019-01-15 2019-04-12 中国石油大学(华东) 零碳排放的整体煤气化-超临界co2联合循环发电工艺
CN110573799A (zh) * 2017-03-07 2019-12-13 八河流资产有限责任公司 用于操作燃气涡轮机的灵活燃料燃烧室的系统和方法
CN111094705A (zh) * 2017-07-20 2020-05-01 八河流资产有限责任公司 利用固体燃料燃烧和碳捕获发电的系统和方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1082306A (ja) * 1996-09-06 1998-03-31 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd ガス化複合発電設備
CN1898499A (zh) * 2003-12-23 2007-01-17 阿尔斯通技术有限公司 连续燃烧和co2排放减少的热电设备以及操作此类型设备的方法
US20080010967A1 (en) * 2004-08-11 2008-01-17 Timothy Griffin Method for Generating Energy in an Energy Generating Installation Having a Gas Turbine, and Energy Generating Installation Useful for Carrying Out the Method
CN101238341A (zh) * 2005-08-10 2008-08-06 阿尔斯托姆科技有限公司 用于运行燃气透平的方法以及用于实施该方法的燃气透平
US20090199566A1 (en) * 2005-09-16 2009-08-13 Etienne Lebas Co2 emission-free energy production by gas turbine
US20100326084A1 (en) * 2009-03-04 2010-12-30 Anderson Roger E Methods of oxy-combustion power generation using low heating value fuel
EP2287456A1 (en) * 2009-08-17 2011-02-23 Alstom Technology Ltd Gas turbine and method for operating a gas turbine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1082306A (ja) * 1996-09-06 1998-03-31 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd ガス化複合発電設備
CN1898499A (zh) * 2003-12-23 2007-01-17 阿尔斯通技术有限公司 连续燃烧和co2排放减少的热电设备以及操作此类型设备的方法
US20080010967A1 (en) * 2004-08-11 2008-01-17 Timothy Griffin Method for Generating Energy in an Energy Generating Installation Having a Gas Turbine, and Energy Generating Installation Useful for Carrying Out the Method
CN101238341A (zh) * 2005-08-10 2008-08-06 阿尔斯托姆科技有限公司 用于运行燃气透平的方法以及用于实施该方法的燃气透平
US20090199566A1 (en) * 2005-09-16 2009-08-13 Etienne Lebas Co2 emission-free energy production by gas turbine
US20100326084A1 (en) * 2009-03-04 2010-12-30 Anderson Roger E Methods of oxy-combustion power generation using low heating value fuel
EP2287456A1 (en) * 2009-08-17 2011-02-23 Alstom Technology Ltd Gas turbine and method for operating a gas turbine

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102628401A (zh) * 2012-04-24 2012-08-08 哈尔滨工业大学 一种煤基燃料近零排放发电系统及方法
CN102628401B (zh) * 2012-04-24 2014-02-26 哈尔滨工业大学 一种煤基燃料近零排放发电系统及方法
CN104358595A (zh) * 2014-11-05 2015-02-18 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种空分系统压缩设备驱动装置及方法
WO2017064541A1 (en) 2015-10-16 2017-04-20 Cseh Peter Thermal power station with reduced emission and procedure for its use
CN110573799A (zh) * 2017-03-07 2019-12-13 八河流资产有限责任公司 用于操作燃气涡轮机的灵活燃料燃烧室的系统和方法
US11199327B2 (en) 2017-03-07 2021-12-14 8 Rivers Capital, Llc Systems and methods for operation of a flexible fuel combustor
US11828468B2 (en) 2017-03-07 2023-11-28 8 Rivers Capital, Llc Systems and methods for operation of a flexible fuel combustor
CN111094705A (zh) * 2017-07-20 2020-05-01 八河流资产有限责任公司 利用固体燃料燃烧和碳捕获发电的系统和方法
CN109611171A (zh) * 2019-01-15 2019-04-12 中国石油大学(华东) 零碳排放的整体煤气化-超临界co2联合循环发电工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN102305109B (zh) 2014-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20090193809A1 (en) Method and system to facilitate combined cycle working fluid modification and combustion thereof
JP6591524B2 (ja) 効率が向上した動力発生方法およびシステム
US6877322B2 (en) Advanced hybrid coal gasification cycle utilizing a recycled working fluid
EP2383522B1 (en) Thermal integration of a carbon dioxide capture and compression unit with a steam or combined cycle plant
CN105820842B (zh) 一种煤气化超临界co2循环发电系统
CN102330601B (zh) 用于燃气涡轮发动机中的排气使用的系统和方法
CN102305109B (zh) 一种富氧-煤气化烟气再热联合循环动力系统
EA023988B1 (ru) Система и способ высокоэффективной выработки энергии с использованием рабочего тела на основе азота
US10060301B2 (en) Gas turbine unit operating mode and design
JPH041428A (ja) ガス化ガス燃焼ガスタービン発電プラント
KR101586105B1 (ko) 이산화탄소를 제거하는 화력 발전소
US20150000333A1 (en) Systems and methods for treating carbon dioxide
US8516817B2 (en) Electrogenerating device with a high-temperature steam turbine
CN102337936A (zh) 一种烟气再热联合循环动力系统
US20120285176A1 (en) Integration of coal fired steam plants with integrated gasification combined cycle power plants
US20110162342A1 (en) System and method for low emissions combustion
CN113623033A (zh) 一种采用空气气化的igcc系统及其工作方法
CN102337937B (zh) 一种煤整体气化烟气再热联合循环动力系统
CN215907932U (zh) 一种利用液化天然气进行带碳捕集发电的集成系统
US9644533B2 (en) Method and apparatus for supplying a combustion chamber with nitrogen
US8869502B2 (en) Fuel reformer system for a turbomachine system
RU2272914C1 (ru) Газопаровая теплоэлектроцентраль
RU2273740C1 (ru) Способ работы газопаровой теплоэлектроцентрали
RU2259485C1 (ru) Теплоэлектроцентраль с закрытой теплофикационной системой
RU165140U1 (ru) Теплоэнергетическая установка

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140326

Termination date: 20180913