CN112610332A - 一种天然气纯氧燃烧超临界二氧化碳动力循环发电系统 - Google Patents
一种天然气纯氧燃烧超临界二氧化碳动力循环发电系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112610332A CN112610332A CN202011630055.2A CN202011630055A CN112610332A CN 112610332 A CN112610332 A CN 112610332A CN 202011630055 A CN202011630055 A CN 202011630055A CN 112610332 A CN112610332 A CN 112610332A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature side
- inlet
- regenerator
- outlet
- natural gas
- 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.)
- Pending
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 122
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 title claims abstract description 63
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 53
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 32
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 28
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims abstract description 25
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 23
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 55
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000003949 liquefied natural gas Substances 0.000 claims abstract description 23
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 17
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 4
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 4
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 4
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
- F01K13/006—Auxiliaries or details not otherwise provided for
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
- F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
- F01K25/10—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours the vapours being cold, e.g. ammonia, carbon dioxide, ether
- F01K25/103—Carbon dioxide
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
- F02C6/18—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use using the waste heat of gas-turbine plants outside the plants themselves, e.g. gas-turbine power heat plants
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种天然气纯氧燃烧超临界二氧化碳动力循环发电系统，液化天然气泵的输出端与第一冷凝器的低温侧入口连接，第一冷凝器的高温侧出口与第二冷凝器的低温侧入口连接，第二冷凝器的高温侧出口与燃烧室的入口连接，燃烧室的出口与气体透平的入口连接，气体透平的出口连接回热系统的高温侧入口，回热系统的低温侧出口连接第二冷凝器的高温侧入口，第二冷凝器的低温侧出口连接气液分离罐的气液入口，气液分离罐的气体出口连接第一冷凝器的高温侧入口，第一冷凝器的低温侧出口连接不凝气体分离罐的入口。本发明能够利用液化天然气再气化的冷能，使系统中再循环气体液化，省去了再循环压缩机，节省耗功。
Description
技术领域
本发明属于天然气发电技术领域，具体涉及一种天然气纯氧燃烧超临界二氧化碳动力循环发电系统。
背景技术
能源是人类社会发展、文明进步的重要物质基础，是关系国家经济命脉和国防安全的重要战略物资，而电力是最方便利用的一种能源形式。随着全球人口的增长以及人类社会的发展，人类对于电力的需求越来越高。天然气作为一种清洁、高效的能源，其利用对大气污染防治、节能减排具有重要意义。与燃煤发电相比，天然气发电的能源转化效率高，综合厂用电率低，节能环保价值较高，几乎不排放二氧化硫及烟尘。同时，作为调峰调频性能优良的电源，天然气发电是可再生能源发电的最佳补充，是电力行业实现低碳转型的可行技术路线。
燃烧天然气与高纯度氧气的纯氧燃烧循环被认为是解决基于化石燃料发电厂碳排放问题最有前景的技术之一。与常规燃煤电厂的蒸汽朗肯循环相比，纯氧燃烧循环以高纯度的氧气代替空气与天然气燃料进行燃烧反应，燃烧后的产物主要为CO2和H2O，通过冷凝将H2O去除后，CO2很容易被分离、捕集和存储。其中，以sCO2(超临界CO2)为循环工质的天然气纯氧燃烧动力循环近年来被认为是最具发展潜力的、有望突破现有蒸汽朗肯循环技术发展瓶颈的新型纯氧燃烧循环系统。
一般的纯氧燃烧循环，燃料燃烧后产生的烟气从回热器出来后，由于温度仍然较高，所以仍处于气态，因此为了提高其压力，一般需要先用压缩机来提高其压力，因而耗功较高。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种天然气纯氧燃烧超临界二氧化碳动力循环发电系统，能够利用液化天然气再气化的冷能，使系统中再循环气体液化，省去了再循环压缩机，节省耗功，有利于提升发电效率，运用该系统可使系统发电效率显著提高。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种天然气纯氧燃烧超临界二氧化碳动力循环发电系统，包括燃烧室、气体透平、回热系统、循环泵、不凝气体分离罐、液化天然气泵、第一冷凝器、气液分离罐、第二冷凝器、氧气压缩机和CO2-O2混合器，所述液化天然气泵的输出端与所述第一冷凝器的低温侧入口连接，所述第一冷凝器的高温侧出口与所述第二冷凝器的低温侧入口连接，所述第二冷凝器的高温侧出口与所述燃烧室的入口连接，所述燃烧室的出口与所述气体透平的入口连接，所述气体透平的出口连接所述回热系统的高温侧入口，所述回热系统的低温侧出口连接所述第二冷凝器的高温侧入口，所述第二冷凝器的低温侧出口连接所述气液分离罐的气液入口，所述气液分离罐的气体出口连接所述第一冷凝器的高温侧入口，所述第一冷凝器的低温侧出口连接所述不凝气体分离罐的入口，所述不凝气体分离罐的液体出口连接所述循环泵的输入端，所述循环泵的输出端分别连接所述回热系统的低温侧入口和所述CO2-O2混合器的入口，所述氧气压缩机的输出端连接所述CO2-O2混合器的入口，所述CO2-O2混合器的出口连接所述回热系统的低温侧入口，所述回热系统高温侧出口连接所述燃烧室的入口。
进一步地，还包括第一制冷器、天然气膨胀机和第二制冷器，所述第二冷凝器的高温侧出口连接所述第一制冷器的高温侧入口，所述第一制冷器的低温侧出口连接所述天然气膨胀机的入口，所述天然气膨胀机的出口连接所述第二制冷器的入口。
进一步地，还包括天然气燃料压缩机，所述第一制冷器的低温侧出口连接所述天然气燃料压缩机的输入端，所述天然气燃料压缩机的输出端连接所述燃烧室的入口。
进一步地，还包括旁路泵和旁路压缩机，所述回热系统包括第一回热器第二回热器和第三回热器，所述气体透平的出口连接所述第一回热器的高温侧入口，所述第一回热器的低温侧出口连接所述第二回热器的高温侧入口，所述第二回热器的低温侧出口连接所述旁路压缩机的输入端和所述第三回热器的高温侧入口，所述旁路压缩机的输出端连接所述第二回热器的高温侧入口，所述第三回热器的低温侧出口分别连接所述第二冷凝器的高温侧入口和所述旁路泵的输入端；
所述循环泵的输出端和所述旁路泵的输出端均与所述第三回热器的低温侧入口和所述CO2-O2混合器的入口连接，所述CO2-O2混合器的出口连接所述第三回热器的低温侧入口，所述第三回热器的高温侧出口连接所述第二回热器的低温侧入口，所述第二回热器的高温侧出口连接所述第一回热器的低温侧入口，所述第一回热器高温侧出口连接所述燃烧室的入口。
进一步地，所述第二回热器的高温侧出口还连接所述气体透平。
进一步地，还包括CO2处理单元，所述不凝气体分离罐的液体出口还连接所述CO2处理单元。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
1.利用LNG(液化天然气)再汽化的冷能，使循环中的CO2液化，省去了CO2再循环压缩机，节省耗功。
2.冷电联产。将通过第一制冷器后的压缩天然气通过膨胀机做功发电，同时将压缩天然气减压至民用天然气压力，通过第二制冷器升温至民用液化天然气温度，提供给居民用户。此流程既合理利用了LNG再气化的冷能，又可利用膨胀机对外做功发电，实现冷电联产。
3.在第二回热器处利用旁路压缩机实现绝热压缩，提高第二回热器热侧入口流体焓值，使第二回热器冷热两侧热容不平衡得到改善，提高换热效率。
4.通过使用该系统，使发电效率显著提高，可达到66％。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种天然气纯氧燃烧超临界二氧化碳动力循环发电系统的原理图。
图中：1-燃烧室；2-气体透平；3-第一发电机；Ⅰ-回热系统；4-第一回热器；5-第二回热器；6-旁路压缩机；7-第三回热器；8-CO2-O2混合器；9-氧气压缩机；10-第二分流器；11-旁路泵；12-循环泵；13-CO2处理单元；14-第一分流器；15-不凝气体分离罐；16-液化天然气泵；17-第一冷凝器；18-气水分离罐；19-第二冷凝器；20-第一制冷器；21-第三分流器；22-第二发电机；23-天然气膨胀机；24-第二制冷器；25-天然气燃料压缩机；a-冷水工质；b-热空气。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
作为本发明的某一具体实施方式，如图1所示，一种天然气纯氧燃烧超临界二氧化碳动力循环发电系统，包括燃烧室1、气体透平2、回热系统Ⅰ、循环泵12、不凝气体分离罐15、液化天然气泵16、第一冷凝器17、气液分离罐18、第二冷凝器19、氧气压缩机9和CO2-O2混合器8，液化天然气泵16的输出端与第一冷凝器17的低温侧入口连接，第一冷凝器17的高温侧出口与第二冷凝器19的低温侧入口连接，第二冷凝器19的高温侧出口与燃烧室1的入口连接，燃烧室1的出口与气体透平2的入口连接，气体透平2的出口连接回热系统Ⅰ的高温侧入口，回热系统Ⅰ的低温侧出口连接第二冷凝器19的高温侧入口，第二冷凝器19的低温侧出口连接气液分离罐18的气液入口，气液分离罐18的气体出口连接第一冷凝器17的高温侧入口，第一冷凝器17的低温侧出口连接不凝气体分离罐15的入口，不凝气体分离罐15的气体出口端将不凝气体(氮气、氧气等)排出，不凝气体分离罐15的液体出口连接循环泵12的输入端，优选的，还包括CO2处理单元13，不凝气体分离罐15的液体出口还连接CO2处理单元13，具体的，在不凝气体分离罐15的液体出口与循环泵12的输入端和CO2处理单元13之间设置有第一分流器14，利用第一分流器14实现不凝气体分离罐15的液体出口流出的CO2液体的分流。循环泵12的输出端分别连接回热系统Ⅰ的低温侧入口和CO2-O2混合器8的入口，具体的，循环泵12的输出端与回热系统Ⅰ的低温侧入口和CO2-O2混合器8的入口之间设置有第二分流器10，利用第二分流器10实现循环泵12的输出端输出的CO2的分流。氧气压缩机9的输出端连接CO2-O2混合器8的入口，CO2-O2混合器8的出口连接回热系统Ⅰ的低温侧入口，回热系统Ⅰ高温侧出口连接燃烧室1的入口。
优选的，还包括旁路泵11和旁路压缩机6，回热系统Ⅰ包括第一回热器4、第二回热器5和第三回热器7，气体透平2的出口连接第一回热器4的高温侧入口，第一回热器4的低温侧出口连接第二回热器5的高温侧入口，第二回热器5的低温侧出口连接旁路压缩机6的输入端和第三回热器7的高温侧入口，旁路压缩机6的输出端连接第二回热器5的高温侧入口，第三回热器7的低温侧出口分别连接第二冷凝器19的高温侧入口和旁路泵11的输入端；循环泵12的输出端和旁路泵11的输出端均与第三回热器7的低温侧入口和CO2-O2混合器8的入口连接，CO2-O2混合器8的出口连接第三回热器7的低温侧入口，第三回热器7的高温侧出口连接第二回热器5的低温侧入口，第二回热器5的高温侧出口连接第一回热器4的低温侧入口，第一回热器4高温侧出口连接燃烧室1的入口。
优选的，第二回热器5的高温侧出口还连接气体透平2。
同样的，在旁路泵11的输出端与第三回热器7的低温侧入口和CO2-O2混合器8的入口之间设置有第二分流器10，利用第二分流器10实现旁路泵11的输出端输出的CO2的分流。
如图1所示，热空气b流入第二回热器5高温侧进口，第二回热器5低温侧出口流出热空气b进入第三回热器7的高温侧进口，第三回热器7低温侧出口流出热空气b。
如图1所示，作为更加优选的实施例，还包括第一制冷器20、天然气膨胀机23和第二制冷器24，第二冷凝器19的高温侧出口连接第一制冷器20的高温侧入口，第一制冷器20的低温侧出口连接天然气膨胀机23的入口，天然气膨胀机23的出口连接第二制冷器24的入口。优选的，还包括天然气燃料压缩机25，第一制冷器20的低温侧出口连接天然气燃料压缩机25的输入端，天然气燃料压缩机25的输出端连接燃烧室1的入口。具体的，第一制冷器20的低温侧出口与天然气膨胀机23的入口和天然气燃料压缩机25的输入端之间设置有第三分流器21，通过第三分流器21实现天然气的分流。也就是说，第一制冷器20低温侧出口工质进入第三分流器21，第三分流器21出口处将工质分为两股，一股流向天然气燃料压缩机25进口，压缩后由天然气燃料压缩机25出口流向燃烧室1进口，为燃烧室1提供燃料；另一股流向天然气膨胀机23进口，天然气膨胀机23连接第二发电机22。天然气膨胀机23出口工质流向第二制冷器24低温侧进口，第二制冷器24低温侧出口处液化天然气提供给民用天然气站。
冷水工质a流入第一制冷器20高温侧进口，第一制冷器20低温侧出口流出冷水工质a。冷水工质a流入第二制冷器24高温侧进口，第二制冷器24高温侧出口流出冷水工质a。
下面结合某一具体实施例，对本发明工作原理做进一步的解释说明。
作为本发明的某一具体实施方式，如图1所示，一种天然气纯氧燃烧超临界二氧化碳动力循环发电系统，温度为700～800℃、压力为30～40MPa的CO2-O2混合气和温度为40～70℃、压力为30～40MPa的天然气进入燃烧室1，燃烧产生温度为1000℃以上、压力为25MPa以上的高温气体，进入气体透平2做功，推动第一发电机3进行发电。做功后的气体温度降低至700～800℃、压力降低至3～5MPa，依次进入第一回热器4、第二回热器5、第三回热器7高温侧进行换热，在第三回热器7低温侧出口处获得温度为20～40℃、压力为3～5MPa的混合气体。温度为10～20℃、压力为30～40MPa的冷却介质则从第三回热器7低温侧入口进入，通过第三回热器7、第二回热器5、第一回热器4进行换热，在第一回热器4高温侧出口处获得温度为700～800℃、压力为30～40MPa的CO2-O2混合工质，流入燃烧室1。
在第二回热器5处，高温侧工质与低温侧工质由于热容不平衡而造成换热效率不高，不能达到所需目标工况，因此采用旁路压缩机6将从第二回热器5低温侧出口引出的部分工质进行绝热压缩后，重新通入第二回热器5高温侧入口，以保证第二回热器5处换热平衡，提高换热效率。
由第三回热器7低温侧出口流出的工质有两股，分别为温度为20～40℃、压力为3～5MPa的主循环气体和温度为20～40℃、压力为8～9MPa的旁路气体，旁路气体流入旁路泵11进行增压，压力达到30～40MPa，主循环气体流入第二冷凝器19高温侧入口。经第二冷凝器19低温侧工质冷却后，将其中水蒸气冷凝，获得温度为0～5℃、压力为3～4MPa的气液混合物，随后流入气液分离罐18将冷凝水排出，冷却后的气体流入第一冷凝器17高温侧入口进行进一步冷却，使CO2液化冷凝，获得温度为-30～-10℃、压力为3～5MPa的气液混合物，经过不凝气体分离罐15将少量氮气、氩气等不凝气体排出，液态CO2则流入第一分流器14后分为两股，一股流入CO2捕集和存储单元13，进行碳捕集处理，减少碳排放，另一股流入循环泵12进行增压，获得温度为5～20℃、压力为30～40MPa的CO2，与旁路泵11增压后获得的温度为40～60℃、压力为30～40MPa的CO2混合流入第二分流器10，分为三股流体，其中两股流入第三回热器7低温侧入口，依次经过第二回热器5低温侧入口、第一回热器4低温侧入口进行换热，另一股流入CO2-O2混合器8，与经氧气压缩机9压缩后的温度为110～120℃、压力为30～40MPa的O2进行混合后流入第三回热器7低温侧入口，依次经过第二回热器5低温侧入口、第一回热器4低温侧入口进行换热，获得温度为700～800℃、压力为30～40MPa的CO2-O2混合工质，流入燃烧室1。CO2经过加压又循环进入燃烧室的目的主要是为了控制纯氧与天然气燃烧时的温度。
温度为-160℃、压力为0.1MPa的液化天然气，经由液化天然气泵16增压后获得温度为-150～-160℃、压力为15～20MPa的液化天然气通过第一冷凝器17低温侧入口、第二冷凝器19低温侧入口、第一制冷器20高温侧入口进行换热，获得温度为5～15℃、压力为15～20MPa的天然气，将液化天然气的冷能用于二氧化碳的液化。由第一制冷器20低温侧出口所获得的温度为5～15℃、压力为15～20MPa的天然气分为两股，一股流向燃烧室1中作为燃料，另一股流向天然气膨胀机23做功，推动第二发电机22发电，获得温度为-40～-30℃、压力为7～8MPa的天然气，通过第二制冷器24的冷水换热至温度为10℃、压力为7MPa的天然气。
本发明一种天然气纯氧燃烧超临界二氧化碳动力循环发电系统能够利用LNG(液化天然气)再气化的冷能，使系统中再循环气体液化，省去了再循环压缩机，节省耗功；同时，LNG(液化天然气)中多余的冷量可以用于其他制冷用途；另外，本发明从回热器中抽取部分冷却到一定温度的烟气，经过压缩机绝热压缩到一定温度后再次进入回热器，使回热器两侧热容不平衡情况得到改善，提高回热器换热效率，进而有利于提升发电效率；运用该系统可使系统发电效率显著提高。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种天然气纯氧燃烧超临界二氧化碳动力循环发电系统，其特征在于，包括燃烧室(1)、气体透平(2)、回热系统(Ⅰ)、循环泵(12)、不凝气体分离罐(15)、液化天然气泵(16)、第一冷凝器(17)、气液分离罐(18)、第二冷凝器(19)、氧气压缩机(9)和CO2-O2混合器(8)，所述液化天然气泵(16)的输出端与所述第一冷凝器(17)的低温侧入口连接，所述第一冷凝器(17)的高温侧出口与所述第二冷凝器(19)的低温侧入口连接，所述第二冷凝器(19)的高温侧出口与所述燃烧室(1)的入口连接，所述燃烧室(1)的出口与所述气体透平(2)的入口连接，所述气体透平(2)的出口连接所述回热系统(Ⅰ)的高温侧入口，所述回热系统(Ⅰ)的低温侧出口连接所述第二冷凝器(19)的高温侧入口，所述第二冷凝器(19)的低温侧出口连接所述气液分离罐(18)的气液入口，所述气液分离罐(18)的气体出口连接所述第一冷凝器(17)的高温侧入口，所述第一冷凝器(17)的低温侧出口连接所述不凝气体分离罐(15)的入口，所述不凝气体分离罐(15)的液体出口连接所述循环泵(12)的输入端，所述循环泵(12)的输出端分别连接所述回热系统(Ⅰ)的低温侧入口和所述CO2-O2混合器(8)的入口，所述氧气压缩机(9)的输出端连接所述CO2-O2混合器(8)的入口，所述CO2-O2混合器(8)的出口连接所述回热系统(Ⅰ)的低温侧入口，所述回热系统(Ⅰ)高温侧出口连接所述燃烧室(1)的入口。
2.根据权利要求1所述的一种天然气纯氧燃烧超临界二氧化碳动力循环发电系统，其特征在于，还包括第一制冷器(20)、天然气膨胀机(23)和第二制冷器(24)，所述第二冷凝器(19)的高温侧出口连接所述第一制冷器(20)的高温侧入口，所述第一制冷器(20)的低温侧出口连接所述天然气膨胀机(23)的入口，所述天然气膨胀机(23)的出口连接所述第二制冷器(24)的入口。
3.根据权利要求2所述的一种天然气纯氧燃烧超临界二氧化碳动力循环发电系统，其特征在于，还包括天然气燃料压缩机(25)，所述第一制冷器(20)的低温侧出口连接所述天然气燃料压缩机(25)的输入端，所述天然气燃料压缩机(25)的输出端连接所述燃烧室(1)的入口。
4.根据权利要求1所述的一种天然气纯氧燃烧超临界二氧化碳动力循环发电系统，其特征在于，还包括旁路泵(11)和旁路压缩机(6)，所述回热系统(Ⅰ)包括第一回热器(4)、第二回热器(5)和第三回热器(7)，所述气体透平(2)的出口连接所述第一回热器(4)的高温侧入口，所述第一回热器(4)的低温侧出口连接所述第二回热器(5)的高温侧入口，所述第二回热器(5)的低温侧出口连接所述旁路压缩机(6)的输入端和所述第三回热器(7)的高温侧入口，所述旁路压缩机(6)的输出端连接所述第二回热器(5)的高温侧入口，所述第三回热器(7)的低温侧出口分别连接所述第二冷凝器(19)的高温侧入口和所述旁路泵(11)的输入端；
所述循环泵(12)的输出端和所述旁路泵(11)的输出端均与所述第三回热器(7)的低温侧入口和所述CO2-O2混合器(8)的入口连接，所述CO2-O2混合器(8)的出口连接所述第三回热器(7)的低温侧入口，所述第三回热器(7)的高温侧出口连接所述第二回热器(5)的低温侧入口，所述第二回热器(5)的高温侧出口连接所述第一回热器(4)的低温侧入口，所述第一回热器(4)高温侧出口连接所述燃烧室(1)的入口。
5.根据权利要求4所述的一种天然气纯氧燃烧超临界二氧化碳动力循环发电系统，其特征在于，所述第二回热器(5)的高温侧出口还连接所述气体透平(2)。
6.根据权利要求1所述的一种天然气纯氧燃烧超临界二氧化碳动力循环发电系统，其特征在于，还包括CO2处理单元(13)，所述不凝气体分离罐(15)的液体出口还连接所述CO2处理单元(13)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011630055.2A CN112610332A (zh) | 2020-12-30 | 2020-12-30 | 一种天然气纯氧燃烧超临界二氧化碳动力循环发电系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011630055.2A CN112610332A (zh) | 2020-12-30 | 2020-12-30 | 一种天然气纯氧燃烧超临界二氧化碳动力循环发电系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112610332A true CN112610332A (zh) | 2021-04-06 |
Family
ID=75253078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011630055.2A Pending CN112610332A (zh) | 2020-12-30 | 2020-12-30 | 一种天然气纯氧燃烧超临界二氧化碳动力循环发电系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112610332A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116335823A (zh) * | 2022-11-24 | 2023-06-27 | 浙江大学 | 与Allam循环形式电站相结合的联合循环系统及低温循环方法 |
-
2020
- 2020-12-30 CN CN202011630055.2A patent/CN112610332A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116335823A (zh) * | 2022-11-24 | 2023-06-27 | 浙江大学 | 与Allam循环形式电站相结合的联合循环系统及低温循环方法 |
| CN116335823B (zh) * | 2022-11-24 | 2024-01-23 | 浙江大学 | 与Allam循环形式电站相结合的联合循环系统及低温循环方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ding et al. | Liquid air energy storage | |
| CN100470114C (zh) | 利用液化天然气冷的二氧化碳零排放热力循环及流程 | |
| CN112963207B (zh) | 一种液化空气混合储能与发电一体化系统及方法 | |
| CN102102586B (zh) | 一种高峰负荷发电装置 | |
| CN101922352A (zh) | 一种利用液化天然气冷*的热力循环系统和流程 | |
| JP2014532833A (ja) | 発電システムおよび対応する方法 | |
| Yuan et al. | Minimizing power consumption of boil off gas (BOG) recondensation process by power generation using cold energy in liquefied natural gas (LNG) regasification process | |
| CN109386316B (zh) | 一种lng冷能和bog燃烧能联合利用系统及方法 | |
| CN101566104B (zh) | 利用液氢冷*的二氧化碳零排放的方法及装置 | |
| CN112780409A (zh) | 一种采用连续爆轰的燃机与液态压缩空气储能耦合系统及方法 | |
| CN215762153U (zh) | 一种充分利用冷热能并高效储能的低温发电综合能源系统 | |
| CN108533344B (zh) | 一种嵌套式lng两级并联冷能发电及制冰的方法及其系统 | |
| CN114111413A (zh) | 一种采用二氧化碳混合工质的压缩储能系统及其工作方法 | |
| CN111121390A (zh) | 一种耦合燃煤发电机组汽水系统的液化空气储能发电系统 | |
| CN104266454A (zh) | 燃气-超临界二氧化碳联合动力的液化天然气生产系统 | |
| CN114777419B (zh) | 一种烟气压缩储能耦合碳捕集的系统及方法 | |
| JPH09250360A (ja) | エネルギー貯蔵型ガスタービン発電システム | |
| CN116006292A (zh) | 一种耦合lng冷能、orc技术和自然热源的液化空气储能系统及其工作方法 | |
| CN114810253A (zh) | 一种利用lng冷能的液化空气储能系统及其工作方法 | |
| CN112610332A (zh) | 一种天然气纯氧燃烧超临界二氧化碳动力循环发电系统 | |
| CN114810252A (zh) | 一种超临界co2发电机组变负荷工质充排系统及方法 | |
| Sun et al. | Multi-variable investigation of an innovative multigeneration process based on geothermal energy and Allam power unit for yielding electric power, cooling, heating, and liquid CO2 with zero CO2 footprint | |
| CN214741682U (zh) | 一种采用连续爆轰的燃机与液态压缩空气储能耦合系统 | |
| CN214273809U (zh) | 一种天然气纯氧燃烧超临界二氧化碳动力循环发电系统 | |
| CN115750009A (zh) | 碳捕集和液化天然气冷能利用的储能电力调峰系统及运行方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |