CN209838541U - 一种煤气化超临界二氧化碳发电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种煤气化超临界二氧化碳发电装置，包括空气分离装置、燃烧器、透平和气体循环系统，其中，空气分离装置的氧气出口与燃烧器的氧气进口连接，燃烧器还连接有煤气管道，燃烧器上的二氧化碳出口与透平的进气口连接，透平的排气出口通过气体循环系统再次进入燃烧器；该结构能够大幅提高热功转换效率，减小设备体积，具有很高的经济性。
Description
技术领域
本实用新型属于超临界二氧化碳发电技术领域，尤其涉及一种煤气化超临界二氧化碳发电装置。
背景技术
能源和环境是人类社会发展面临的两大难题，不断提高发电机组效率是电力行业研究的永恒主题和目标。目前较常用的动力循环包括以水为工质的朗肯循环和以空气为工质的布雷顿循环。常规燃煤电厂主要是以水为工质的朗肯循环，目前最大的百万千瓦燃煤电站的蒸汽初参数已达到31MPa，620℃。燃气轮机主要是以空气为工质的布雷顿循环，目前先进航空发动机透平进口燃气温度已超过1700℃，先进重型燃气轮机透平进口温度已达1600℃。进一步提高工质初参数收到材料的限制，存在一定困难。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种煤气化超临界二氧化碳发电装置，解决了现有的因工质初参数受到材料的限制，存在发电机组效率得不到提高的缺陷。
为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
本实用新型提供一种煤气化超临界二氧化碳发电装置，包括空气分离装置、燃烧器和透平，其中，空气分离装置的氧气出口与燃烧器的氧气进口连接，燃烧器还连接有煤气管道，燃烧器上的二氧化碳出口与透平的进气口连接。
优选地，所述空气分离装置的氧气出口还连接有煤气化装置，煤气化装置的煤气出口与燃烧器连接。
优选地，空气分离装置上的氮气出口连接有煤粉干燥装置，煤粉干燥装置的煤粉出口与煤气化装置的煤粉入口相连。
优选地，煤气化装置的煤气出口与燃烧器之间设置有煤气净化装置。
优选地，透平的排气出口依次连接有第一冷却器、水分离器和第一二氧化碳增压装置，其中，第一二氧化碳增压装置的出口与燃烧器上的二氧化碳进气口连接。
优选地，水分离器和第一二氧化碳增压装置之间设置有第二冷却器。
优选地，第二冷却器和燃烧器上的二氧化碳进气口之间设置有第二二氧化碳增压装置。
优选地，第一二氧化碳增压装置的出口与燃烧器上的二氧化碳进气口之间设置有二氧化碳回收器。
优选地，燃烧器上的二氧化碳进气口与二氧化碳回收器之间设置有加热装置。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型提供的一种煤气化超临界二氧化碳发电装置，为了突破传统动力系统的瓶颈，本实用新型采用以煤气为燃料，并通过富氧的燃烧方式，实现二氧化碳全捕集，以二氧化碳为工质在透平中做功，二氧化碳在透平中膨胀到亚临界状态，膨胀比高于超临界二氧化碳布雷顿循环，因此透平出功较多，提高循环效率；该结构能够大幅提高热功转换效率，减小设备体积，具有很高的经济性。
进一步的，采用分级加压方式，避开了两相区，不需要排放气化潜热，可以提高二氧化碳的冷却温度，从而可以在常温下冷却二氧化碳，而且减小了压缩功。
进一步的，利用空分装置产生的氮气干燥并预热煤粉，使得资源得到合理利用。
附图说明
图1是超临界二氧化碳发电装置的结构示意图；
其中，1、空气分离装置 2、燃烧器 3、透平 4、回热器 5、第一冷却器 6、水分离器7、第一二氧化碳增压装置 8、第二冷却器 9、第二二氧化碳增压装置 10、二氧化碳回收器11、煤粉干燥装置 12、煤气化装置 13、煤气净化装置。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型提供的一种煤气化超临界二氧化碳发电装置，包括空气分离装置1、燃烧器2、透平3、回热器4、第一冷却器5、水分离器6、第一二氧化碳增压装置7、第二冷却器8、第二二氧化碳增压装置9、二氧化碳回收装置10、煤粉干燥装置11、煤气化装置12和煤气净化装置13，其中，空气分离装置1的氧气出口分别与燃烧器2、煤气化装置12的氧气入口相连，空气分离装置1的氮气出口与煤粉干燥装置11的氮气入口相连，煤粉干燥装置11的干煤粉出口与煤气化装置12的煤粉入口相连，煤气化装置12的煤气出口与煤气净化装置13的煤气入口相连，煤气净化装置13的煤气出口与燃烧器2煤气入口相连，燃烧器2的出口与二氧化碳透平3的入口相连，二氧化碳透平3的出口与回热器4的热端入口相连，回热器4的热端出口与冷却器15的入口相连，冷却器15的出口与水分离器6的入口相连，水分离器6的二氧化碳出口与二氧化碳增压装置17的入口相连，二氧化碳增压装置17的出口与冷却器28的入口相连，冷却器28的出口与二氧化碳增压装置29的入口相连，二氧化碳增压装置29的出口分别与二氧化碳回收装置10的入口以及回热器4的冷端入口相连，回热器4的冷端出口与燃烧器2的二氧化碳入口相连。
流程描述：
煤粉在煤粉干燥装置中被空气分离装置1出来的氮气干燥，然后进入煤气化装置12，空气分离装置1出来的氧气一部分进入煤气化装置12，一部分进入燃烧器2，煤气化装置12将煤变为煤气，然后进入煤气净化装置13净化，净化后的煤气、从空气分离装置1出来的部分氧气、在回热器4中回热后的超临界二氧化碳工质一起进入燃烧器2燃烧，燃烧室出口的高温高压工质超临界二氧化碳进入二氧化碳透平3做功发电，出口超临界二氧化碳在回热器4中进行余热回收后，进入水分离器6将水分离，出口的纯二氧化碳在二氧化碳增压装置17中被加压，然后在冷却器28中被冷却，接着被二氧化碳增压装置29升压。此时，多余的二氧化碳被分离出来进入二氧化碳回收装置10或用于其他用途，其余的二氧化碳在回热器中被加热后继续循环。
Claims (1)
1.一种煤气化超临界二氧化碳发电装置，其特征在于，包括空气分离装置(1)、燃烧器(2)和透平(3)，其中，空气分离装置(1)的氧气出口与燃烧器(2)的氧气进口连接，燃烧器(2)还连接有煤气管道，燃烧器(2)上的二氧化碳出口与透平(3)的进气口连接；
所述空气分离装置(1)的氧气出口还连接有煤气化装置(12)，煤气化装置(12)的煤气出口与燃烧器(2)连接；
透平(3)的排气出口依次连接有第一冷却器(5)、水分离器(6)和第一二氧化碳增压装置(7)，其中，第一二氧化碳增压装置(7)的出口与燃烧器(2)上的二氧化碳进气口连接；
水分离器(6)和第一二氧化碳增压装置(7)之间设置有第二冷却器(8)；
第二冷却器(8)和燃烧器(2)上的二氧化碳进气口之间设置有第二二氧化碳增压装置(9)；
空气分离装置(1)上的氮气出口连接有煤粉干燥装置(11)，煤粉干燥装置(11)的煤粉出口与煤气化装置(12)的煤粉入口相连；
煤气化装置(12)的煤气出口与燃烧器(2)之间设置有煤气净化装置(13)；
第一二氧化碳增压装置(7)的出口与燃烧器(2)上的二氧化碳进气口之间设置有二氧化碳回收器(10)；
燃烧器(2)上的二氧化碳进气口与二氧化碳回收器(10)之间设置有加热装置。
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| CN201821779420.4U CN209838541U (zh) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | 一种煤气化超临界二氧化碳发电装置 |
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| CN201821779420.4U CN209838541U (zh) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | 一种煤气化超临界二氧化碳发电装置 |
Publications (1)
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| CN209838541U true CN209838541U (zh) | 2019-12-24 |
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| CN201821779420.4U Active CN209838541U (zh) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | 一种煤气化超临界二氧化碳发电装置 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN209838541U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109098855A (zh) * | 2018-10-30 | 2018-12-28 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种煤气化超临界二氧化碳发电系统及方法 |
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2018
- 2018-10-30 CN CN201821779420.4U patent/CN209838541U/zh active Active
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| CN109098855A (zh) * | 2018-10-30 | 2018-12-28 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种煤气化超临界二氧化碳发电系统及方法 |
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