基于超临界CO2煤气化的半闭式零碳排放发电循环系统及方法
本发明公开了属于煤气化发电和多能源互补技术领域的基于超临界CO2煤气化的半闭式零碳排放发电循环系统及方法。干燥器、第一气化炉、第二气化炉、第三气化炉、燃烧室、透平、发电机依次串联；碟式太阳能集热器与第二气化炉连接；空气分离单元分别与第三气化炉、燃烧室连接；高温回热器与低温回热器连接；高温回热器与第一气化炉、透平连接，低温回热器与泵、冷却器连接；冷却器与净化装置连接；多级间冷压缩机分别与净化装置、压缩机的入口、泵、CO2捕集装置连接；压缩机分别与高温回热器、透平连接。本发明可以省去合成气余热回收和加压装置，流程简单紧凑；并且煤炭能量几乎全部用于驱动高效超临界CO2循环，大幅提高净发电效率。
发明专利
CN202410624096.2
2024-05-19
CN118346430A
2024-07-15
F02C3/22(2006.01)
华北电力大学
辛团团;刘糧;张逸飞;许诚;杨勇平
100096 北京市昌平区回龙观北农路2号
北京众合诚成知识产权代理有限公司
李全旺
北京;11
1.基于超临界CO2煤气化的半闭式零碳排放发电循环系统，其特征在于，包括干燥器(1)、第一气化炉(2)、第二气化炉(3)、碟式太阳能集热器(4)、第三气化炉(5)、燃烧室(6)、空气分离单元(7)、透平(8)、发电机(9)、高温回热器(10)、低温回热器(11)、冷却器(12)、净化装置(13)、压缩机(14)、多级间冷压缩机(15)、泵(16)、CO2捕集装置(17)； 其中，干燥器(1)、第一气化炉(2)、第二气化炉(3)、第三气化炉(5)、燃烧室(6)、透平(8)、发电机(9)依次串联；碟式太阳能集热器(4)与第二气化炉(3)连接；空气分离单元(7)分别与第三气化炉(5)、燃烧室(6)连接；高温回热器(10)的热流股的一端与低温回热器(11)的热流股的一端连接，高温回热器(10)的冷流股的一端与低温回热器(11)的冷流股的一端连接；高温回热器(10)的冷流股的另一端与第一气化炉(2)连接，高温回热器(10)的热流股的另一端与透平(8)连接，低温回热器(11)的冷流股的另一端与泵(16)连接，低温回热器(11)的热流股的另一端与冷却器(12)连接；冷却器(12)与净化装置(13)连接；多级间冷压缩机(15)分别与净化装置(13)、压缩机(14)的入口、泵(16)、CO2捕集装置(17)连接；压缩机(14)的出口分别与高温回热器(10)的冷流股的一端、透平(8)连接。 2.一种权利要求1所述基于超临界CO2煤气化的半闭式零碳排放发电循环系统的发电循环方法，其特征在于，原煤经干燥器(1)干燥后，送入第一气化炉(2)与超临界CO2发生气化反应，再进入第二气化炉(3)，在碟式太阳能集热器(4)聚集的太阳能热的驱动下进一步气化，再进入第三气化炉(5)与空气分离单元(7)分离出的氧气发生反应；气化产生的合成气进入燃烧室(6)，与空气分离单元(7)分离出的氧气燃烧，形成的燃气进入透平(8)做功；透平(8)的排气依次通过高温回热器(10)的热流股、低温回热器(11)的热流股、冷却器(12)进行冷却，再经净化装置(13)分离出酸液；净化后的CO2通入多级间冷压缩机(15)，之后分为两股，一股从多级间冷压缩机(15)中间级提取，分流至压缩机(14)加压后，一部分进入透平(8)用于叶片冷却，其余与低温回热器(11)的冷流股混合，另一股经多级间冷压缩机(15)加压后，一部分进入CO2捕集装置(17)被捕集，其余经泵(16)加压后进入低温回热器(11)的冷流股加热，然后与经压缩机(14)加压后的CO2汇合后经高温回热器(10)的冷流股进一步加热，最终进入第一气化炉(2)与煤发生气化反应，完成循环。 3.根据权利要求2所述基于超临界CO2煤气化的半闭式零碳排放发电循环系统的发电循环方法，其特征在于，原煤经干燥器(1)干燥后送入第一气化炉(2)与超临界CO2发生气化反应的压力为30MPa，温度为500℃。 4.根据权利要求2所述基于超临界CO2煤气化的半闭式零碳排放发电循环系统的发电循环方法，其特征在于，碟式太阳能集热器(4)聚集的太阳能热到第二气化炉(3)驱动煤与CO2发生气化反应的温度为700℃。 5.根据权利要求2所述基于超临界CO2煤气化的半闭式零碳排放发电循环系统的发电循环方法，其特征在于，第三气化炉(5)产生的合成气直接通入燃烧室(6)与空气分离单元(7)分离出的纯净的氧气发生燃烧反应的压力为30MPa，温度为1200℃。