一体化富氧燃烧动力系统技术方案

本发明专利技术涉及一种一体化富氧燃烧动力系统，该系统包括用于燃烧煤粉的富氧燃烧锅炉，所述富氧燃烧锅炉中增设了高温受热面，所述高温受热面用于加热驱动燃气轮机的压缩空气，所述富氧燃烧锅炉与气-气换热器联通，接收气-气换热器输出的加热后的氧气和和压缩空气，并向所述气-气换热器输出烟气，并且所述富氧燃烧锅炉的高温受热面联通燃气轮机，输出经所述富氧燃烧锅炉的高温受热面加热后的压缩空气驱动所述燃气轮机做功，所述燃气轮机驱动压气机与CO2压缩机，燃气轮机排出的高温乏气送入最高一级广义回热加热器用于进一步加热锅炉给水。本发明专利技术实施例提供的一体化富氧燃烧动力系统，可实现富氧燃烧动力系统的安全、环保、经济运行。

【技术实现步骤摘要】
一体化富氧燃烧动力系统
本专利技术涉及动力领域，具体涉及到一种一体化的富氧燃烧动力系统。
技术介绍
富氧燃烧动力系统与常规空气燃烧系统相比，锅炉烟气的主要成分是CO2和H2O,其中CO2的质量浓度达90%以上，不必分离可直接压缩液化回收处理，从而显著降低CO2的捕集能耗。但由于增加了能耗很大的空分制氧系统，使富氧燃烧动力系统的净效率较常规空气燃烧系统降低约10%，系统的投资成本也会相应增加30-40%。空分系统中，压气机能耗又占到系统能耗的90%以上。据研究采用电机拖动空分压缩机的厂用电率为20%左右，电机拖动CO2压缩机的厂用电率为8%左右。富氧燃烧锅炉为控制炉内燃烧温度，通常采用70-80%的大量的烟气进行再循环，使富氧燃烧锅炉烟气热能未被充分利用，同时烟气再循环风机的使用也增加了厂用电。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种一体化富氧燃烧动力系统，以实现在不需要提供给燃气轮机额外燃料的情况下，降低富氧燃烧动力系统的能耗，完成CO2减排。为实现上 述目的，本专利技术提供了一种一体化富氧燃烧动力系统，该系统包括用于燃烧煤粉的富氧燃烧锅炉，该富氧燃烧锅炉具有用于加热压缩空气的高温受热面，所述富氧燃烧锅炉与气-气换热器联通，接收气-气换热器输出的加热后的氧气和压缩空气，并向所述气-气换热器输出烟气，并且所述高温受热面联通燃气轮机，输出经加热后的压缩空气驱动所述燃气轮机做功；所述富氧燃烧锅炉还与蒸汽透平联通，将外部给水加热后生成的过热蒸汽输出给所述蒸汽透平；用于通过对空气加压生成压缩空气的压气机与所述气-气换热器联通以向其输出压缩空气；该压气机向联通的空分装置输送压缩空气，所述空分装置对压缩空气加工后，输出氧气到与所述空分装置联通的所述气-气换热器；所述燃气轮机驱动所述压气机以及CO2压缩机，所述CO2压缩机与所述气-气换热器联通，将所述气-气换热器放热后的烟气中的CO2压缩液化。依照本专利技术较佳实施例所述的一体化富氧燃烧系统，其中，所述蒸汽透平由所述富氧燃烧锅炉输出的过热蒸汽膨胀驱动做功，所述蒸汽透平连接凝汽器，所述凝汽器将膨胀驱动做功后的排汽冷凝成凝结水，输出给凝结水泵，所述凝结水泵将所述凝结水升压后，输出给回热加热器组；所述回热加热器组将所述凝结水逐级加热后输出给一给水加热器，所述给水加热器由所述燃气轮机输出的高温乏气加热给水后输出给所述富氧燃烧锅炉。依照本专利技术较佳实施例所述的一体化富氧燃烧动力系统，其中，所述空分装置的进口与所述压气机的出口流体导通，所述空分装置的出口与所述气-气换热器的入口流体导通。依照本专利技术较佳实施例所述的一体化富氧燃烧动力系统，其中，所述气-气换热器的热侧进口与所述富氧燃烧锅炉的出口流体导通，所述气-气换热器的热侧出口连接所述CO2压缩机，所述气-气换热器的冷侧进口分别与空分装置的出口流体和所述压气机的出口流体导通，所述气-气换热器的冷侧出口对应与所述富氧燃烧锅炉的入口流体与所述富氧燃烧锅炉高温受热面的入口流体导通。依照本专利技术较佳实施例所述的一体化富氧燃烧动力系统，其中，所述富氧燃烧锅炉的空气侧与所述气-气换热器的出口流体导通，所述富氧燃烧锅炉的工质进口与所述给水加热器的出口流体导通，所述富氧燃烧锅炉的工质出口与所述蒸汽透平的入口流体导通。依照本专利技术较佳实施例所述的一体化富氧燃烧动力系统，其中，所述燃气轮机的进口与所述富氧燃烧锅炉的高温受热面的出口流体导通，所述燃气轮机的出口与所述给水加热器的热侧入口流体导通。依照本专利技术较佳实施例所述的一体化富氧燃烧动力系统，其中，所述CO2压缩机的进口与所述气-气换热器的热侧出口流体导通，所述CO2压缩机的出口连接外部CO2输送系统。依照本专利技术较佳实施例所述的一体化富氧燃烧动力系统，其中，所述给水加热器的热侧进口与所述燃气轮机的出口流体导通，所述给水加热器的热侧出口连接大气，所述给水加热器的冷侧进口与所述回热加热器组的出口流体导通，所述给水加热器的冷侧出口与所述富氧燃烧锅炉的入口流体导通。依照本专利技术较佳实施例所述的一体化富氧燃烧动力系统，其中，所述回热加热器组包含多级低压回热加热器、除氧器、高压回热加热器。本专利技术实施例提供的一体化富氧燃烧动力系统，通过将富氧燃烧锅炉烟气热的利用与驱动空分压缩机、CO2压缩机相结合，利用富氧燃烧锅炉烟气加热后的高温空气作为燃气轮机的工质，采用燃气轮机驱动空分压缩机、CO2压缩机，可以实现富氧燃烧锅炉炉内燃烧温度的控制以及烟气高品位热能的充分利用。从而达到降低能耗，提高系统净效率的目的，并且本专利技术实施例中该燃气轮机不需额外消耗燃料；燃气轮机的高温乏气还可用于加热给水，提高循环效率；可实现富氧燃烧动力系统的安全、环保、经济运行。【附图说明】图1为本专利技术实施例提供的一体化富氧燃烧动力系统的架构图；图2为本专利技术实施例提供的一体化富氧燃烧动力系统的工质处理状态参考图。【具体实施方式】下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。本专利技术实施例的核心思想是将富氧燃烧锅炉烟气热的利用与驱动空分压缩机、CO2压缩机相结合，利用富氧燃烧锅炉烟气加热后的高温空气作为燃气轮机的工质，采用燃气轮机驱动空分压缩机、CO2压缩机，从而实现富氧燃烧锅炉炉内燃烧温度的控制；烟气高品位热能的充分利用，达到降低厂用电率提高系统净效率的效果；并且使得燃气轮机不需额外消耗燃料；燃气轮机的高温乏气还可用于加热给水，提高循环效率；最终实现富氧燃烧动力系统的安全、环保、经济运行。如图1所示，本专利技术实施例提供了一种一体化富氧燃烧动力系统，图1是该系统的架构图，由图1可见，所述一体化富氧燃烧动力系统包括用于燃烧煤粉的富氧燃烧锅炉4，该富氧燃烧锅炉4具有高温受热面5，该高温受热面用于加热压缩空气；所述富氧燃烧锅炉4与气-气换热器3联通,接收气-气换热器3输出的加热后的氧气和和压缩空气,并向所述气-气换热器3输出烟气，并且所述富氧燃烧锅炉4的高温受热面5联通燃气轮机6，输出经过加热后的压缩空气驱动所述燃气轮机6做功；所述富氧燃烧锅炉4还与蒸汽透平8联通，将外部给水加热后生成的过热蒸汽输出给所述蒸汽透平8 ；用于通过对空气加压生成压缩空气的压气机I与所述气-气换热器3联通以向其输出压缩空气；该压气机I向联通的空分装置2输送压缩空气，所述空分装置2对压缩空气加工后，输出氧气到与所述空分装置2联通的所述气-气换热器3 ；所述燃气轮机6驱动所述压气机I以及CO2压缩机7，所述CO2压缩机7与所述气-气换热器3联通，将所述气-气换热器3放热后的烟气中的CO2压缩液化。进一步地，所述蒸汽透平8由所述富氧燃烧锅炉4输出的过热蒸汽膨胀驱动做功，所述蒸汽透平8连接凝汽器9，所述凝汽器9将膨胀驱动做功后的排汽冷凝后输出凝结水给凝结水泵10，所述凝结水泵10将所述凝结水升压后，输出给回热加热器组11 ;所述回热加热器组11将所述凝结水逐级加热后输出给水加热器12，所述给水加热器12由所述燃气轮机6输出的高温乏气加热给水后输出给所述富氧燃烧锅炉4。更具体而言，所述富氧燃烧锅炉4的高温受热面5利用流过炉膛的高温烟气将预热后的压缩空气20进一步加热，锅炉加热后的压缩空气21输出给燃气轮机6 ;高温受热面5加热压缩空气以达到满足驱动空分与CO2压缩的燃气轮机的进口工质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一体化富氧燃烧动力系统，其特征在于，包括用于燃烧煤粉的富氧燃烧锅炉，该富氧燃烧锅炉具有用于加热压缩空气的高温受热面，所述富氧燃烧锅炉与气‑气换热器联通，接收气‑气换热器输出的加热后的氧气和压缩空气，并向所述气‑气换热器输出烟气，并且所述高温受热面联通燃气轮机，输出经加热后的压缩空气驱动所述燃气轮机做功；所述富氧燃烧锅炉还与蒸汽透平联通，将外部给水加热后生成的过热蒸汽输出给所述蒸汽透平；用于通过对空气加压生成压缩空气的压气机与所述气‑气换热器联通以向其输出压缩空气；该压气机向联通的空分装置输送压缩空气，所述空分装置对压缩空气加工后，输出氧气到与所述空分装置联通的所述气‑气换热器；所述燃气轮机驱动所述压气机以及CO2压缩机，所述CO2压缩机与所述气‑气换热器联通，将所述气‑气换热器放热后的烟气中的CO2压缩液化。

【技术特征摘要】
1.一种一体化富氧燃烧动力系统，其特征在于，包括用于燃烧煤粉的富氧燃烧锅炉，该富氧燃烧锅炉具有用于加热压缩空气的高温受热面，所述富氧燃烧锅炉与气-气换热器联通，接收气-气换热器输出的加热后的氧气和压缩空气，并向所述气-气换热器输出烟气，并且所述高温受热面联通燃气轮机，输出经加热后的压缩空气驱动所述燃气轮机做功；所述富氧燃烧锅炉还与蒸汽透平联通，将外部给水加热后生成的过热蒸汽输出给所述蒸汽透平; 用于通过对空气加压生成压缩空气的压气机与所述气-气换热器联通以向其输出压缩空气；该压气机向联通的空分装置输送压缩空气，所述空分装置对压缩空气加工后，输出氧气到与所述空分装置联通的所述气-气换热器； 所述燃气轮机驱动所述压气机以及CO2压缩机，所述CO2压缩机与所述气-气换热器联通，将所述气-气换热器放热后的烟气中的CO2压缩液化。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述蒸汽透平由所述富氧燃烧锅炉输出的过热蒸汽膨胀驱动做功，所述蒸汽透平连接凝汽器，所述凝汽器将膨胀驱动做功后的排汽冷凝成凝结水，输出给凝结水泵，所述凝结水泵将所述凝结水升压后，输出给回热加热器组；所述回热加热器组将所述凝结水逐级加热后输出给一给水加热器，所述给水加热器由所述燃气轮机输出的高温乏气加热给水后输出给所述富氧燃烧锅炉。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空分装置的进口与所述压气机的出口流体导通，所述空分装置的出口与所述气...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝艳红，冯杰，邱丽霞，
申请(专利权)人：太原理工大学，山西大学工程学院，
类型：发明
国别省市：山西;14