一种燃烧后脱碳NGCC集成系统技术方案

本实用新型专利技术公开了属于MEA脱碳技术领域的一种燃烧后脱碳NGCC集成系统。该系统包括燃气蒸汽联合循环子系统、超临界CO2朗肯循环子系统和MEA脱碳子系统。本系统目的在于减少NGCC电厂与脱碳过程耦合带来的能效惩罚，共采取了四个措施：（1）部分烟气再循环以增加烟气中CO2浓度；（2）采用再沸器疏水再循环来充分利用脱碳用蒸汽的过热度；（3）通过压缩解析塔顶部CO2气体来回收潜热用于吸收剂再生；（4）采用超临界CO2朗肯循环来回收烟气显热用于发电。通过上述措施，本系统比未采用集成措施的燃烧后脱碳NGCC系统，在热力学性能和技术经济性方面都具有明显优势。

【技术实现步骤摘要】
一种燃烧后脱碳NGCC集成系统
本技术属于MEA脱碳
，特别涉及一种燃烧后脱碳NGCC集成系统。
技术介绍
温室气体排放造成的全球气候变暖是本世纪人类面临的最严重环境问题，而CO2作为主要的温室气体成分，其减排势在必行。针对能源系统CO2减排的方法主要有：燃烧前脱碳、燃烧后脱碳和富氧燃烧，其中燃烧后脱碳作为最成熟的脱碳技术，被越来越多学者所关注。本文针对基于MEA的脱碳过程造成系统的能效惩罚，对NGCC电厂进行集成优化，具体措施包括：烟气再循环、再沸器疏水再循环、捕集的CO2预压缩回用以及超临界CO2朗肯循环。通过集成，本系统(1)提高了进入脱碳单元的烟气中CO2浓度，降低了比再生热；(2)充分利用抽汽余能，增加低压缸出功；(3)充分利用脱碳单元低品位废热，减少能量浪费；(4)回用余热锅炉出口烟气冷却热，增加了脱碳NGCC电厂出功。
技术实现思路
本技术的目的是针对MEA脱碳给机组带来巨大的能效惩罚这一问题，提出一种燃烧后脱碳NGCC集成系统。该系统包括燃气蒸汽联合循环子系统、超临界CO2朗肯循环子系统和MEA脱碳子系统；其特征在于：所述燃气蒸汽联合循环子系统包括：空气压缩机1出口与燃烧室2入口相连，燃烧室2出口与燃气透平3入口相连，燃气透平3出口接余热锅炉13烟气入口，且燃气透平3与空气压缩机1，第一发电机4串联，凝结水泵10出口与三压余热锅炉13相连，中压水泵11和高压水泵12分别与三压余热锅炉13串联，三压余热锅炉13各蒸汽出口分别与高压缸5、中压缸6、低压缸7各蒸汽入口相连，高压缸5，中压缸6，低压缸7与第二发电机8串联，中压缸排汽分为两路，一路与低压缸7入口相连，另一路与节流阀35，再沸器26串联，再沸器出口分为两路，一路与第三泵34串联，一路与三压余热锅炉13相连，低压缸7排汽出口与凝汽器9蒸汽入口相连，凝汽器9出口与凝结水泵10入口相连，余热锅炉13烟气出口分为两路，一路与第一冷凝器14，第一分离器15串联，该分离器的气体出口与空气压缩机1入口空气管道相连；另一股与超临界CO2朗肯循环子系统相连；所述超临界CO2朗肯循环子系统包括：换热器16、汽轮机17、第二冷凝器18与第一泵19依次串联。换热器16烟气侧出口与冷却器20入口相连，冷却器20出口与第一压缩机21入口相连，第一压缩机21出口与MEA脱碳子系统相连；所述MEA脱碳子系统包括：第一压缩机21出口与吸收塔22烟气入口相连，吸收塔22出口与富液泵23、贫富液换热器24、再生塔25串联，再沸器26与贫液泵27、贫富液换热器24、贫液冷却器28、吸收塔22串联，再生塔25与再沸器26相连，再生塔25顶部CO2出口与第三冷凝器29，第二分离器30相连，第二分离器30液相与再生塔25相连，气相与第二压缩机31入口相连，第二压缩机31出口与再沸器26相连，再沸器26出口分为两路，其中一路去多级压缩单元，另一路与第二泵32串联。所述三压余热锅炉13出口的部分烟气经第一冷凝器14降温，第一分离器15汽水分离后，气相烟气与空气压缩机1入口的空气进行混合。所述再沸器26的部分疏水循环至再沸器26入口，与过热蒸汽混合后进入再沸器26；剩余疏水汇入凝结水系统。所述位于第二分离器30出口的捕集的CO2气体经第二压缩机31压缩后，与第二泵32出口的CO2混合后进入再沸器26放热，放热后的CO2一部分经第二泵32打入再沸器26入口，其余的进入多级压缩单元进行常规处理。所述烟气在超临界CO2朗肯循环中充当热源，即流入换热器16放热，并在放热后在冷却器20中进一步冷却。超临界CO2朗肯循环中循环工质CO2在换热器16中吸收热量后，进入汽轮机17中膨胀做功。随后排气在第二冷凝器18中被冷却，以液态CO2形式流入第一泵19进行压缩，完成超临界CO2朗肯循环。本技术的有益效果是：(1)通过烟气再循环，不仅使烟气中CO2的含量增加，而且减少了进入空气压缩机的空气量。使得脱碳单元规模减小，花费降低；(2)通过再沸器疏水再循环，充分利用了抽汽余热，减少了脱碳用蒸汽量，同时有利于提高低压缸入口压力，增加低压缸出功，最终减小脱碳带来的机组效率降低；(3)通过捕集的CO2预压缩，充分利用了CO2的显热和潜热，替代了部分抽汽为再沸器提供能量；(4)通过超临界CO2朗肯循环，不仅充分回用了余热锅炉出口烟气冷却热，还使脱碳NGCC电厂出功增加。附图说明图1为燃烧后脱碳NGCC集成系统的流程示意图。图中各编号的具体含义为：1-空气压缩机；2-燃烧室；3-燃气透平；4-第一发电机；5-高压缸；6-中压缸；7-低压缸；8-第二发电机；9-凝汽器；10-凝结水泵；11-高压水泵；12-中压水泵；13-三压余热锅炉；14-第一冷凝器；15-第一分离器；16-换热器；17-汽轮机；18-第二冷凝器；19-第一泵；20-冷却器；21-第一压缩机；22-吸收塔；23-富液泵；24-贫富液换热器；25-再生塔；26-再沸器；27-贫液泵；28-贫液冷却器；29-第三冷凝器；30-第二分离器；31-第二压缩机；32-第二泵；33-节流阀；34-第三泵。①-措施1；②-措施2；③-措施3；④-措施4。具体实施方式本技术提出一种燃烧后脱碳NGCC集成系统。下面结合附图和实施例予以说明。如图1所示的一种燃烧后脱碳NGCC集成系统，该系统包括燃气蒸汽联合循环子系统、超临界CO2朗肯循环子系统和MEA脱碳子系统；其特征在于：所述燃气蒸汽联合循环子系统包括：空气压缩机1出口与燃烧室2入口相连，燃烧室2出口与燃气透平3入口相连，燃气透平3出口接余热锅炉13烟气入口，且燃气透平3与空气压缩机1，第一发电机4串联，凝结水泵10出口与三压余热锅炉13相连，中压水泵11和高压水泵12分别与三压余热锅炉13串联，三压余热锅炉13各蒸汽出口分别与高压缸5、中压缸6、低压缸7各蒸汽入口相连，高压缸5，中压缸6，低压缸7与第二发电机8串联，中压缸排汽分为两路，一路与低压缸7入口相连，另一路与节流阀35，再沸器26串联，再沸器出口分为两路，一路与第三泵34串联，一路与三压余热锅炉13相连，低压缸7排汽出口与凝汽器9蒸汽入口相连，凝汽器9出口与凝结水泵10入口相连，余热锅炉13烟气出口分为两路，一路与第一冷凝器14，第一分离器15串联，该分离器的气体出口与空气压缩机1入口空气管道相连，另一股与超临界CO2朗肯循环子系统相连；所述超临界CO2朗肯循环子系统包括：换热器16、汽轮机17、第二冷凝器18与第一泵19依次串联；换热器16烟气侧出口与冷却器20入口相连，冷却器20出口与第一压缩机21入口相连，第一压缩机21出口与MEA脱碳子系统相连；所述MEA脱碳子系统包括：第一压缩机21出口与吸收塔22烟气入口相连，吸收塔22出口与富液泵23、贫富液换热器24、再生塔25串联，再沸器26与贫液泵27、贫富液换热器24、贫液冷却器28、吸收塔22串联；再生塔25与再沸器26相连，再生塔25顶部CO2出口与第三冷凝器29，第二分离器30相连，第二分离器30液相与再生塔25相连，气相与第二压缩机31入口相连，第二压缩机31出口与再沸器26相连，再沸器26出口分为两路，其中一路去多级压缩单元，另一路与第二泵32串联。所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃烧后脱碳NGCC集成系统，该系统包括燃气蒸汽联合循环子系统、超临界CO2朗肯循环子系统和MEA脱碳子系统；其特征在于：所述燃气蒸汽联合循环子系统包括：空气压缩机(1)出口与燃烧室(2)入口相连，燃烧室(2)出口与燃气透平(3)入口相连，燃气透平(3)出口接余热锅炉(13)烟气入口，且燃气透平(3)与空气压缩机(1)，第一发电机(4)串联，凝结水泵(10)出口与三压余热锅炉(13)相连，中压水泵(11)和高压水泵(12)分别与三压余热锅炉(13)串联，三压余热锅炉(13)各蒸汽出口分别与高压缸(5)、中压缸(6)、低压缸(7)各蒸汽入口相连，高压缸(5)，中压缸(6)，低压缸(7)与第二发电机(8)串联，中压缸排汽分为两路，一路与低压缸(7)入口相连，另一路与节流阀(35)，再沸器(26)串联，再沸器出口分为两路，一路与第三泵(34)串联，一路与三压余热锅炉(13)相连；低压缸(7)排汽出口与凝汽器(9)蒸汽入口相连，凝汽器(9)出口与凝结水泵(10)入口相连，余热锅炉(13)烟气出口分为两路，一路与第一冷凝器(14)，第一分离器(15)串联，该分离器的气体出口与空气压缩机(1)入口空气管道相连，另一股与超临界CO2朗肯循环子系统相连；所述超临界CO2朗肯循环子系统包括：换热器(16)、汽轮机(17)、第二冷凝器(18)与第一泵(19)依次串联，换热器(16)烟气侧出口与冷却器(20)入口相连，冷却器(20)出口与第一压缩机(21)入口相连，第一压缩机(21)出口与MEA脱碳子系统相连；所述MEA脱碳子系统包括：第一压缩机(21)出口与吸收塔(22)烟气入口相连，吸收塔(22)出口与富液泵(23)、贫富液换热器(24)、再生塔(25)串联，再沸器(26)与贫液泵(27)、贫富液换热器(24)、贫液冷却器(28)、吸收塔(22)串联；再生塔(25)与再沸器(26)相连，再生塔(25)顶部CO2出口与第三冷凝器(29)，第二分离器(30)相连，第二分离器(30)液相与再生塔(25)相连，气相与第二压缩机(31)入口相连，第二压缩机(31)出口与再沸器(26)相连，再沸器(26)出口分为两路，其中一路去多级压缩单元，另一路与第二泵(32)串联。...

【技术特征摘要】
1.一种燃烧后脱碳NGCC集成系统，该系统包括燃气蒸汽联合循环子系统、超临界CO2朗肯循环子系统和MEA脱碳子系统；其特征在于：所述燃气蒸汽联合循环子系统包括：空气压缩机(1)出口与燃烧室(2)入口相连，燃烧室(2)出口与燃气透平(3)入口相连，燃气透平(3)出口接余热锅炉(13)烟气入口，且燃气透平(3)与空气压缩机(1)，第一发电机(4)串联，凝结水泵(10)出口与三压余热锅炉(13)相连，中压水泵(11)和高压水泵(12)分别与三压余热锅炉(13)串联，三压余热锅炉(13)各蒸汽出口分别与高压缸(5)、中压缸(6)、低压缸(7)各蒸汽入口相连，高压缸(5)，中压缸(6)，低压缸(7)与第二发电机(8)串联，中压缸排汽分为两路，一路与低压缸(7)入口相连，另一路与节流阀(35)，再沸器(26)串联，再沸器出口分为两路，一路与第三泵(34)串联，一路与三压余热锅炉(13)相连；低压缸(7)排汽出口与凝汽器(9)蒸汽入口相连，凝汽器(9)出口与凝结水泵(10)入口相连，余热锅炉(13)烟气出口分为两路，一路与第一冷凝器(14)，第一分离器(15)串联，该分离器的气体出口与空气压缩机(1)入口空气管道相连，另一股与超临界CO2朗肯循环子系统相连；所述超临界CO2朗肯循环子系统包括：换热器(16)、汽轮机(17)、第二冷凝器(18)与第一泵(19)依次串联，换热器(16)烟气侧出口与冷却器(20)入口相连，冷却器(20)出口与第一压缩机(21)入口相连，第一压缩机(21)出口与MEA脱碳子系统相连；所述MEA脱碳子系统包括：第一压缩机(21)出口与吸收塔(22)烟气入口相连，吸收塔(22)出口与富液泵(23)、贫富液换热器(24)、再生塔(25)...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐钢，高亚驰，白璞，肖瑶，张豪，胡玥，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：新型
国别省市：北京,11