一种燃气轮机利用LNG冷能碳捕集系统及碳捕集方法技术方案

本发明专利技术公开了一种燃气轮机利用LNG冷能碳捕集系统，包括：液态天然气储存装置，用于储存液态天然气；烟气冷却液化分离装置，与所述液态天然气储存装置连接，其一端还与外部的燃气轮机连接，用于利用所述液态天然气对所述燃气轮机排放的烟气中的CO2气体进行冷却，得到液态CO2；CO2收集装置，与所述烟气冷却液化分离装置的另一端连通，用于对所述液态CO2进行储存。该系统LNG冷能得到了有效利用，避免了LNG装置对空、对海水或河水释放冷量造成的局部环境温度变化影响；实现了燃气轮机发电厂的CCS，为碳减排做出有力贡献；利用燃气轮机内低成本的高压蒸汽或电力能源，作为烟气液化分离的动力来源。

A Gas Turbine Carbon Capture System Using LNG Cold Energy and Carbon Capture Method

The invention discloses a gas turbine carbon capture system using LNG cold energy, including a liquid natural gas storage device for storing liquid natural gas, a flue gas cooling liquefaction separation device connected with the liquid natural gas storage device, one end of which is also connected with an external gas turbine for using the liquid natural gas to feed CO2 gas from the flue gas discharged by the gas turbine. The liquid carbon dioxide is obtained by cooling, and the CO2 collecting device is connected with the other end of the flue gas cooling liquefaction separation device for storing the liquid carbon dioxide. The LNG cold energy of the system has been effectively utilized, avoiding the influence of local environmental temperature changes caused by the LNG device releasing cold energy to air, sea water or river water; realizing CCS of gas turbine power plant, making a strong contribution to carbon emission reduction; utilizing low-cost high-pressure steam or power energy in gas turbine as the power source of flue gas liquefaction separation.

【技术实现步骤摘要】
一种燃气轮机利用LNG冷能碳捕集系统及碳捕集方法
本专利技术涉及火力发电厂的烟气处理领域，具体涉及一种燃气轮机利用LNG冷能碳捕集系统及碳捕集方法。
技术介绍
本专利技术涉及火力发电厂的烟气处理领域，具体涉及一种火电厂利用LNG冷能碳捕集系统及碳捕集方法。快速的工业发展进程给人们带来便捷生活的同时，也给人们带来巨大的环境问题。全球超过85％的能量需求来自于化石燃料的燃烧。在世界各国，燃烧化石燃料火力发电厂是CO2排放的主要来源。全球的科学家从20世纪七八十年代开始致力于研究CO2的捕集与封存(CCS)，各种各样CO2捕集方法应运而生。从化石燃料的燃烧中捕集CO2主要有3条技术路线：燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃烧法。CO2的捕集方法有溶液吸收法、膜分离法、电化学法、酶法、光生物合成法、催化剂法、化学链法以及这些方法的混合使用等，烟气与天然气中CO2的捕集目前主要采用溶液吸收法。但上述这些方法都存在系统能耗高、设备及运行成本高的问题，难以经济可行地大面积推广。根据我国能源中长期发展规划，天然气将成为我国能源发展战略的一个亮点和绿色能源支柱之一。在未来的时间内，我国将会大量进口天然气，其中大部分天然气将以液化天然气(LNG)的方式输送到中国。大量进口的LNG，同时携带着大量的冷能，如果不能有效地利用这些冷能，将会造成巨大的能源浪费和环境污染。因此，如何有效地利用这些冷能，就变得极为重要与必要。将LNG冷能利用与燃气轮机发电厂的烟气排放CO2捕集结合，可以极大降低液化CO2的能耗。
技术实现思路
(一)专利技术目的本专利技术的目的是提供一种燃气轮机利用LNG冷能碳捕集系统及碳捕集方法以解决LNG冷能浪费及燃气轮机发电厂的烟气排放CO2污染环境的问题。(二)技术方案为解决上述问题，本专利技术的第一方面提供了一种燃气轮机利用LNG冷能碳捕集系统，包括：液态天然气储存装置，用于储存液态天然气；烟气冷却液化分离装置，与所述液态天然气储存装置连接，其一端还与外部的燃气轮机连接，用于利用所述液态天然气的冷能对所述燃气轮机排放的烟气中的CO2气体进行冷却，使其变成液态CO2以从烟气中分离出来；CO2收集装置，与所述烟气冷却液化分离装置的另一端连通，用于对所述液态CO2进行储存。进一步地，还包括：天然气输送系统；所述天然气输送系统的一端与所述液态天然气储存装置连通，另一端通入烟气冷却液化分离装置内部并穿出与所述燃气轮机连接，用于输送天然气供给所述燃气轮机燃烧。进一步地，所述余热锅炉的烟气入口与所述燃气轮机的烟气出口连通，其烟气出口与所述烟气冷却液化分离装置连通，用于利用所述燃气轮机排放的烟气的余热对水加热。进一步地，所述烟气冷却液化分离装置包括依次连通的烟气预冷装置、烟气净化过滤干燥装置、烟气冷却装置、冷箱及液化CO2分离装置；所述烟气预冷装置的烟气入口与所述燃汽轮机烟气出口或所述余热锅炉的烟气出口连通，所述烟气预冷装置的冷却管路与所述液态天然气储存装置连通；所述液化CO2分离装置与所述CO2收集装置连通。进一步地，所述烟气预冷装置或烟气冷却装置分别连接液态LNG输送管，利用LNG气化过程释放的冷能对烟气进行预冷或深度冷却。进一步地，所述烟气冷却装置包括压缩机、增压机、膨胀机及换热器；所述压缩机、所述增压机及所述换热器依次连通；所述膨胀机分别与所述增压机和所述换热器连通，且所述膨胀机将部分被所述增压机增压的高压烟气膨胀，通过膨胀吸热对所述换热器内部的烟气进行冷却。进一步地，所述烟气净化冷却液化分离的压缩机、增压机利用所述化石燃料火力发电厂生产的高压蒸汽或电力驱动，或直接由燃气轮机直接带动。进一步地，所述换热器的冷却介质入口还与所述液态天然气储存装置连通；所述液态天然气储存装置储存的LNG经过所述换热器气化吸热对所述换热器内部的烟气进行冷却。根据本专利技术的另一个方面，一种燃气轮机利用LNG冷能碳捕集方法，其特征在于，包括：确定液态天然气储存装置(1)技术参数；根据所述技术参数计算可利用LNG冷源总冷量QLNG；根据所述LNG冷源总冷量QLNG和预设CO2的最终参数，计算可处理的烟气总流量F烟；根据设备参数，计算在所述烟气总流量F烟下，利用所述LNG冷源总冷量QLNG实现烟气温度下降数值T；根据所述设备参数和所述温度下降数值T，设置换热器级数；利用所述换热器及所述液态天然气储存装置对燃气轮机排放的烟气进行碳捕集。进一步地，所述液态天然气与烟气的换热量计算方法为：QLNG＝QLNG潜热+Q气升温＝FLNG*QLNG潜热+FLNG*(T供-T1)*Cp气＝Q换热器+Q预冷器+Q冷箱；其中：QLNG为LNG可用冷能量，单位为kJ/h；FLNG为LNG流量，单位为kg/h；QLNG潜热为LNG的气化潜热，单位为kJ/kg，LNG气化潜热为509.6kJ/kg-522kJ/kg；T供为LNG气化后供给燃气轮机天然气的温度，T1为LNG从LNG储罐出来的初始温度；Cp气为气态LNG的比热容，单位为kJ/kg℃；Q换热器为换热器热交换的能量，Q预冷器为预冷器热交换的能量，Q冷箱为冷箱热交换的能量。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：(1)LNG冷能得到了有效利用，避免了LNG装置对空、对海水或河水释放冷量造成的局部环境温度变化影响；(2)实现了燃气轮机发电厂的CCS，为碳减排做出有力贡献；(3)利用燃气轮机内低成本的高压蒸汽或电力能源，作为烟气液化分离的动力来源。附图说明图1是根据本专利技术第一实施方式的燃气轮机利用LNG冷能碳捕集系统的结构示意图；图2是根据本专利技术一可选实施方式的燃气轮机利用LNG冷能碳捕集系统的结构示意图。附图标记：1：液态天然气储存装置；2：烟气冷却液化分离装置；3：燃气轮机；4：CO2收集装置；5：电网；6：汽轮机排气冷却装置；21：烟气预冷装置；22：烟气净化过滤干燥装置；23：烟气冷却装置；24：冷箱；25：液化CO2分离装置；26：压缩机；27：蒸汽轮机；28：增压机；29：膨胀机；31：燃气轮机；32：汽轮机；33：发电机。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。在附图中示出了根据本专利技术实施例的层结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。名词解释LNG为液态天然气；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气轮机利用LNG冷能碳捕集系统，其特征在于，包括：液态天然气储存装置(1)，用于储存液态天然气；烟气冷却液化分离装置(2)，与所述液态天然气储存装置(1)连接，其一端还与外部的燃气轮机(3)连接，用于利用所述液态天然气的冷能对所述燃气轮机(3)排放的烟气中的CO2气体进行冷却，使其变成液态CO2以从烟气中分离出来；CO2收集装置(4)，与所述烟气冷却液化分离装置(2)的另一端连通，用于对所述液态CO2进行储存。

【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机利用LNG冷能碳捕集系统，其特征在于，包括：液态天然气储存装置(1)，用于储存液态天然气；烟气冷却液化分离装置(2)，与所述液态天然气储存装置(1)连接，其一端还与外部的燃气轮机(3)连接，用于利用所述液态天然气的冷能对所述燃气轮机(3)排放的烟气中的CO2气体进行冷却，使其变成液态CO2以从烟气中分离出来；CO2收集装置(4)，与所述烟气冷却液化分离装置(2)的另一端连通，用于对所述液态CO2进行储存。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：天然气输送系统；所述天然气输送系统的一端与所述液态天然气储存装置(1)连通，另一端通入烟气冷却液化分离装置(2)内部并穿出与所述燃气轮机(3)连接，用于输送天然气供给所述燃气轮机(3)燃烧。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：余热锅炉；所述余热锅炉的烟气入口与所述燃气轮机(3)的烟气出口连通，其烟气出口与所述烟气冷却液化分离装置(2)连通，用于利用所述燃气轮机(3)排放的烟气的余热对水加热。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述烟气冷却液化分离装置(2)包括依次连通的烟气预冷装置(21)、烟气净化过滤干燥装置(22)、烟气冷却装置(23)、冷箱(24)及液化CO2分离装置(25)；所述烟气预冷装置(21)的烟气入口与所述燃汽轮机(3)烟气出口或所述余热锅炉的烟气出口连通，所述烟气预冷装置(21)的冷却管路与所述液态天然气储存装置(1)连通；所述液化CO2分离装置(25)与所述CO2收集装置(4)连通。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述烟气预冷装置(21)或烟气冷却装置(23)分别连接液态天然气输送管，利用液态天然气气化过程释放的冷能对烟气进行预冷或深度冷却。6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述烟气冷却装置(23)包括压缩机(26)、增压机(28)、膨胀机(29)及换热器；所述压缩机(26)、所述增压机(28)...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨豫森，崔华，陈辉，
申请(专利权)人：赫普科技发展北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11