本實(shí)用新型涉及一種富氧燃燒二氧化碳捕集集成系統(tǒng)，具體涉及空氣深冷分離制氧系統(tǒng)、氧氣存儲(chǔ)系統(tǒng)與富氧燃燒二氧化碳捕集系統(tǒng)的集成，利用對(duì)空氣深冷分離制氧系統(tǒng)負(fù)荷(產(chǎn)量) 的調(diào)節(jié)，即電網(wǎng)低負(fù)荷(低電價(jià))時(shí)段增大空氣深冷分離制氧子系統(tǒng)負(fù)荷(產(chǎn)量)，電網(wǎng)高負(fù)荷(高電價(jià))時(shí)段降低空氣深冷分離制氧子系統(tǒng)負(fù)荷(產(chǎn)量)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的錯(cuò)峰運(yùn)行，具有可大幅提高系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)段的供電量和從而獲得更多電價(jià)差帶來的收益并降低由于空氣深冷分離制氧子系統(tǒng)能耗所導(dǎo)致的富氧燃燒系統(tǒng)二氧化碳捕集成本的雙重功效。

背景技術(shù)：

在目前的富氧燃燒二氧化碳捕集集成系統(tǒng)中，制氧過程需要消耗大量的電能，從而引起整個(gè)系統(tǒng)效率的下降，增加了二氧化碳捕集成本，成為制約富氧燃燒二氧化碳捕集技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用的主要因素。

針對(duì)既有電廠方面煙氣中二氧化碳的捕集，富氧燃燒二氧化碳捕集這一技術(shù)方案被廣泛認(rèn)可，而其中空氣深冷分離是一種較為成熟的商業(yè)化制氧方法，具有大規(guī)模應(yīng)用到富氧燃燒二氧化碳捕集系統(tǒng)的潛力。然而，分離塔內(nèi)的空氣分離過程往往需要達(dá)到-180℃的低溫，同時(shí)主空氣壓縮機(jī)的耗能達(dá)到750-850兆焦/噸氧氣，從而造成發(fā)電效率下降15-25％。因此，工藝流程對(duì)應(yīng)的耗能(主空氣壓縮機(jī)，離心壓縮機(jī)，多級(jí)中間冷卻壓縮機(jī)等)和隨之造成的高二氧化碳捕集成本，成為富氧燃燒二氧化碳捕集技術(shù)推廣的最大阻力因素。

富氧燃燒二氧化碳捕集成本減少可以通過富氧燃燒發(fā)電子系統(tǒng)，空氣深冷分離制氧子系統(tǒng)，和液態(tài)氧氣存儲(chǔ)及氣化子系統(tǒng)三部分的集成和優(yōu)化運(yùn)行獲得。電網(wǎng)運(yùn)行存在峰-谷負(fù)荷時(shí)段，從而產(chǎn)生了峰-谷電價(jià)。將富氧燃燒二氧化碳捕集系統(tǒng)中的制氧子系統(tǒng)負(fù)荷(產(chǎn)量)與電網(wǎng)運(yùn)行的峰-谷時(shí)段相匹配，利用電網(wǎng)低負(fù)荷(低電價(jià))時(shí)段制出更多的氧氣并存儲(chǔ)用于電網(wǎng)高負(fù)荷(高電價(jià))時(shí)段，同時(shí)在電網(wǎng)高負(fù)荷時(shí)段停止或低負(fù)荷運(yùn)行空氣深冷分離制氧系統(tǒng)并輸送更多的高價(jià)電能給電網(wǎng)，從而獲得更多由于電價(jià)差帶來的收益并降低系統(tǒng)二氧化碳捕集成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)目前制氧過程給富氧燃燒二氧化碳捕集系統(tǒng)所帶來的高能耗問題，本實(shí)用新型提出一種富氧燃燒二氧化碳捕集集成系統(tǒng)和優(yōu)化運(yùn)行方法，根據(jù)電網(wǎng)不同時(shí)段的負(fù)荷(電價(jià))情況，充分利用電網(wǎng)低負(fù)荷(低電價(jià))時(shí)段所生產(chǎn)的電能制出更多的氧氣用于電網(wǎng)高負(fù)荷(高電價(jià)) 時(shí)段，同時(shí)輸送更多的高價(jià)電能給電網(wǎng)獲得更多由于電價(jià)差帶來的收益從而降低二氧化碳捕集成本。

為了有效地解決上面的技術(shù)問題，本實(shí)用新型一種富氧燃燒二氧化碳捕集集成系統(tǒng)，包括發(fā)電子系統(tǒng)，空氣分離制氧子系統(tǒng)，氧氣存儲(chǔ)子系統(tǒng)；所述發(fā)電子系統(tǒng)為由汽輪機(jī)、鍋爐、增壓泵以及乏汽冷凝器串聯(lián)構(gòu)成的蒸汽發(fā)電系統(tǒng)；所述空氣分離制氧子系統(tǒng)包括主空氣壓縮機(jī)、吸附床、離心壓縮機(jī)、透平膨脹機(jī)、多級(jí)中間冷卻壓縮機(jī)、主換熱器、液態(tài)氧氣分流閥、中壓塔、高壓塔、再沸器、冷凝器、低壓塔、再冷卻器；所述氧氣存儲(chǔ)子系統(tǒng)包括液態(tài)氧氣儲(chǔ)罐、蒸發(fā)器、緩沖罐；所述主空氣壓縮機(jī)出口與所述吸附床入口相連；所述吸附床出口分別連接所述離心壓縮機(jī)入口和經(jīng)過所述主換熱器空氣側(cè)連接所述中壓塔底部入口和所述透平膨脹機(jī)入口；所述離心壓縮機(jī)出口分別連接所述多級(jí)中間冷卻壓縮機(jī)入口和經(jīng)過所述主換熱器空氣側(cè)連接所述高壓塔底部入口；所述多級(jí)中間冷卻壓縮機(jī)出口經(jīng)過所述主換熱器空氣側(cè)連接所述中壓塔和高壓塔中部入口；所述透平膨脹機(jī)出口連接所述低壓塔中部入口；所述中壓塔和高壓塔底部出口經(jīng)所述再冷卻器連接所述低壓塔中部入口；所述高壓塔頂部出口經(jīng)所述再冷卻器連接所述低壓塔頂部入口；所述中壓塔頂部出口連接所述冷凝器入口；所述冷凝器出口分別連接所述中壓塔頂部入口和經(jīng)所述再冷卻器連接所述低壓塔頂部入口；所述高壓塔中部出口經(jīng)所述再冷卻器連接所述低壓塔中部入口；所述低壓塔頂部出口經(jīng)再所述冷卻器和主換熱器出空氣分離制氧子系統(tǒng)；所述低壓塔底部出口經(jīng)所述液態(tài)氧氣分流閥分別連接所述液態(tài)氧氣儲(chǔ)罐和經(jīng)所述主換熱器連接系統(tǒng)三通閥；所述液態(tài)氧氣儲(chǔ)罐底部出口經(jīng)蒸發(fā)器與液態(tài)氧氣儲(chǔ)罐頂部入口連接；所述液態(tài)氧氣儲(chǔ)罐頂部出口分別連接所述緩沖罐和系統(tǒng)三通閥。

所述富氧燃燒發(fā)電子系統(tǒng)循環(huán)選擇蒸汽循環(huán)、聯(lián)合循環(huán)中的一種。

所述空氣分離制氧子系統(tǒng)是以深冷空氣分離為基礎(chǔ)的物理過程。

所述氧氣存儲(chǔ)子系統(tǒng)中儲(chǔ)罐是塔式、球型、臥式液態(tài)氧氣低溫儲(chǔ)罐中的一種或是幾種的組合。

本實(shí)用新型中，深冷空氣分離制氧系統(tǒng)和氧氣存儲(chǔ)系統(tǒng)供給發(fā)電系統(tǒng)氧氣總流量可以保持恒定，僅動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)空氣分離制氧系統(tǒng)和氧氣存儲(chǔ)系統(tǒng)供給發(fā)電系統(tǒng)氧氣的比例，實(shí)現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)連續(xù)生產(chǎn)發(fā)電。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

(1)空氣分離制氧系統(tǒng)充分利用電網(wǎng)低負(fù)荷(低電價(jià))時(shí)段生產(chǎn)更多的氧氣并存儲(chǔ)，以備電網(wǎng)運(yùn)行負(fù)荷(高電價(jià))時(shí)段使用，對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷移峰填谷起到了一定的作用。

(2)使用電網(wǎng)低負(fù)荷時(shí)段的低價(jià)電生產(chǎn)氧氣，并在電網(wǎng)高負(fù)荷時(shí)段輸送更多高價(jià)電給電網(wǎng)，增加了富氧燃燒電廠的收益，進(jìn)而降低了二氧化碳捕集成本。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型提供的富氧燃燒二氧化碳捕集集成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2是本實(shí)用新型提供的富氧燃燒二氧化碳捕集集成系統(tǒng)的運(yùn)行示意圖

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷峰-谷時(shí)段提供三種空氣分離制氧系統(tǒng)運(yùn)行方式，如圖1和圖2：第一種是在電網(wǎng)低負(fù)荷(低電價(jià))時(shí)段(如夜間)，所述空氣分離制氧系統(tǒng)(2)滿負(fù)荷運(yùn)行，部分液態(tài)氧氣經(jīng)所述液態(tài)氧氣分流閥(14)、主換熱器(13)和系統(tǒng)三通閥(24)輸往所述發(fā)電子系統(tǒng)(1)氧氣入口，剩余液態(tài)氧氣經(jīng)所述液態(tài)氧氣分流閥(14)輸往所述液態(tài)氧氣儲(chǔ)罐 (21)底部入口并儲(chǔ)存；第二種是在電網(wǎng)高負(fù)荷(高電價(jià))時(shí)段(如白天)，所述空氣分離制氧系統(tǒng)(2)低負(fù)荷運(yùn)行，液態(tài)氧氣僅經(jīng)所述液態(tài)氧氣分流閥(14)、部分液態(tài)氧氣經(jīng)所述主換熱器(13)、系統(tǒng)三通閥(24)輸往所述發(fā)電子系統(tǒng)(1)氧氣入口；部分開啟所述液態(tài)氧氣儲(chǔ)罐(21)底部出口，液態(tài)氧氣經(jīng)所述蒸發(fā)器(22)氣化并輸入液態(tài)氧氣儲(chǔ)罐(21)頂部入口，經(jīng)液態(tài)氧氣儲(chǔ)罐(21)頂部出口經(jīng)系統(tǒng)三通閥(24)輸往所述發(fā)電子系統(tǒng)(1)氧氣入口；第三種是在電網(wǎng)高負(fù)荷(高電價(jià))時(shí)段，所述空氣分離制氧系統(tǒng)(2)停止運(yùn)行；全部開啟所述液態(tài)氧氣儲(chǔ)罐(21)底部出口，液態(tài)氧氣經(jīng)所述蒸發(fā)器(22)氣化并輸入液態(tài)氧氣儲(chǔ)罐(21) 頂部入口，經(jīng)液態(tài)氧氣儲(chǔ)罐(21)頂部出口經(jīng)系統(tǒng)三通閥(24)輸往所述發(fā)電子系統(tǒng)(1)氧氣入口；所述緩沖罐(23)用于調(diào)節(jié)氣態(tài)氧氣壓力。