燃?xì)廨啓C(jī)二氧化碳零排放系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到燃?xì)廨啓C(jī)中二氧化碳回收系統(tǒng)，尤其涉及到空氣凈化和二氧化碳?xì)怏w減排的燃?xì)廨啓C(jī)二氧化碳零排放系統(tǒng)。
技術(shù)背景
[0002]目前世界上煤、石油、天然氣等化石燃料燃所產(chǎn)生的二氧碳占溫室氣體總量的80%，能源利用與環(huán)境保護(hù)之間一直存在著難以調(diào)和的矛盾，化石能源利用過程中溫室氣體排放引發(fā)了全球氣候的變暖等一系列異常的氣候現(xiàn)象，溫室效應(yīng)迫使人們開始認(rèn)識(shí)到地球氣候?qū)θ祟惿婧桶l(fā)展的重要性，降低大氣中溫室氣體二氧化碳濃度的途徑不外乎減排(減少溫室氣體排放)與增匯(增加溫室氣體吸收)減排手段又可以進(jìn)一步分為:
1、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，解決溫室氣體排放，采用低碳與無碳能源，避免依靠煤等高二氧化碳排放能源，能源結(jié)構(gòu)受到很多客觀因素的制約(資源構(gòu)成，技術(shù)基礎(chǔ)，能源安全)制約；
2、提高能源利用效率，除調(diào)整能源結(jié)構(gòu)外，控制溫室氣體的另一對策是依靠能源科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在提高能源利用效率的同時(shí)開拓二氧化碳的分離，儲(chǔ)存和利用技術(shù)。通過提高能源利用率，在提供相同能量產(chǎn)品的情況下，可以減少化石能源的消耗，從而減少二氧化碳的排放；
3、捕集和埋存二氧化碳，從技術(shù)角度來看，二氧化碳排放源頭多而散，通常難以用單一的方法分離回收，一些工業(yè)部門(電力、鋼鐵、化工等)由于燃用化石燃料而排放固定排放量大，可以采取技術(shù)手段回收以分離后回收。
[0003]與其他污染物控制問題不同，二氧化碳需要處理量大，而且排氣中二氧化碳常常被空氣中的氮?dú)庀♂?，使得待分離物流中的二氧化碳濃度變得很低，量大且濃度低的特點(diǎn)使得二氧化碳的分離過程往往伴隨著大量的甚至無法承受的能耗，大幅度地降低了能源的利用率，能源利用效率的降低反映到經(jīng)濟(jì)上，將會(huì)使發(fā)電站的成本提高約百分之五十。
[0004]傳統(tǒng)解決能源利用與環(huán)境污染之間矛盾的思路往往局限于，先污染后治理，即采用簡單的手段將化石燃料轉(zhuǎn)換成熱，然后再組織熱力循環(huán)實(shí)現(xiàn)熱轉(zhuǎn)功，而對由于化石燃料燃燒產(chǎn)生的污染通常在流程的尾部采用基本獨(dú)立于熱轉(zhuǎn)功過程的化工分離過程進(jìn)行處理。但由于壓縮處理二氧化碳需額外耗功，另外由于二氧化碳分子量比空氣大，其循環(huán)最佳壓氣比值將比常規(guī)循環(huán)大一倍以上，因此使燃?xì)廨啓C(jī)選型與改造都變得更加困難，氧氣/ 二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)的能耗是在空分制氧過程和二氧化碳?jí)嚎s過程。這種傳統(tǒng)的資源、能源利用方式與環(huán)境之間基于鏈?zhǔn)竭B接的串聯(lián)模式恰恰是能源系統(tǒng)分離二氧化碳的能源的能耗居高不下的主要原因之一，需要強(qiáng)調(diào)的是，當(dāng)前溫室氣體控制研究的焦點(diǎn)集中于如何實(shí)現(xiàn)零排放的目標(biāo)上，即片面地強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)減排的目標(biāo)，而忽視了為實(shí)現(xiàn)零排放導(dǎo)致的能源利用效率的嚴(yán)重下降，及對經(jīng)濟(jì)、政策的負(fù)面影響，對于動(dòng)力發(fā)電技術(shù)，系統(tǒng)性能相對下降1/4以上，意味著技術(shù)水平倒退將半過世紀(jì)，這顯然不能接收的。某些觀點(diǎn)將溫室氣體控制的難題簡單地歸咎于經(jīng)濟(jì)性差，亦即減排成本過高，認(rèn)為只要解決成本問題，二氧化碳控制不存在科學(xué)技術(shù)難題，然后分析結(jié)果表明，導(dǎo)致二氧化碳減排成本居高不下的主要原因也在于二氧化碳減排能耗過高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于提出能實(shí)現(xiàn)大幅度減少溫室氣體排放的燃?xì)廨啓C(jī)二氧化碳零排放系統(tǒng)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明提出以下技術(shù)方案:燃?xì)廨啓C(jī)二氧化碳零排放系統(tǒng)，其包括燃?xì)廨啓C(jī)、冷循環(huán)管路、一體化壓氣機(jī)，所述燃?xì)廨啓C(jī)富氧燃燒生成高純度二氧化碳，高純度二氧化碳通過冷循環(huán)管路進(jìn)入一體化壓氣機(jī)，經(jīng)一體化壓氣機(jī)壓縮后變成液態(tài)二氧化碳從而實(shí)現(xiàn)溫室決氣體的零排放，所述燃?xì)廨啓C(jī)的高溫排氣被引到裝在其后的余熱鍋爐中去加熱給水，產(chǎn)生蒸汽以驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)做功；燃?xì)廨啓C(jī)中燃料與空分制氧裝置來的氧氣混合，在燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室內(nèi)動(dòng)力燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣體推動(dòng)燃?xì)馔钙綑C(jī)對外輸出功，同時(shí)產(chǎn)生的高溫低壓氣體通入余熱鍋爐，余熱鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓水蒸汽通入汽輪機(jī)實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)與汽輪機(jī)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，產(chǎn)生的高純度的二氧化碳尾氣通入壓氣機(jī)，進(jìn)入壓氣機(jī)壓縮的二氧化碳部分氣體進(jìn)入二氧化碳中間冷卻器，冷卻后的二氧化碳?xì)怏w通過二級(jí)壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入二氧化碳液態(tài)儲(chǔ)罐。
[0007]在該系統(tǒng)中為無補(bǔ)燃的余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)，在該系統(tǒng)中所有的熱量都從循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)加入，燃?xì)鈧?cè)和蒸汽側(cè)兩循環(huán)的結(jié)合點(diǎn)為余熱鍋爐，所以稱為無補(bǔ)燃的余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)。
[0008]本發(fā)明系統(tǒng)采用燃料在氧氣環(huán)境環(huán)境中燃燒方式，將一部分的尾氣回到系統(tǒng)循環(huán)，并將這部分二氧化碳冷凝后抽回并接入壓氣機(jī)，通過壓氣機(jī)壓縮后的二氧化碳煙氣由壓氣機(jī)終端引入外部冷卻器，由外部冷卻器冷卻后引入外部高壓壓氣機(jī)，外部高壓壓氣機(jī)終壓縮到液體二氧化碳，進(jìn)入儲(chǔ)氣罐進(jìn)行回收。系統(tǒng)接近零排放，燃燒尾氣為二氧化碳及水蒸汽，通過降低溫度可分離出二氧化碳，因此不需要尾氣分離二氧化碳裝置。不用脫硫和脫氮裝置，降低了投資成本。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明實(shí)施例生物質(zhì)燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)中采用富氧燃燒實(shí)現(xiàn)二氧化碳零排放的系統(tǒng)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]參見圖1，本發(fā)明實(shí)施例燃?xì)廨啓C(jī)二氧化碳零排放系統(tǒng)，其包括燃?xì)廨啓C(jī)、冷循環(huán)管路、一體化壓氣機(jī)，所述燃?xì)廨啓C(jī)富氧燃燒生成高純度二氧化碳，高純度二氧化碳通過冷循環(huán)管路進(jìn)入一體化壓氣機(jī)，經(jīng)一體化壓氣機(jī)壓縮后變成液態(tài)二氧化碳從而實(shí)現(xiàn)溫室決氣體的零排放，所述燃?xì)廨啓C(jī)的高溫排氣被引到裝在其后的余熱鍋爐中去加熱給水，產(chǎn)生蒸汽以驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)做功；燃?xì)廨啓C(jī)中燃料與空分制氧裝置來的氧氣混合，在燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室內(nèi)動(dòng)力燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣體推動(dòng)燃?xì)馔钙綑C(jī)對外輸出功，同時(shí)產(chǎn)生的高溫低壓氣體通入余熱鍋爐，余熱鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓水蒸汽通入汽輪機(jī)實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)與汽輪機(jī)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，產(chǎn)生的高純度的二氧化碳尾氣通入壓氣機(jī)，進(jìn)入壓氣機(jī)壓縮的二氧化碳部分氣體進(jìn)入二氧化碳中間冷卻器，冷卻后的二氧化碳?xì)怏w通過二級(jí)壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入二氧化碳液態(tài)儲(chǔ)罐。
[0011]優(yōu)選的，產(chǎn)生的高純度的二氧化碳尾氣可以通入氧氣預(yù)熱器，充分吸收余熱提高聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組的熱效率，減少了壓氣機(jī)的功耗。
[0012]優(yōu)選的，進(jìn)入壓氣機(jī)壓縮的二氧化碳30%左右進(jìn)入二氧化中間冷卻器，冷卻后的二氧化碳?xì)怏w通過二級(jí)壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入二氧化碳液態(tài)儲(chǔ)罐，使二氧化碳零排放。
[0013]在該系統(tǒng)中為無補(bǔ)燃的余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)，在該系統(tǒng)中所有的熱量都從循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)加入，燃?xì)鈧?cè)和蒸汽側(cè)兩循環(huán)的結(jié)合點(diǎn)為余熱鍋爐，所以稱為無補(bǔ)燃的余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)。
[0014]本發(fā)明系統(tǒng)采用燃料在氧氣環(huán)境環(huán)境中燃燒方式，將一部分的尾氣回到系統(tǒng)循環(huán)，并將這部分二氧化碳冷凝后抽回并接入壓氣機(jī)，通過壓氣機(jī)壓縮后的二氧化碳煙氣由壓氣機(jī)終端引入外部冷卻器，由外部冷卻器冷卻后引入外部高壓壓氣機(jī)，外部高壓壓氣機(jī)終壓縮到液體二氧化碳，進(jìn)入儲(chǔ)氣罐進(jìn)行回收。
[0015]針對常規(guī)空氣燃燒會(huì)稀釋二氧化碳的缺陷，使得二氧化碳分離能耗過高問題，本發(fā)明可以采用二氧化碳與氧氣混合來替代空氣燃燒，使燃燒系統(tǒng)中的二氧化碳濃度增高，從而減小了分離的難度，降低了二氧化碳分離能耗。
[0016]以上實(shí)施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變換或變型，因此所有等同的技術(shù)方案，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.燃?xì)廨啓C(jī)二氧化碳零排放系統(tǒng)，其特征在于:其包括燃?xì)廨啓C(jī)、冷循環(huán)管路、一體化壓氣機(jī)，所述燃?xì)廨啓C(jī)富氧燃燒生成高純度二氧化碳，高純度二氧化碳通過冷循環(huán)管路進(jìn)入一體化壓氣機(jī)，經(jīng)一體化壓氣機(jī)壓縮后變成液態(tài)二氧化碳從而實(shí)現(xiàn)溫室決氣體的零排放，所述燃?xì)廨啓C(jī)的高溫排氣被引到裝在其后的余熱鍋爐中去加熱給水，產(chǎn)生蒸汽以驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)做功；燃?xì)廨啓C(jī)中燃料與空分制氧裝置來的氧氣混合，在燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室內(nèi)動(dòng)力燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣體推動(dòng)燃?xì)馔钙綑C(jī)對外輸出功，同時(shí)產(chǎn)生的高溫低壓氣體通入余熱鍋爐，余熱鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓水蒸汽通入汽輪機(jī)實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)與汽輪機(jī)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，產(chǎn)生的高純度的二氧化碳尾氣通入壓氣機(jī)，進(jìn)入壓氣機(jī)壓縮的二氧化碳部分氣體進(jìn)入二氧化碳中間冷卻器，冷卻后的二氧化碳?xì)怏w通過二級(jí)壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入二氧化碳液態(tài)儲(chǔ)罐。
【專利摘要】本發(fā)明涉及燃?xì)廨啓C(jī)中二氧化碳回收系統(tǒng)，尤其涉及空氣凈化和二氧化碳?xì)怏w減排的燃?xì)廨啓C(jī)二氧化碳零排放系統(tǒng)，其包括燃?xì)廨啓C(jī)、余熱鍋爐、冷循環(huán)管路、一體化壓氣機(jī)，所述燃?xì)廨啓C(jī)的高溫排氣被引到裝在其后的余熱鍋爐中去加熱給水，產(chǎn)生蒸汽以驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)做功；燃?xì)廨啓C(jī)中燃料與空分制氧裝置來的氧氣混合，在燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室內(nèi)動(dòng)力燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣體推動(dòng)燃?xì)馔钙綑C(jī)對外輸出功，同時(shí)產(chǎn)生的高溫低壓氣體通入余熱鍋爐，余熱鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓水蒸汽通入汽輪機(jī)，產(chǎn)生的高純度的二氧化碳尾氣進(jìn)入壓氣機(jī)壓縮后送至二氧化碳中間冷卻器，冷卻后的二氧化碳?xì)怏w通過二級(jí)壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入二氧化碳液態(tài)儲(chǔ)罐。
【IPC分類】F04B41-06, F02C6-18, F01K23-10, F04B41-02, F02C7-00, F02C3-34
【公開號(hào)】CN104564345
【申請?zhí)枴緾N201310501403
【發(fā)明人】劉方亮
【申請人】武漢聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)股份有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月23日