[发明专利]一种高压富氧燃烧斯特林发电系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种发电系统，包括：依次连通的高压燃烧斯特林发动机、余热利用斯特林发动机、换热装置和储存罐；还包括发电机，发电机的动力输入端分别与高压燃烧斯特林发动机的动力输出端、余热利用斯特林发动机的动力输出端连接。一种控制方法，包括如下步骤：将高压燃烧斯特林发动机的第一燃烧室内的第一高温烟气通入余热利用斯特林发动机进行余热利用；余热利用斯特林发动机的第二燃烧室的第二高温烟气通入换热装置中进行降温，分离第二高温烟气中水蒸汽和CO₂；液态CO₂被通入储存罐内进行保存；发电系统的压力始终大于6MPa。本发明通过利用对第一高温烟气的余热进行利用，提高了发电效率，同时将CO₂收集起来，实现CO₂的零排放。

技术领域

本发明涉及发动机发电系统领域，尤其涉及一种高压富氧燃烧斯特林发电系统及其控制方法。

背景技术

斯特林发动机是通过气缸内工作介质经过冷却、压缩、吸热、膨胀为一个周期的循环来输出动力，因此又被称为热气机。热气机是一种由外部供热使气体在不同温度下作周期性压缩和膨胀的闭式循环往复式发动机。

斯特林发动机被广泛应用于工业发电中，虽然采用外部燃烧供热，但是在燃料燃烧后依旧会产生高温烟气，该高温烟气若直接排入大气中，高温烟气会污染大气，而且传统的应用斯特林发动机进行发电，由于无法有效利用燃料燃烧后产生的高温烟气中的热量，因此采用斯特林发动机进行发电的发电效率不高。

因此，本申请人致力于提供一种高压富氧燃烧斯特林发电系统及其控制方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种高压富氧燃烧斯特林发电系统及其控制方法，能够实现CO₂的零排放，实现高温烟气的余热利用，从而提高发电效率。

本发明提供的技术方案如下：

一种高压富氧燃烧斯特林发电系统，包括：依次连通的高压燃烧斯特林发动机、余热利用斯特林发动机、换热装置和储存罐；所述高压燃烧斯特林发动机设有第一燃烧室，所述第一燃烧室设有气体入口，燃料入口和第一烟气出口；所述余热利用斯特林发动机设有第二燃烧室，所述第二燃烧室设有第二烟气入口和第二烟气出口，所述第二烟气入口与所述第一烟气出口连通；所述换热装置设有第三烟气入口、冷凝水出口和液态CO₂出口，所述第三烟气入口与第二烟气出口连通；所述储存罐设有液态CO₂入口，所述液态CO₂入口与所述液态CO₂出口连通；还包括发电机，所述发电机的动力输入端分别与所述高压燃烧斯特林发动机的动力输出端、余热利用斯特林发动机的动力输出端连接。

上述结构中，通过将高压燃烧斯特林发动机燃烧得到的高温烟气通入后续的余热利用斯特林发动机进行余热利用，在降低高温烟气温度的同时高温烟气的余热驱动了余热利用斯特林发动机的运转，提高了整个发电系统的发电效率，且采用换热装置对高温烟气进行进一步冷却，能够通过降温将高温烟气中的水蒸汽和CO₂先后变为冷凝水和液态CO₂，从而实现冷凝水和液态CO₂的分离，并将液态CO₂通入后续的储存罐中进行保存，实现了高温烟气的CO₂的零排放，避免排入大气中，造成空气的污染。

优选地，所述高压燃烧斯特林发动机设有第一冷却水通道，所述余热利用斯特林发动机设有第二冷却水通道，所述换热装置设有第三冷却水通道；所述第一冷却水通道、第二冷却水通道与第三冷却水通道依次连通并形成回路；所述回路处还设有用于冷却循环冷却水的冷却水装置。

上述结构中，将高压燃烧斯特林发动机、余热利用斯特林发动机和换热装置的冷却水通道连成同一回路，并运用一个冷却水装置对冷却水通道内的流动的循环冷却水进行冷却，相较于每个装置均对应设置一个冷却水装置，减少了发电系统的占地面积，减少了冷却水装置数量的同时节约了成本。