[发明专利]一种适用煤气化的超临界二氧化碳循环系统及其操作方法

说明书

本发明公开了一种适用煤气化的超临界二氧化碳循环系统及其操作方法，包括：气化炉与第一换热器相连通，第一换热器的第一出口与燃烧室相连通；燃烧室的出口与第一透平相连通，第一透平与第二换热器相连通，第二换热器的第一出口与第三换热器相连通；第三换热器的第一出口与冷却器以及第二压缩机相连通；冷却器与第一压缩机相连通，第一压缩机的第一出口与第三换热器相连通，第三换热器与第二换热器相连通；第二压缩机与第二换热器相连通，第二换热器与燃烧室相连通；第一压缩机与第一换热器相连通，第一换热器与第二透平相连通，第二透平与冷却器相连通。本发明可减少二氧化碳排放，能够提升煤气化集成发电的能量转化效率。

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，特别涉及一种适用煤气化的超临界二氧化碳循环系统。

背景技术

煤炭能源的清洁利用是我国能源领域的重点研究方向之一。目前的整体煤气化联合循环(IGCC)是其中一种有效的清洁发电技术，其将煤气化和燃气蒸汽联合循环发电系统有机集成，具有发电效率高、环保性能突出等优势，但是该现有技术仍然存在一定的水耗。

二氧化碳由于其临界压力相对适中(7.38MPa，31℃)，稳定性好，存量丰富；在超临界状态下与普通惰性气体相比具有密度大的优势，可以有效减小动力循环中设备的尺寸；具有较好的稳定性和物理性质，在一定的温度范围内表现出惰性气体的性质，以及其无毒、储量丰富、天然存在等特性，将其应用在IGCC中极具前景。

现有技术如以超临界二氧化碳为工质的整体煤气化联合循环发电系统及方法(中国发明申请号为201810981675.7)仍存在一些问题：

1)超临界二氧化碳循环中所需的热量由气化炉壁温及燃气轮机排气提供，属于间接加热，换热面积大，影响工程推广；

2)循环热源由于是间接加热，存在运行参数不高、能量转化效率较低等缺点；

3)现有技术虽然能够降低二氧化碳排放，但燃气轮机等处的二氧化碳排放依旧不能忽略。

综上，亟需开发一种适用煤气化的超临界二氧化碳循环系统，以替代现有技术方案，充分利用煤气化工业过程中的能源，减少二氧化碳排放并提升发电效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用煤气化的超临界二氧化碳循环系统及其操作方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明可减少二氧化碳排放，能够提升煤气化集成发电的能量转化效率。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种适用煤气化的超临界二氧化碳循环系统，包括：气化炉、第一换热器、燃烧室、第一透平、第二换热器、第三换热器、冷却器、第一压缩机、第二压缩机和第二透平；

所述气化炉用于通入煤和氧气完成煤的气化，生成合成气；气化炉的出口与第一换热器的第一入口相连通，第一换热器的第一出口与燃烧室的第一进口相连通；燃烧室的出口与第一透平的工质入口相连通，第一透平的工质出口与第二换热器的第一入口相连通，第二换热器的第一出口与第三换热器的第一入口相连通；第三换热器的第一出口与冷却器的第一进口以及第二压缩机的入口相连通；冷却器的出口与第一压缩机的入口相连通，第一压缩机的第一出口与第三换热器的第二入口相连通，第三换热器的第二出口与第二换热器的第二入口相连通；第二压缩机的出口与第二换热器的第二入口相连通，第二换热器的第二出口与燃烧室的第二进口相连通；第一压缩机的第二出口与第一换热器的第二入口相连通，第一换热器的第二出口与第二透平的工质入口相连通，第二透平的工质出口与冷却器的第二进口相连通。

本发明的进一步改进在于，还包括：煤的前处理装置，所述煤的前处理装置用于完成煤的准备与供给；其中，煤的前处理装置的出口与气化炉的第一入口相连通。

本发明的进一步改进在于，还包括：空气分离器，所述空气分离器用于从空气中分离出氧气；其中，空气分离器的第一出口与气化炉的第二入口相连通。