[发明专利]与Allam循环形式电站相结合的联合循环系统及低温循环方法

权利要求书

1.一种与Allam循环形式电站相结合的联合循环发电系统，其特征在于，包括：

Allam半闭式循环回路，所述Allam半闭式循环回路中的含碳燃料和纯氧燃烧提供热量，所述含碳燃料的燃烧产物依次经过透平做功、回热、除水、冷凝后得到纯净的液态CO₂循环介质，部分所述液态CO₂循环介质经增压、与所述纯氧混合、加热气化后再次进入所述Allam半闭式循环回路中的燃烧室，部分所述液态CO₂循环介质经增压、加热气化后作为所述透平的冷却流股通入所述透平，部分所述CO₂循环介质进入碳捕集装置；

开式回路，第二循环介质在所述开式回路中流动，所述第二循环介质为液体饱和温度为-150℃以下的超低温流体，所述开式回路与所述Allam半闭式循环回路交换热量，所述第二循环介质作为外部冷源冷却所述燃烧产物并吸收所述燃烧产物的热量升温气化，升温气化后的所述第二循环介质采取吸热直接膨胀做功，膨胀后的部分所述第二循环介质作为燃料进入所述Allam半闭式循环回路。

2.根据权利要求1所述的与Allam循环形式电站相结合的联合循环发电系统，其特征在于，所述半闭式循环回路包括依次接通连接的燃烧室、第一透平、回热器、第一冷却器、水分离装置、第二冷却器、第一分流器、所述第一分流器分出的第一支路流体进入所述碳捕集装置，所述第一分流器分出的第二支路流体依次流经第一增压泵进入第二分流器分流，所述第二分流器分出的第一支路流股连接第二增压泵，所述第二分流器分出的第二支路流股与氧气混合后通入第三增压泵，所述第二增压泵出口的流体经第一环境吸热器后再流入所述回热器，所述第三增压泵出口的流体经第二环境吸热器后再流入所述回热器，所述回热器出口的流体部分进入所述第一透平、部分进入所述燃烧室，进入所述燃烧室的所述流体进入下一轮循环；

所述开式回路包括依次接通连接的第四增压泵、所述第二冷却器、所述第一冷却器、第三环境吸热器、第三分流器、第二透平，所述第三分流器分出的第一支路流股进入所述第二透平做功，所述第三分流器分出的第二支路流股通入上述半闭式循环的燃烧室作燃料进行燃烧。

3.根据权利要求1所述的与Allam循环形式电站相结合的联合循环发电系统，其特征在于，所述第一冷却器出口的所述CO₂循环介质为气态形式，所述第二冷却器出口的所述CO₂循环介质为液态形式。

4.根据权利要求1所述的与Allam循环形式电站相结合的联合循环发电系统，其特征在于，所述第二循环介质为液化天然气或液化氢气。

5.根据权利要求1所述的与Allam循环形式电站相结合的联合循环发电系统，其特征在于，还包括闭式循环回路，第三循环介质在所述闭式循环中流动，所述闭式循环包括依次连通设置形成闭合回路的第三冷却器、第五增压泵、所述第二冷却器、第四透平、所述第一冷却器及第三透平，所述第三冷却器设于所述第四增压泵及所述第三环境加热装置之间，所述第二循环介质通过所述第三冷却器与所述闭式循环换热，所述闭式循环通过所述第二冷却器和所述第一冷却器与所述Allam半闭式循环回路换热，所述第三循环介质为二氧化碳。

6.根据权利要求5所述的与Allam循环形式电站相结合的联合循环发电系统，其特征在于，所述联合循环发电系统的电力输出端连接有空气分离装置以及液氧储罐，所述空气分离装置产生低温液氧进入所述液氧储罐储存，所述液氧储罐的出口与所述第四增压泵的入口连通，所述低温液氧为所述第二循环介质。

7.根据权利要求5所述的与Allam循环形式电站相结合的联合循环发电系统，其特征在于，所述第三透平与所述第四透平之间设置再热装置。

8.一种如权利要求5至7中任一权利要求所述的与Allam循环形式电站相结合的联合循环发电系统的低温循环方法，其特征在于，包括以下步骤：

在所述开式回路包括：

增压步骤：对所述第二循环介质以液态形式进行增压；

第一换热步骤：增压后的所述第二循环介质吸收所述Allam半闭式循环回路中的CO₂循环介质的液化潜热，所述第二循环介质升温气化；

第一做功步骤：升温后的所述第二循环介质对外直接膨胀做功，所述第二循环介质自身温度压力下降；

分流步骤：所述第一换热步骤后的部分所述第二循环介质通过分流通向所述Allam闭式循环回路中充当燃料；

在闭式循环包括：

压缩步骤，对所述第三循环介质以液态形式进行增压；

第二换热步骤：增压后的所述第三循环介质吸收所述Allam半闭式循环回路中的CO₂循环介质的液化潜热，自身升温气化；

第二做功步骤，换热后的所述第三循环介质对外做功，自身压力温度下降；

再换热步骤：经过所述第二做功步骤的所述第三循环介质吸收H₂O液化潜热余热，自身升温；

再做功步骤：经过所述再加热步骤得到的所述第三循环介质再次对外直接膨胀做功；

冷凝步骤：完成所述再做功步骤的所述第三循环介质被所述第二循环介质冷凝为液体。