[发明专利]一种实现CO2分离和捕集的超临界CO2发电装置及方法

摘要

本发明公开了一种实现CO2分离和捕集的超临界CO2发电装置及方法，该装置包括CO2捕集单元，化学链燃烧单元，超临界CO2循环发电单元。CO2捕集单元由压缩机和换热器组成；化学链燃烧单元由燃料反应器和空气反应器组成；超临界CO2循环发电单元由透平，压缩机，换热器组成。化学链燃烧的方式处理燃料，具有烟气污染物NOx含量低，可内分离CO2，无需空分装置和吸附脱附塔的优点；超临界CO2循环发电采用回热和再热结合，系统热效率高；CO2工质分别在燃料反应器和氧化反应器后两块区域吸热，适应燃料热值和负荷变化的能力强；燃烧产物CO2压缩过程利用空冷和冷工质降温，压缩效率高，系统热损失小。

主权项

一种实现CO2分离和捕集的超临界CO2发电装置，其特征在于：该装置包括CO2捕集单元(1)，化学链燃烧单元(2)和超临界CO2循环发电单元(3)；化学链燃烧单元(2)主体由燃料反应器(2‐1)和空气反应器(2‐2)组成，燃料反应器(2‐1)上端出口连接第一旋风分离器(2‐1a)，第一旋风分离器(2‐1a)底部通过第一立管(2‐1b)连接燃料反应器(2‐1)的中部，第一旋风分离器(2‐1a)顶部出口连接过热器(1‐1)；内部布置水冷壁(2‐2c)的空气反应器(2‐2)上端出口连接第二旋风分离器(2‐2a)，第二旋风分离器(2‐2a)底部通过第二立管(2‐2b)连接燃料反应器(2‐1)，第二旋风分离器(2‐2a)顶部出口连接再热器(3‐1)；燃料反应器(2‐1)和空气反应器(2‐2)下端通过返料管(2‐1c)相连；超临界CO2循环发电单元(3)包括透平(3‐3)、第一压缩机(3‐2)、第二压缩机(3‐6)、再热器(3‐1)、冷凝器(3‐4)、省煤器(3‐5)，第二压缩机(3‐6)出口气体分为两条支路即第五支路⑤、第六支路⑥，第五支路⑤通过省煤器(3‐5)连接水冷壁(2‐2c)进水口，第六支路⑥通过换热器(1‐4)连接过热器(1‐1)，水冷壁(2‐2b)出口、过热器(1‐1)出口、第五支路⑤、第六支路⑥汇合连接透平(3‐3)的高压缸；透平(3‐3)中部抽汽管路经过再热器(3‐1)后连接透平(3‐3)的中压缸；透平(3‐3)出口管道经过省煤器(3‐5)后分为第三支路③和第四支路④，第三支路③连接第一压缩机(3‐2)入口，第一压缩机(3‐2)出口汇合第六支路⑥连接过热器(1‐1)，第四支路④连接冷凝器(3‐4)，冷凝器(3‐4)出口连接第二压缩机(3‐6)；CO2捕集单元(1)包括过热器(1‐1)、空气预热器(1‐2)、换热器(1‐4)和第三压缩机(1‐3)，过热器(1‐1)出口分为第一支路①、第二支路②，第一支路①与给煤管路相连，第二支路②与空气预热器(1‐2)相连，空气预热器(1‐2)出口与第三压缩机(1‐3)相连，第三压缩机(1‐3)出口连接换热器(1‐4)；燃料(F)被第一支路①的CO2和H2O预热后，被CO2送入燃料反应器(2‐1)；空气(B)经空气预热器(1‐2)预热后进入空气反应器(2‐2)。