專利名稱：一種增壓富氧煤燃燒煙氣冷凝熱回收系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于能源技術(shù)應(yīng)用與co2捕集領(lǐng)域，具體涉及一種充分利用煙氣顯熱和潛 熱加熱鍋爐給水的增壓富氧煤燃燒煙氣冷凝熱回收系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的煤粉燃燒電站鍋爐的排煙溫度大約在110-140°C，煤中含有的水分和其 中的氫元素燃燒產(chǎn)生水蒸汽以及燃燒空氣攜帶的水分，煙氣中水蒸汽的容積份額大約為 10-15%，常壓下水分凝結(jié)溫度為45-55°C，此凝結(jié)熱不適于熱力系統(tǒng)回收利用，只能拋棄， 在約120°C排煙溫度下，排煙損失高達(dá)6-7%，是常壓煤粉燃燒鍋爐最大的熱損失。采用增壓富氧燃燒的整體化發(fā)電系統(tǒng)使燃燒與捕集C02的全過(guò)程均在約 6. 0-8. OMPa的壓力下完成，在此高壓下，鍋爐排煙中的水分凝結(jié)溫度提高到200°C左右，因 此，可采用鍋爐排煙冷凝器，將原本無(wú)法利用的水分凝結(jié)熱量加熱鍋爐給水，替代了汽輪機(jī) 加熱給水的部分抽汽，大大減少了鍋爐排煙損失，也增加了汽輪機(jī)出力，同時(shí)簡(jiǎn)化了捕集 co2流程中的脫水工藝。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種將增壓富氧煤燃燒煙氣的冷凝熱用于加 熱鍋爐給水、替代部分汽輪機(jī)抽汽的增壓富氧煤燃燒煙氣冷凝熱回收系統(tǒng)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為高壓流化床鍋爐有三個(gè)入口，分別通入02丄02和煤；高 壓流化床鍋爐的高溫?zé)煔獬隹谶B接到省煤器的煙氣入口，省煤器的煙氣出口連接到高壓煙 氣冷凝器的煙氣入口，高溫?zé)煔獾睦淠^(guò)程在高壓煙氣冷凝器中完成；高壓流化床鍋爐的 蒸汽出口連接到汽輪機(jī)，然后依次經(jīng)過(guò)凝汽器、凝結(jié)水泵連接到高壓煙氣冷凝器的水入口， 高壓煙氣冷凝器的水出口經(jīng)過(guò)給水加熱系統(tǒng)連接到省煤器的水入口，汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā) 電；省煤器的水出口連接到高壓流化床鍋爐的給水入口。所述高溫?zé)煔鉃楦邏焊谎趺喝紵a(chǎn)生的煙氣，主要成分為C02和水蒸汽。所述02由空氣分離裝置制取。所述C02由高溫?zé)煔饨?jīng)高壓煙氣冷凝器冷凝后的部分C02獲得，在系統(tǒng)中循環(huán)使 用，其余co2壓縮液化。所述高壓煙氣冷凝器利用汽輪機(jī)凝結(jié)水來(lái)冷卻所述高溫?zé)煔?，并回收煙氣中水?汽的汽化潛熱。所述高溫?zé)煔饫淠鳛楦邏喝萜?，能承?. 0-8. OMPa的壓力。本發(fā)明的有益效果為煙氣是高壓富氧煤燃燒產(chǎn)生的煙氣，其主要成分是C02和水 蒸汽，二者的容積份額為95%以上，且C02和水蒸汽在高壓下都是易液化的氣體，因此在計(jì) 算煙氣中水蒸汽的露點(diǎn)及凝結(jié)放熱量的過(guò)程中必須采用實(shí)際氣體狀態(tài)方程；利用汽輪機(jī)凝 結(jié)水來(lái)回收煙氣的冷凝熱，減小了排煙熱損失，同時(shí)，替代部分汽輪機(jī)抽汽，增加汽輪機(jī)的 出力，簡(jiǎn)化了捕集C02流程中的煙氣脫水工藝，有效提高了燃煤火力發(fā)電裝置整合C02捕集的整體系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。


圖1為本發(fā)明所述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)號(hào)1-高壓流化床鍋爐；2-省煤器；3-汽輪機(jī)；4-發(fā)電機(jī)；5-凝汽器；6-凝結(jié)水泵； 7-高壓煙氣冷凝器；8-給水加熱系統(tǒng)；9-空氣分離裝置。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種增壓富氧煤燃燒煙氣冷凝熱的回收系統(tǒng)，下面結(jié)合附圖和具體 實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖1所示，高壓流化床鍋爐1有三個(gè)入口，分別通入02、C02和煤，其中，02由空 氣分離裝置9制取。高壓流化床鍋爐1的高溫?zé)煔獬隹谶B接到省煤器2的煙氣入口，省煤 器2的煙氣出口連接到高壓煙氣冷凝器7的煙氣入口 ；高壓流化床鍋爐1的蒸汽出口連接 到汽輪機(jī)3，然后依次經(jīng)過(guò)凝汽器5、凝結(jié)水泵6連接到高壓煙氣冷凝器7的水入口，高壓煙 氣冷凝器7的水出口經(jīng)過(guò)給水加熱系統(tǒng)8連接到省煤器2的水入口，汽輪機(jī)3帶動(dòng)發(fā)電機(jī) 4發(fā)電；省煤器2的水出口連接到高壓流化床鍋爐1的給水入口。空氣分離裝置9制取的02、煙氣再循環(huán)的C02和煤一起進(jìn)入高壓流化床鍋爐1燃 燒，燃燒產(chǎn)生的高壓高溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)高壓流化床鍋爐1受熱面換熱將水加熱至過(guò)熱蒸汽，蒸 汽進(jìn)入汽輪機(jī)3做功，并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)4發(fā)電，汽輪機(jī)3排汽進(jìn)入凝汽器5。高溫?zé)煔獾闹饕?成分為C02和水蒸汽，從省煤器2出來(lái)的煙氣進(jìn)入高壓煙氣冷凝器7，同時(shí)凝汽器5中的凝 結(jié)水由凝結(jié)水泵6送到高壓煙氣冷凝器7將煙氣冷卻到水凝結(jié)溫度以下，煙氣中的水蒸汽 冷凝釋放出汽化潛熱后變?yōu)闊煔饫淠懦?，釋放的熱量由凝結(jié)水吸收，使凝結(jié)水溫度升 高進(jìn)入后面的給水加熱系統(tǒng)8，再進(jìn)入省煤器2 ；從高壓煙氣冷凝器7出來(lái)的部分C02氣體 再循環(huán)至高壓流化床鍋爐1，其余C02氣體進(jìn)入后面的壓縮液化流程以備封存。所述系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)由于煙氣冷凝器維持在6. 0-8. OMPa的壓力，排煙水 分的凝結(jié)溫度提高到200°C左右，使原本無(wú)法利用的水分凝結(jié)熱量得以加熱鍋爐給水，并大 大減小排煙損失；(2)由于煙氣冷凝器的壓力維持在6. 0-8. OMPa下，對(duì)流換熱系數(shù)可大大 提高，使冷凝器的體積大大減?。?3)由于利用了煙氣中水蒸汽的汽化潛熱替代了部分汽 輪機(jī)抽汽來(lái)加熱給水，故使汽輪機(jī)出力增加；(4)利用煙氣水分冷凝熱的同時(shí)，簡(jiǎn)化了 C02 捕集流程中的煙氣脫水工藝，提高了整體系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。
權(quán)利要求
一種增壓富氧煤燃燒煙氣冷凝熱回收系統(tǒng)，其特征在于，高壓流化床鍋爐(1)有三個(gè)入口，分別通入O2、CO2和煤；高壓流化床鍋爐(1)的高溫?zé)煔獬隹谶B接到省煤器(2)的煙氣入口，省煤器(2)的煙氣出口連接到高壓煙氣冷凝器(7)的煙氣入口，高溫?zé)煔獾睦淠^(guò)程在高壓煙氣冷凝器(7)中完成；高壓流化床鍋爐(1)的蒸汽出口連接到汽輪機(jī)(3)，然后依次經(jīng)過(guò)凝汽器(5)、凝結(jié)水泵(6)連接到高壓煙氣冷凝器(7)的水入口，高壓煙氣冷凝器(7)的水出口經(jīng)過(guò)給水加熱系統(tǒng)(8)連接到省煤器(2)的水入口，汽輪機(jī)(3)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)(4)發(fā)電；省煤器(2)的水出口連接到高壓流化床鍋爐(1)的給水入口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增壓富氧煤燃燒煙氣冷凝熱回收系統(tǒng)，其特征在于，所 述高溫?zé)煔鉃楦邏焊谎趺喝紵a(chǎn)生的煙氣，主要成分為C02和水蒸汽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增壓富氧煤燃燒煙氣冷凝熱回收系統(tǒng)，其特征在于，所 述02由空氣分離裝置制取。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增壓富氧煤燃燒煙氣冷凝熱回收系統(tǒng)，其特征在于，所 述C02由高溫?zé)煔饨?jīng)高壓煙氣冷凝器(7)冷凝后的部分C02獲得，在系統(tǒng)中循環(huán)使用，其余 C02壓縮液化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種增壓富氧煤燃燒煙氣冷凝熱回收系統(tǒng)，其特征在于， 所述高壓煙氣冷凝器(7)利用汽輪機(jī)凝結(jié)水來(lái)冷卻所述高溫?zé)煔?，并回收煙氣中水蒸汽?汽化潛熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增壓富氧煤燃燒煙氣冷凝熱回收系統(tǒng)，其特征在于，所 述高溫?zé)煔饫淠?7)為高壓容器，能承受6. 0-8. OMPa的壓力。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種增壓富氧煤燃燒煙氣水分冷凝熱回收系統(tǒng)，屬于能源技術(shù)應(yīng)用與CO2捕集領(lǐng)域。該技術(shù)利用高壓下煙氣水分的凝結(jié)溫度提高到200℃左右的特點(diǎn)，用煙氣水分冷凝熱量加熱汽輪機(jī)凝結(jié)水，冷凝過(guò)程在高壓煙氣冷凝器中進(jìn)行，增壓富氧煤燃燒產(chǎn)生的煙氣進(jìn)入高壓煙氣冷凝器，煙氣中的水蒸氣被冷卻并釋放出的汽化潛熱加熱汽輪機(jī)凝結(jié)水，排出的煙氣繼續(xù)壓縮液化以達(dá)到捕集CO2的目的。該技術(shù)充分利用了煙氣水分冷凝熱，減小了排煙損失，增大了汽輪機(jī)出力，降低了捕集CO2的能耗，改善了增壓富氧燃燒發(fā)電系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號(hào)F01D15/10GK101858592SQ20101017400
公開(kāi)日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者葉學(xué)民, 王春波, 董靜蘭, 閻維平, 高正陽(yáng) 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)(保定)