1、(10)申请公布号 CN 102252316 A (43)申请公布日 2011.11.23 CN 102252316 A *CN102252316A* (21)申请号 201110108273.4 (22)申请日 2011.04.27 F23B 80/02(2006.01) F23L 7/00(2006.01) F25J 1/00(2006.01) (71)申请人 华北电力大学 （保定） 地址 071003 河北省保定市永华北大街 619 号 (72)发明人 阎维平 董静兰 马凯 孙俊威 (74)专利代理机构 北京众合诚成知识产权代理 有限公司 11246 代理人 张文宝 (54) 发明名称
2、一种增压富氧煤燃烧烟气再循环系统 (57) 摘要 本发明公开了一种增压富氧煤燃烧的烟气再 循环系统， 属于能源技术应用与 CO2捕集领域。该 系统包括依次连接的高压烟气冷凝器、 高压CO2液 化器、 一级升压泵和二级升压泵 ； 利用电厂循环 冷却水对脱除水分后的高压CO2气体进行冷却， 使 其液化后， 利用升压泵将液态 CO2升到一定压力， 再通过高压扩容器使液态CO2汽化为气态CO2后循 环回锅炉炉膛。该技术利用升压泵对液态 CO2升 压， 功耗远小于利用压缩机对再循环高压气态 CO2 升压的功耗， 减小了再循环烟气的压缩功耗， 提高 了增压富氧燃烧发电系统的经济性。 (51)Int.Cl.
3、 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 1 页 CN 102252321 A1/1 页 2 1. 一种增压富氧煤燃烧烟气再循环系统， 其特征在于， 高压烟气冷凝器 (1) 的水出口 连接到给水加热系统 (2) 的入口， 高压烟气冷凝器 (1) 的烟气出口连接到高压 CO2液化器 (3) 的烟气入口， 增压富氧燃烧锅炉产生的烟气送入高压烟气冷凝器 (1) 的烟气入口， 汽轮 机凝结水送入高压烟气冷凝器 (1) 的凝结水入口 ； 高压 CO2液化器 (3) 的烟气出口侧得到液态 CO2， 并连接到一级升压泵 (4) 的入口， 冷 却水
4、送入高压 CO2液化器 (3) 的水入口， 并从高压 CO2液化器 (3) 的水出口排出 ； 一级升压泵 (4) 的出口分别连接到高压扩容器 (6) 的入口和二级升压泵 (5) 的入口， 高压扩容器 (6) 的出口连接到锅炉炉膛， 二级升压泵 (5) 的出口连接到 CO2输送管道。 2. 根据权利要求 1 所述的一种增压富氧煤燃烧烟气再循环系统， 其特征在于， 所述烟 气为高压富氧煤燃烧产生的烟气， 主要成分为 CO2和水蒸汽。 3. 根据权利要求 1 所述的一种增压富氧煤燃烧烟气再循环系统， 其特征在于， 所述冷 却水为电厂循环冷却水。 4. 根据权利要求 1 所述的一种增压富氧煤燃烧烟气再
5、循环系统， 其特征在于， 所述高 压 CO2液化器 (3) 能承受 6.0-8.0MPa 的压力。 5. 根据权利要求 1 所述的一种增压富氧煤燃烧烟气再循环系统， 其特征在于， 所述高 压扩容器 (6) 能承受 8.0-10.0MPa 的压力。 权 利 要 求 书 CN 102252316 A CN 102252321 A1/2 页 3 一种增压富氧煤燃烧烟气再循环系统 技术领域 0001 本发明属于能源技术应用与CO2捕集领域， 具体涉及一种使气态CO2先液化升压然 后通过扩容器汽化再循环回炉膛的增压富氧煤燃烧烟气再循环系统。 背景技术 0002 采用增压富氧燃烧的整体化发电系统使燃烧与捕
6、集 CO2的全过程均在约 6.0-8.0MPa 的压力下完成， 锅炉排出的烟气经过锅炉排烟冷凝器释放水蒸汽的汽化潜热 后， 一部分烟气再循环回锅炉进行燃烧温度的调节， 另一部分进入 CO2捕集单元。烟气经 过冷凝器后会产生一定的压降， 因此需要利用烟气再循环压缩机对其进行升压后再送入炉 膛。在高压下对气体升压， 再循环压缩机的功耗相当大， 占系统总功耗的很大一部分。 0003 CO2气体在 6.0-8.0MPa 压力下的液化温度为 25-40， 因此可利用电厂循环冷却 水先将其冷却， 然后利用升压泵对其压缩升压， 将升到一定压力的部分液态 CO2抽出经过扩 容器汽化后再循环回炉膛， 另一部分继
7、续升压到 11MPa 进行 CO2输送与封存。对液态 CO2进 行升压的升压泵功耗远小于对气态 CO2进行升压的压缩机的功耗， 故可使系统的总功耗降 低， 发电净效率提高。 发明内容 0004 针对上述问题， 本发明的目的是提供一种先利用电厂循环冷却水对 CO2进行冷却， 使其液化， 利用升压泵对其进行升压后再通过高压扩容器使其汽化后循环回炉膛的增压富 氧煤燃烧烟气再循环系统。 0005 本发明采用的技术方案为 ： 高压烟气冷凝器的水出口连接到给水加热系统的入 口， 高压烟气冷凝器的烟气出口连接到高压 CO2液化器的烟气入口， 增压富氧燃烧锅炉产 生的烟气送入高压烟气冷凝器的烟气入口， 汽轮机
8、凝结水送入高压烟气冷凝器的凝结水入 口 ； 0006 高压 CO2液化器的烟气出口侧得到液态 CO2， 并连接到一级升压泵的入口， 冷却水 送入高压 CO2液化器的水入口， 并从高压 CO2液化器的水出口排出 ； 0007 一级升压泵的出口分别连接到高压扩容器的入口和二级升压泵的入口， 高压扩容 器的出口连接到锅炉炉膛， 二级升压泵的出口连接到 CO2输送管道。 0008 所述烟气为高压富氧煤燃烧产生的烟气， 主要成分为 CO2和水蒸汽。 0009 所述冷却水为电厂循环冷却水。 0010 所述高压 CO2液化器能承受 6.0-8.0MPa 的压力。 0011 所述高压扩容器能承受 8.0-10
9、.0MPa 的压力。 0012 本发明的有益效果为 ： 高压烟气冷凝器出口的烟气有一定的压降， 烟气的主要成 分是 CO2， 容积份额为 95以上， CO2气体在 6.0-8.0MPa 压力下的液化温度为 25-40， 因 此利用电厂循环冷却水对其进行冷却， 使其液化， 利用升压泵对其进行升压到一定压力后 抽出， 然后通过高压扩容器汽化为气态 CO2后再循环回增压富氧燃烧锅炉炉膛， 使得再循环 说 明 书 CN 102252316 A CN 102252321 A2/2 页 4 CO2的压缩功耗大大降低， 提高了燃煤火力发电装置整合 CO2捕集的整体系统经济性。 附图说明 0013 图 1 为
10、本发明所述系统的结构示意图。 0014 图中标号 ： 0015 1- 高压烟气冷凝器 ； 2- 给水加热系统 ； 3- 高压 CO2液化器 ； 4- 一级升压泵 ； 5- 二 级升压泵。 具体实施方式 0016 本发明提供了一种增压富氧煤燃烧烟气再循环系统， 下面结合附图和具体实施方 式对本发明作进一步的说明。 0017 如图1所示， 增压富氧燃烧锅炉产生的烟气送入高压烟气冷凝器1的烟气入口， 汽 轮机凝结水送入高压烟气冷凝器 1 的水入口， 高压烟气冷凝器 1 的水出口连接到给水加热 系统2的入口， 高压烟气冷凝器的烟气出口连接到高压CO2液化器3的烟气入口。 电厂循环 冷却水送入高压 CO
11、2液化器 3 的水入口， 高压 CO2液化器 3 的烟气出口得到液态 CO2， 并连接 到一级升压泵 4 的入口， 一级升压泵 4 的出口分别连接到高压扩容器 6 的入口和二级升压 泵 5 的入口， 高压扩容器 6 的出口连接到锅炉炉膛， 二级升压泵 5 的出口连接到 CO2输送管 道。高压 CO2液化器能承受 6.0-8.0MPa 的压力， 高压扩容器能承受 8.0-10.0MPa 的压力。 0018 增压富氧燃烧锅炉产生的烟气进入到高压烟气冷凝器 1， 同时汽轮机凝结水进入 高压烟气冷凝器 1 将烟气冷却， 烟气中的水蒸汽冷凝释放出汽化潜热后变为烟气冷凝水排 出， 释放的热量由凝结水吸收，
12、 使凝结水温度升高进入后面的给水加热系统 2， 高压烟气冷 凝器 1 出来的烟气进入到高压 CO2液化器 3， 同时电厂循环冷却水进入高压 CO2液化器 3 将 其冷却使其液化， 液化后的CO2进入一级升压泵4进行升压， 一级升压泵4的出口的液态CO2 一部分进入高压扩容器 6， 经过扩容汽化变成气态 CO2后循环回锅炉炉膛 ； 另一部分进入二 级升压泵 5 继续升压到 11MPa 后进行 CO2的输送与封存。 0019 所述系统具有以下优点 ： (1) 由于 CO2液化器维持 6.0-8.0MPa 的压力， CO2液化温 度为 25-40， 可利用电厂循环冷却水对其进行冷却使其液化 ； (2) 利用高压扩容器使液态 CO2汽化， 避免了加热液态 CO2汽化产生的管路复杂及不稳定性， 从而保证了介质流动的连 续性与稳定性 ； (3)利用升压泵对液态CO2进行升压， 功耗远小于利用气体压缩机对气态CO2 进行升压， 使烟气再循环的功耗大大降低， 提高了整体系统的经济性。 说 明 书 CN 102252316 A CN 102252321 A1/1 页 5 图 1 说 明 书 附 图 CN 102252316 A
个人主页