一种燃机余热超临界CO2循环发电系统及其运行方法与流程

本发明属于先进余热发电，具体而言，尤其是关于一种燃机余热超临界co2循环发电系统及其运行方法。

背景技术：

1、对于海油石油领域来讲，海上油气平台的电力系统至关重要，海上油气平台的日常生产作业和生活基础均离不开电力。目前，海上油气平台的电力供应主要采用燃气轮机发电。对于燃气轮机来讲，其排烟温度约为500℃左右，直接排放将导致严重的能源浪费。

2、因此，如何经济有效地利用燃气轮机排气所具有的中高品质余热，同时能够满足海上油气平台对占地尺寸的严苛要求，是当前所面临的关键技术难题。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供了一种燃机余热超临界co2循环发电系统，该系统将高效、紧凑的超临界co2动力循环作为燃气轮机排气的底层循环发电系统，具有系统效率高、机组占地尺寸小和成本低等显著优势。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供的一种燃机余热超临界co2循环发电系统，包括热源换热系统和超临界co2动力循环系统两部分；所述热源换热系统包括高温烟气加热器和低温烟气加热器，所述高温烟气加热器的烟气侧进口与燃气轮机的排气相连通，所述高温烟气加热器的烟气侧出口与所述低温烟气加热器的烟气侧进口相连通，所述低温烟气加热器的烟气侧出口与排放烟囱相连通；所述超临界co2动力循环系统包括超临界co2透平、回热器、预冷器、超临界co2压缩机和发电机；所述超临界co2压缩机的工质侧出口分别与所述回热器的冷侧入口与所述低温烟气加热器的工质侧入口相连通，所述回热器的冷侧出口和所述低温烟气加热器的工质侧出口均与所述高温烟气加热器的工质侧入口相连通，所述高温烟气加热器的工质侧出口与所述超临界co2透平的进口相连通，所述超临界co2透平的出口与所述回热器的热侧进口相连通，所述回热器的热侧出口与所述预冷器的热侧进口相连通，所述预冷器的热侧出口与所述超临界co2压缩机的进口相连通；所述发电机与所述超临界co2透平传动连接，所述超临界co2透平与所述超临界co2压缩机同轴连接。

4、作为优选：所述热源换热系统还包括设置在所述高温烟气加热器与所述低温烟气加热器之间管道上的scr烟气脱硝装置，用于对烟气中的污染物进行处理。

5、第二方面，本发明提供的一种上述燃机余热超临界co2循环发电系统的运行方法，其特征在于，包括：

6、在热源换热系统中，燃气轮机排出的烟气首先流入高温烟气加热器的烟气侧进口，在高温烟气加热器中放热后流入低温烟气加热器的烟气侧进口，在低温烟气加热器中再次放热后经排放烟囱排出；

7、在超临界co2动力循环系统中，超临界co2压缩机流出的超临界co2工质被分流为两路，一路流入回热器的冷侧入口，在回热器中通过回热被热侧工质加热后由回热器的冷侧出口流出，另一路流入低温烟气加热器的工质侧入口，在低温烟气加热器中吸收烟气放热后由低温烟气加热器的工质侧出口流出，并与回热器的冷侧出口工质汇合后流入高温烟气加热器的工质侧入口，在高温烟气加热器中吸收烟气放热后流入超临界co2透平，高温高压的超临界co2在超临界co2透平中膨胀做功驱动发电机发电，然后经超临界co2透平流出并流入回热器的热侧入口，在回热器中放热后流入预冷器，在预冷器中超临界co2工质被冷却到接近临界点参数后返回超临界co2压缩机中。

8、作为优选：所述高温烟气加热器的烟气出口温度为300℃～380℃，处于scr脱硝反应的温度窗口区间。

9、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

10、1、本发明的超临界co2动力循环具有高效、紧凑的先天优势，作为燃气轮机排气的底层循环发电系统非常适合于对占地尺寸有严格要求的海洋石油领域，具有系统效率高、机组占地尺寸小和成本低等显著优势。

11、2、本发明的超临界co2动力循环采用分流加热循环，能够将燃气轮机的排烟温度降低到120℃以下。

12、3、本发明可实现与scr脱硝装置的良好匹配，最大程度地降低烟气中的氮氧化物排放。

技术特征：

1.一种燃机余热超临界co2循环发电系统，其特征在于，包括热源换热系统和超临界co2动力循环系统两部分；

2.根据权利要求1所述的燃机余热超临界co2循环发电系统，其特征在于，所述热源换热系统还包括设置在所述高温烟气加热器与所述低温烟气加热器之间管道上的scr烟气脱硝装置，用于对烟气中的污染物进行处理。

3.一种如权利要求1或2所述的燃机余热超临界co2循环发电系统的运行方法，其特征在于，包括：

4.根据权利要求3所述的运行方法，其特征在于，所述高温烟气加热器的烟气出口温度为300℃～380℃，处于scr脱硝反应的温度窗口区间。

技术总结本发明公开了一种燃机余热超临界CO<subgt;2</subgt;循环发电系统，包括热源换热系统和超临界CO<subgt;2</subgt;动力循环系统两部分；热源换热系统包括高温烟气加热器和低温烟气加热器，高温烟气加热器和低温烟气加热器顺次连接；超临界CO<subgt;2</subgt;动力循环系统包括超临界CO<subgt;2</subgt;透平、回热器、预冷器、超临界CO<subgt;2</subgt;压缩机和发电机，超临界CO<subgt;2</subgt;压缩机分别与回热器与低温烟气加热器相连通，回热器和低温烟气加热器均与高温烟气加热器相连通，高温烟气加热器与超临界CO<subgt;2</subgt;透平相连通，超临界CO<subgt;2</subgt;透平与回热器相连通，回热器与预冷器相连通，预冷器与超临界CO<subgt;2</subgt;压缩机相连通。本发明将高效、紧凑的超临界CO<subgt;2</subgt;动力循环作为燃气轮机排气的底层循环发电系统，具有系统效率高、机组占地尺寸小和成本低等显著优势。技术研发人员：李树国,安维峥,张海红,陈晓英,宋奕夫,李鹏程,陈晶华,李瑞花,徐海波,张维东受保护的技术使用者：中海石油（中国）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13