低CO2排放的太阳能与甲醇互补的热力循环系统及方法

摘要

本发明公开了一种低CO₂排放的太阳能与甲醇互补的热力循环系统及方法，将太阳能品位提升与高效联合循环系统相结合，中低温太阳能首先提供甲醇/水蒸气重整的反应热，将燃料转化为以H₂和CO₂为主要成分的合成气，H₂与CO₂摩尔比接近3∶1，从而使低品位太阳能转化为合成气化学能；再通过吸收单元实现CO₂的分离；经过脱碳的清洁燃料最终在高效联合循环中实现热功转换。太阳能的引入与CO₂分离的结合，减少了化石能源消耗，实现了燃料的清洁利用。本发明中太阳能净转功效率为16.8％，系统当量效率为55.1％，比常规联合循环高1个百分点，化石燃料节约率达到11.8％，以低能耗代价实现CO₂的减排，节约了化石燃料并实现了中低温太阳能的高效热功转换和与化石燃料的互补利用。

主权项

一种低CO2排放的太阳能与甲醇互补的热力循环系统，其特征在于，该系统包括：压气机(1)，用于将空气(S1)升压至Brayton循环的最高压力，形成压缩空气(S2)输出给燃烧室(2)；燃烧室(2)，用于合成气(S9)和压缩空气(S2)发生燃烧反应，得到高温燃气(S14)，输出给燃气透平(3)；燃气透平(3)，用于高温燃气(S14)进行膨胀做功，输出给三压再热锅炉(10)；太阳能集热器(4)，用于聚集所需的中低温太阳能，并输出给太阳能接收反应器(5)；太阳能接收反应器(5)，用于利用太阳能集热器(4)聚集的太阳热能，使甲醇燃料(S3)与饱和水(S13)在一定的压力下进行化学重整反应；换热器(6)，用于利用重整反应得到的合成气(S4)对水(S12)及脱除CO2的清洁燃料气(S8)进行预热，将富含CO2的合成气(S5)输出给冷凝器(7)；冷凝器(7)，用于将富含CO2的合成气(S5)冷却至要求温度，输出给脱水单元(8)；脱水单元(8)，用于将合成气(S6)中的冷凝水脱除，输出给CO2物理吸收单元(9)；CO2物理吸收单元(9)，用于将合成燃料气(S7)中的CO2分离，输出给换热器(6)，换热器(6)将合成气(S9)输出给燃烧室(2)；三压再热锅炉(10)，用于由烟气(S15)供热，完成不同压力给水的预热、蒸发、过热过程；蒸汽透平(11)，用于余热锅炉产生的过热蒸汽(S19)膨胀做功；冷凝器(12)，用于将蒸汽透平排汽(S20)冷凝至饱和水(S17)状态，以便循环利用；泵(13)，用于将水(S17)升压至所需压力；发电机(14、15)，用于分别与燃气及蒸汽透平连接，将透平产生机械功转化为电能输出。