一種沼氣?超臨界二氧化碳再壓縮循環發電系統，包括燃氣輪機發電系統、超臨界二氧化碳再壓縮布雷頓動力循環發電系統和沼氣生產及凈化系統。本發明中通過沼氣生產及凈化系統把有機廢物轉化成潔凈的沼氣，作為燃氣輪機的燃料，燃氣輪機的排氣作為超臨界二氧化碳再壓縮布雷頓動力循環發電系統的熱源，實現沼氣?超臨界二氧化碳再壓縮布雷頓聯合動力循環，超臨界二氧化碳再壓縮布雷頓動力循環通過二氧化碳透平拖動發電機組產生電能。綜合了沼氣生產及凈化系統、燃氣輪機發電系統和超臨界二氧化碳再壓縮布雷頓動力循環發電系統，提供穩定的電源，提高了系統整體效率，同時為沼氣發電系統以及超臨界二氧化碳再壓縮布雷頓動力循環的運用提供了新的思路。

技術領域

本發明涉及一種沼氣-超臨界二氧化碳再壓縮循環發電系統。

背景技術

沼氣發電技術是集環保和節能于一體的能源綜合利用新技術。它是利用工業、農業或城鎮生活中的大量有機廢棄物(例如酒糟液、禽畜糞、城市垃圾和污水等)，經厭氧發酵處理產生的沼氣，驅動沼氣發電機組發電，并可充分將發電機組的余熱用于沼氣生產。沼氣發電熱電聯產項目的熱效率，視發電設備的不同而有較大的區別，如使用燃氣內燃機，其熱效率為70％～75％之間，而如使用燃氣透平和余熱鍋爐，在補燃的情況下，熱效率可以達到90％以上。沼氣發電技術本身提供的是清潔能源，不僅解決了沼氣工程中的環境問題、消耗了大量廢棄物、保護了環境、減少了溫室氣體的排放，而且變廢為寶，產生了大量的熱能和電能，符合能源再循環利用的環保理念，同時也帶來巨大的經濟效益。

利用超臨界流體擬臨界區物性突變現象，將壓縮機運行點設置在擬臨界溫度附近的大密度區，將換熱器運行點設置在擬臨界溫度之后的低密度區，可以在保證氣體冷卻的前提下，降低壓縮功耗，實現較高的效率。超臨界流體的這一性質使其作為能量轉換工質時具有明顯的優勢。二氧化碳(CO₂)由于其臨界壓力相對適中(7.38MPa)，具有較好的穩定性和核物理性質，在一定的溫度范圍內表現出惰性氣體的性質，以及其無毒、儲量豐富、天然存在等特性，被認為是最具應用前景的能量傳輸和能量轉換工質之一。由于超臨界二氧化碳(S-CO₂)在一定的運行參數范圍內密度較大且無相變，因此以S-CO₂為工質的壓縮機、氣輪機等動力系統設備結構緊湊、體積較小。布雷頓循環每個組合可以產出20MW的電力，占用空間只有四個立方米。超臨界二氧化碳(S-CO₂)布雷頓循環輪機通常用于大型熱力和核能發電方面，包括下一代動力反應堆，目標是最終取代蒸汽驅動的朗肯循環輪機(效率較低，高溫條件存在腐蝕性，同時由于需要非常大的輪機和冷凝器來處理多余的蒸汽，占用空間是30倍)。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠提高系統整體效率，同時能為沼氣發電系統以及超臨界二氧化碳(S-CO₂)再壓縮布雷頓(Brayton)動力循環的運用提供新思路的新型發電系統。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種沼氣-超臨界二氧化碳再壓縮循環發電系統，包括燃氣輪機發電系統、超臨界二氧化碳再壓縮布雷頓動力循環發電系統和沼氣生產及凈化系統；其中，

燃氣輪機發電系統包括空氣壓縮機組、燃燒器和燃氣透平；

超臨界二氧化碳再壓縮布雷頓動力循環發電系統包括換熱器、高溫回熱器、低溫回熱器、預冷器、主壓縮機、再壓縮機和超臨界二氧化碳透平；

沼氣生產及凈化系統包括混合池、發酵裝置、脫硫裝置、冷干機裝置、過濾器裝置和沼氣壓縮及輸送裝置；

空氣壓縮機組的壓縮空氣出口與燃燒器的壓縮空氣入口連接，燃燒器的燃料入口與沼氣壓縮及輸送裝置的出口相連接，燃燒器的出口與燃氣透平的進口連接，燃氣透平的出口與換熱器的進口連接；