[發明專利]一種電廠煙氣與碳基固體燃料反應制取燃氣的系統及方法

在審

• 申請號: 201711118480.1
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN107841344A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 葛志偉;黃海舟;周保中;鄭張;張偉
• 申請（專利權）人: 華電電力科學研究院
• 主分類號: C10J3/48
• 分類號: C10J3/48;C10J3/72;C10J3/46
• 代理公司: 杭州天欣專利事務所(普通合伙)33209
• 代理人: 張狄峰

技術領域

本發明涉及一種電廠煙氣與碳基固體燃料反應制取燃氣的系統及方法，用于回收電廠煙氣中CO₂和水分并進行資源化利用。

背景技術

目前全球經濟增長導致化石能源需求快速增長，尤其是火力發電對煤炭等化石能源的消耗快速增加，隨之而來的是溫室氣體CO₂的大量排放，溫室效應的加劇必然引發全球變暖，極大地影響人類的生存和發展。有效控制溫室氣體排放，應對全球氣候變化已刻不容緩。CO₂本身也是一種寶貴的碳資源，如何合理的利用CO₂資源是當今世界的一個重要研究課題，CO₂的化學轉化將是未來降低CO₂排放量的一個重要途徑。CO₂的化學轉化是指以CO₂為原料，通過一系列的反應使其轉化為有價值的化工中間體或化學品。CO₂的化學轉化做到了真正意義上的變“廢”為“寶”，實現了CO₂的資源化利用，是目前CO₂研究領域的前言熱點。

燃煤電廠多采用濕法脫硫工藝，脫硫過程中循環漿液中水分吸熱蒸發，形成含有大量水蒸氣的飽和濕煙氣，脫硫后煙氣排放的水蒸氣是電廠水資源消耗的重要組成部分。一臺600MW機組通過煙囪排水約300t/h，年排水約150萬噸，造成大量水資源浪費。同時，濕煙氣直接排放后，與大氣接觸遇冷凝結成無數個小霧滴，產生白色的水蒸氣，易被周圍居民誤解成有毒的煙霧，同時還會導致出現煙囪腐蝕及煙囪雨等一些列問題。

綜上所述，電廠煙氣中含有大量的CO₂和水分，若直接排放到大氣中，不僅對環境不利，而且會造成資源的浪費。因此，如何回收電廠煙氣中CO₂和水分并進行資源化利用，對我國建設環境友好型、資源節約型社會意義重大。

專利號為201521125431.7的中國專利公開了一種用于處理電廠煙氣的復合型凈化裝置，該裝置可以將電廠煙氣中的CO₂等成分用溶液吸收掉從而達到凈化過程，而沒有將其再次利用、變廢為寶，凈化過程中會造成資源的浪費，成本相對高。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的上述不足，而提供一種設計合理的電廠煙氣與碳基固體燃料反應制取燃氣的系統及方法，使用該系統可利用電廠棄用的電廠煙氣生產燃氣供給用戶使用，實現了棄用的電廠煙氣的資源化利用，同時增加電廠的利潤，增強企業的競爭力。

本發明解決上述問題所采用的技術方案是：一種電廠煙氣與碳基固體燃料反應制取燃氣的系統，包括混合器、熱交換器和氣化反應器，其特征在于，所述混合器設置有電廠煙氣進口，低溫氣化劑出口，以及用于空氣或O₂進入的補充氣體進口；所述熱交換器設置有高溫燃氣進口、低溫燃氣出口、低溫氣化劑進口和高溫氣化劑出口，所述氣化反應器設置有高溫氣化劑進口、碳基固體燃料進口和高溫燃氣出口；所述混合器設置的低溫氣化劑出口與熱交換器設置的低溫氣化劑進口連通，所述熱交換器設置的高溫氣化劑出口與氣化反應器設置的高溫氣化劑進口連通，所述氣化反應器設置的高溫燃氣出口與熱交換器設置的高溫燃氣進口連通。該系統設計簡單，可利用電廠棄用的電廠煙氣生產燃氣供客戶使用，實現了電廠煙氣的資源化利用，增加了電廠的利潤，增強了企業的競爭力。

進一步而言，混合器可選用靜態氣體混合器等，使氣體混合均勻。

進一步而言，熱交換器可選用管式換熱器等，使高溫燃氣熱量通過熱交換器傳遞給低溫氣化劑。

進一步而言，氣化反應器可選用氣流床反應器等，使碳基固體燃料快速氣化為燃氣。

一種電廠煙氣與碳基固體燃料反應制取燃氣的方法，其特征在于，使用如上所述的電廠煙氣與碳基固體燃料反應制取燃氣的系統，所述方法包括以下步驟：

1)電廠煙氣和補充氣體分別通過電廠煙氣進口和補充氣體進口進入混合器混合形成低溫氣化劑，所述低溫氣化劑通過低溫氣化劑出口離開混合器并通過低溫氣化劑進口進入熱交換器中以升高其溫度；

2)所述低溫氣化劑在熱交換器中升溫成為高溫氣化劑，所述高溫氣化劑通過高溫氣化劑出口離開熱交換器并通過高溫氣化劑進口進入氣化反應器中準備與碳基固體燃料發生反應；

3)碳基固體燃料通過碳基固體燃料進口進入氣化反應器中與所述高溫氣化劑發生化學反應生成高溫燃氣，所述高溫燃氣通過高溫燃氣出口離開氣化反應器并通過高溫燃氣進口進入熱交換器中以降低溫度；