[發明專利]一種帶污染物控制的近零排放煤氣化發電系統及發電方法

有效

• 申請號: 201711235325.8
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN107829786B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 許世森;王鵬杰;劉剛;任永強;李小宇;陶繼業;羅麗珍
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: F01D15/10
• 分類號: F01D15/10;H01M8/0668;H01M8/0662
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

一種帶污染物控制的近零排放煤氣化發電系統及發電方法，該系統包括：氣化爐，煤氣冷卻塔，除塵裝置，易揮發堿金屬脫除裝置，脫硫裝置，水汽變換裝置，COsubgt;2/subgt;分離裝置，膨脹機，燃料電池，催化燃燒器，余熱鍋爐，汽輪機，固體氧化物電解池，空分裝置以及換熱器；本發明還公開了該系統的發電方法；通過各單元的合理安排，實現了化學能、電能、熱能的綜合利用；本發明不僅可以實現煤氣化發電系統中主要污染物的控制，達到COsubgt;2/subgt;的近零排放的目的，還實現了多能互補，系統能量綜合利用效率達到65％以上。

技術領域

本發明屬于煤氣化發電技術領域，特別涉及一種帶污染物控制的近零排放煤氣化發電系統及發電方法。

背景技術

隨著現代社會化石能源的使用，能源和環境問題日益突出，化石能源的清潔利用迫在眉睫。我國的能源結構為富煤、貧氣、少油，煤炭的清潔利用技術開發在緩解甚至解決環境問題起著至關重要的作用。煤氣化技術可以有效控制煤炭中的各種污染物排放，是煤炭清潔高效利用的核心技術，對解決能源環境問題具有重要意義。

在中國的能源消費結構中，煤所占比例超過70％，煤炭利用過程中產生的主要污染物包括含硫、氮、氯等以及痕量揮發性金屬元素(如Hg，Pb，As，Se等)。此外，溫室氣體CO₂的排放控制也是世界關注的主要問題之一。目前，我國已成功開發了大規模煤氣化技術，中國專利CN201610562104.0公布了一種“可實現燃燒前CO₂捕集的整體煤氣化燃料電池發電系統”，該系統實現了大部分CO₂的捕集，使得CO₂排放量降低了75％，但是仍然有廢氣排出，而且沒有痕量揮發性金屬元素(如Hg，Pb，As，Se等)等污染物的控制。中國專利CN201610888933.8公布了一種“一種基于IGCC的近零排放燃煤發電系統及方法”可以實現減排系統中90％的CO₂，但是系統尾氣中存在NO_X的排放，不利于環境保護。

發明內容

為了克服上述現有技術缺點，本發明的目的在于提供一種帶污染物控制的近零排放煤氣化發電系統及發電方法，不僅可以實現煤氣化發電系統中主要污染物的控制，實現了CO₂的近零排放，還實現了多能互補，系統能量綜合利用效率達到65％以上。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種帶污染物控制的近零排放煤氣化發電系統，包括氣化爐1，氣化爐1入口連通反應原料煤粉、H₂O和O₂出口，氣化爐1的高溫煤氣出口連通煤氣冷卻塔2入口，煤氣冷卻塔2的高溫蒸汽出口連通汽輪機12入口，煤氣冷卻塔2的冷卻煤氣出口連通除塵裝置3入口，除塵裝置3的干凈煤氣出口依次連通易揮發堿金屬脫除裝置4、脫硫裝置5、水汽變換裝置6、CO2分離裝置7、膨脹機8和燃料電池9的陽極側，燃料電池9的陰極側通入來至鼓風機13經過第三換熱器17的熱空氣，燃料電池9的陽極側高溫尾氣出口連通催化燃燒器10入口，催化燃燒器10的出口分兩路，一路連通余熱鍋爐11入口，另一路連通固體氧化物電解池18入口，余熱鍋爐11的氣體出口連通第一換熱器15。

進入氣化爐1入口的反應原料煤粉采用來自于空分裝置14的高壓N₂輸送。

進入氣化爐1入口的O₂來源于空分裝置14。