[實(shí)用新型]一種超臨界二氧化碳發(fā)電耦合煤炭氣化系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821329964.0
• 申請(qǐng)日: 2018-08-17
• 公開（公告）號(hào): CN208684867U
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張純;楊玉;白文剛;李紅智;姚明宇;蔣世希
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號(hào): C10J3/00
• 分類號(hào): C10J3/00
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會(huì)俠

本實(shí)用新型提供一種超臨界二氧化碳發(fā)電耦合煤炭氣化系統(tǒng)及方法，該包括超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)和超臨界二氧化碳煤炭氣化系統(tǒng)。其中超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、透平、發(fā)電機(jī)、高壓儲(chǔ)罐、低壓儲(chǔ)罐、燃燒室換熱器、回?zé)崞骱皖A(yù)冷器，超臨界二氧化碳煤炭氣化系統(tǒng)包括粉煤加壓裝置、氣化爐、燃燒室和凈化器；本實(shí)用新型系統(tǒng)及方法能夠?qū)⒊R界二氧化碳作為氣化劑用于煤炭氣化，并將氣化后的煤氣用于超臨界二氧化碳發(fā)電。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及超臨界二氧化碳發(fā)電和煤炭氣化領(lǐng)域，具體為一種超臨界二氧化碳發(fā)電耦合煤炭氣化系統(tǒng)。

背景技術(shù)

煤炭氣化是指在氣化爐內(nèi)，煤在高溫下與氣化劑反應(yīng)，生成煤氣的過程。煤炭氣化過程的基本條件是：氣化爐、氣化原料和氣化劑。氣化爐是煤炭氣化的核心設(shè)備，氣化劑為氧氣或空氣以及水蒸氣等。煤氣化工藝是煤化工、IGCC、煤炭間接液化等的基礎(chǔ)，煤經(jīng)過氣化后制得合成氣，有效成分為CO、H₂和CH₄，用于化工合成或者燃燒發(fā)電。現(xiàn)有的氣化工藝大多為自熱式氣化，即氣化過程中不需要外界供熱，煤與水蒸氣進(jìn)行吸熱反應(yīng)所消耗的熱量，是由煤與氧進(jìn)行的放熱反應(yīng)所提供的，因此在煤氣中有相當(dāng)量的二氧化碳存在。尤其是對(duì)于水煤漿氣化，由于水煤漿濃度通常低于65％,即35％以上為水，系統(tǒng)耗水量大，且在氣化爐中水的氣化需要吸收大量的熱，為維持氣化操作穩(wěn)定運(yùn)行，相當(dāng)量的碳與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，放出熱量。在后續(xù)的煤氣凈化過程中，二氧化碳被洗滌分離出來，目前這些二氧化碳在化肥企業(yè)可以部分得到利用，其它企業(yè)大多作為廢氣直接排放，不但增加了碳排放，而且還浪費(fèi)了碳資源。

二氧化碳在高溫下可以與碳反應(yīng)，因此可以作為氣化劑用于煤氣化，可將二氧化碳部分替代甚至全部替代水蒸氣，既實(shí)現(xiàn)了二氧化碳的利用，又能夠減少水的用量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)水，同時(shí)可以減少氣化廢水處理量。

因此，如果能夠開發(fā)出一種新的煤氣化系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以利用超臨界二氧化碳作為氣化劑用于煤氣化過程，則必然會(huì)對(duì)我國的傳統(tǒng)的煤氣化工藝，尤其是對(duì)于干旱缺水地區(qū)的煤氣化工藝帶來巨大影響。氣化后的煤氣與氧氣混合后燃燒的高溫二氧化碳通入透平中做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，將超臨界二氧化碳發(fā)電和超臨界二氧化碳煤炭氣化進(jìn)行合理的耦合。目前已公開的報(bào)道中，如中國專利CN 101381629 A公布了一種二氧化碳減排干粉煤氣化爐，氣化劑仍以水和氧氣為主，二氧化碳作為補(bǔ)充氣化劑，中國專利CN 103468320 A公布了一種二氧化碳煤漿的制備與氣化系統(tǒng)，將液態(tài)的二氧化碳與煤混合制成煤漿，送入氣化爐氣化。還未曾有將超臨界二氧化碳作為氣化劑用于煤炭氣化的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提供一種超臨界二氧化碳發(fā)電耦合煤炭氣化系統(tǒng)，可以利用超臨界二氧化碳布雷頓循化發(fā)電，還能夠以超臨界二氧化碳為氣化劑進(jìn)行煤炭氣化，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的利用，減少蒸汽、氧氣等傳統(tǒng)氣化劑的使用。

本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

所述的一種超臨界二氧化碳發(fā)電耦合煤炭氣化系統(tǒng)，包括超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)和超臨界二氧化碳煤炭氣化系統(tǒng)。其中超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、透平、發(fā)電機(jī)、高壓儲(chǔ)罐、低壓儲(chǔ)罐、燃燒室換熱器、回?zé)崞骱皖A(yù)冷器，超臨界二氧化碳煤炭氣化系統(tǒng)包括粉煤加壓裝置、氣化爐、燃燒室、凈化器。壓縮機(jī)、透平和發(fā)電機(jī)通過聯(lián)軸器連接。壓縮機(jī)出口與高壓儲(chǔ)罐入口相連通，高壓儲(chǔ)罐一個(gè)出口與回?zé)崞鞯牡蜏亟橘|(zhì)入口相連通，回?zé)崞鞯蜏亟橘|(zhì)出口與燃燒室換熱器相連通，燃燒室換熱器與氣化爐的氣化劑入口相連通，高壓儲(chǔ)罐的另一個(gè)出口與粉煤加壓裝置入口相連通，粉煤加壓裝置出口與氣化爐的氣化原料入口相連通，氣化爐氣體出口與燃燒室的燃?xì)馊肟谙噙B通，燃燒室的煙氣出口與凈化器入口相連通，凈化器出口與透平的入口相連通，透平的出口與回?zé)崞鞯母邷亟橘|(zhì)入口相連通，回?zé)崞鞯母邷亟橘|(zhì)出口與預(yù)冷器的高溫介質(zhì)入口相連通，預(yù)冷器的高溫介質(zhì)出口與低壓儲(chǔ)罐入口相連通，低壓儲(chǔ)罐的出口與壓縮機(jī)入口相連通。

粉煤通入粉煤加壓裝置，氧氣通入燃燒室，氣化爐底部排出灰渣，凈化器的底部排出飛灰，低壓儲(chǔ)罐底部排出系統(tǒng)內(nèi)的水和多余的二氧化碳。