[實用新型]耦合煤熱解與空氣氣化的聯合循環發電系統

有效

• 申請號: 201822185405.3
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN209508170U
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 田斌;徐龍;馬曉迅;田原宇
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: C10J3/72
• 分類號: C10J3/72
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 郝燕燕

耦合煤熱解與空氣氣化的聯合循環發電系統，下行床反應器內煤高溫快速熱解和換熱裂解裝置內煤熱解半焦換熱及焦油裂解以及氣化爐內煤焦氣化耦合，利用氣化爐氣化所得的高溫低熱值燃氣首先加熱半焦、在半焦上裂解焦油，生成的中溫低熱值燃氣再預熱原煤，使氣化爐生成的熱量被充分利用，提高了煤炭轉化為燃氣的熱效率；利用固體熱載體快速熱解生成的高熱值燃氣和氣化爐氣化所得低熱值燃氣分別進入燃氣輪機和鍋爐逐級發電，本實用新型最大程度地將原煤變為燃氣，即便產生的少量焦油也在高溫半焦上裂解生成了小分子燃氣，不產生焦油和廢水，有利于燃氣凈化和環境。本實用新型具有對熱量進行了梯級利用、能量轉化效率高、無污染排放的優點。

技術領域

本實用新型屬于煤化工技術領域，具體涉及到耦合煤熱解與空氣氣化的聯合循環發電系統及方法。

背景技術

煤炭在我國一次能源消費中占比高達70％以上，其中又有60％以上的煤炭用于發電。長期以來，基于煤炭直接燃燒的熱力發電效率始終維持在較低水平(40％左右)，能源轉化效率低；并且煤炭直燃發電容易排放SO_x、NO_x、PM_2.5顆粒和二氧化碳，污染環境并引起溫室效應。因此，近些年來國家提倡基于煤炭的潔凈高效發電技術開發與創新，其中整體煤氣化聯合循環發電系統就是一種高效煤基發電方法，受到國家和行業重點關注。整體煤氣化聯合循環發電系統是以煤炭高效氣化技術為龍頭將煤轉化為富含一氧化碳、氫氣和甲烷的燃氣，將燃氣通入燃氣輪機燃燒推動渦輪發電，燃氣輪機排放的高溫煙氣進一步在廢熱鍋爐中產生高壓蒸汽推動蒸汽輪機發電。由于該系統采用煤氣化技術將煤轉化為便于凈化和脫碳的燃氣，因此有效控制了污染物排放，并可實現二氧化碳完全鋪集；其次，該系統根據燃氣輪機和蒸汽輪機對熱源要求的特點，進一步提取燃氣輪機排放高溫煙氣中的熱量，可對氣化燃氣中的能量梯級利用，最大程度地獲得燃氣中的能量，系統總發電效率最高可達60％以上。因而，整體煤氣化聯合循環發電系統是未來以煤為原料發電廠的首選，其替代燃煤發電也將成為必然。

整體煤氣化聯合循環發電系統的龍頭是煤炭氣化技術，由于燃氣輪機需要高熱值的燃氣燃燒產生高溫煙氣推動渦輪旋轉發電，目前用于整體煤氣化聯合循環發電系統的氣化技術主要是高溫(＞1400℃)、高壓(＞3MPa)、純氧氣化的氣流床氣化類型，例如Shell和GSP干煤粉氣流床氣化、Texaco水煤漿氣化。但是，這些氣化工藝氣化溫度和壓力高，對設備要求非常苛刻；更重要的是這些氣化工藝都需要純氧作為氣化劑，這就需要配備空氣分離單元，因此此類氣化工藝的投資、操作和維護成本都非常高。

以空氣供氧的常壓中等溫度氣化工藝可省去設置空氣分離單元，同時，常壓中等溫度(1000～1200℃)氣化對氣化爐及附屬設備要求低，因此空氣煤氣化工藝極大地降低整體煤氣化聯合循環發電系統的總投資，同時操作和運行成本也較低，是整體煤氣化聯合循環發電系統氣化單元最具潛力的替代工藝。但由于空氣氣化生成的燃氣中混入大量氮氣，燃氣熱值較低，無法與現有燃氣輪機進行匹配；此外，空氣煤氣化過程由于氣化溫度較低會產生一定量的焦油，對燃氣凈化過程有較大影響，并且這些焦油無法合理利用。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種對熱量進行了梯級利用、能源轉化效率高、環保無排放污染、發電效率高的耦合煤熱解與空氣氣化的聯合循環發電系統。