[發明專利]太陽能驅動煤氣化甲醇合成與零排放發電聯產系統

在審

• 申請號: 201911292851.7
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN111140359A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 許誠;辛團團;劉宇浩
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: F02C6/00
• 分類號: F02C6/00;C07C29/151;C07C31/04;C10J3/72;C10J3/82;C10K1/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

1.一種太陽能驅動煤氣化甲醇合成與零排放發電聯產系統，包括太陽能煤氣化、甲醇合成和零排放發電三個子系統；其特征在于，

所述太陽能煤氣化子系統由預干燥裝置(1)與太陽能氣化爐(2)、二氧化碳加熱器(3)、蒸汽發生器(4)、合成氣冷卻器(5)和凈化分離裝置(6)串聯；蒸汽發生器(4)連接太陽能氣化爐(2)；空氣分離單元(27)與預干燥裝置(1)連接；太陽能通過定日鏡(29)投射到反射塔(30)上，然后聚光到太陽能氣化爐(2)組成太陽能煤氣化子系統；

所述甲醇合成子系統包括由合成氣壓縮機(7)與合成氣預熱器(8)冷流段、甲醇合成反應器(9)、合成氣預熱器(8)熱流段、甲醇預熱器(13)熱流段、冷卻器(11)、氣液分離器(12)液體出口與甲醇預熱器(13)冷流段、甲醇精餾裝置(14)、甲醇冷卻器(15)、甲醇儲存罐(16)串聯回路；甲醇合成反應器(9)與反應器內置換熱器(10)連接組成甲醇合成子系統；

所述零排放發電子系統包括由氣液分離器(12)氣體出口通過弛放氣壓縮機(17)與燃燒室(18)連接；燃燒室(18)與燃氣輪機(19)、二氧化碳回熱器(21)熱流段、煙氣冷卻器(22)、水分離器(23)、二氧化碳壓縮機(24)、中間冷卻器(25)、二氧化碳泵(26)、二氧化碳回熱器(21)冷流段、二氧化碳加熱器(3)串聯成回路；反應器內置換熱器(10)又與二氧化碳回熱器(21)冷流段連接，燃氣輪機(19)又與發電機(20)連接；氧氣壓縮機(28)與燃燒室(18)連接組成零排放發電子系統；

所述空氣分離單元(27)又通過氧氣壓縮機(28)與燃燒室(18)連接；凈化分離裝置(6)又與合成氣壓縮機(7)、氣液分離器(12)連接在一起，氣液分離器(12)氣體出口通過弛放氣壓縮機(17)與燃燒室(18)連接；由此將三個子系統有機的連接成為聯產系統。

2.一種權利要求1所述的太陽能驅動煤氣化甲醇合成與零排放發電聯產系統的聯產方法，其特征在于，在太陽能煤氣化子系統中，原煤先進入預干燥裝置(1)干燥處理，干燥后的煤進入太陽能氣化爐(2)，與來自蒸汽發生器(4)的蒸汽發生氣化反應，反應后粗合成氣依次經過二氧化碳加熱器(3)、蒸汽發生器(4)、合成氣冷卻器(5)后，溫度降至常溫，常溫粗合成氣進入凈化分離裝置(6)去除粗合成氣中的雜質硫化物和水后送往甲醇合成子系統；

在甲醇合成子系統中，除雜后的凈合成氣通過合成氣壓縮機(7)加壓后經合成氣預熱器(8)加熱進入甲醇合成反應器(9)反應生成甲醇，反應后氣體依次經合成氣預熱器(8)、甲醇預熱器(13)和冷卻器(12)冷卻后進入氣液分離器(12)分離粗甲醇與未反應合成氣；粗甲醇經甲醇預熱器(13)預熱后進入甲醇精餾裝置(14)精餾去除水分和雜醇油，得到的精甲醇經甲醇冷卻器(15)冷卻進入甲醇儲存罐(16)儲存；氣液分離器(12)放出的部分未反應合成氣作為循環氣與來自凈化分離裝置(6)的合成氣匯合，經合成氣壓縮機(7)加壓后再次進入甲醇合成反應器(9)反應；

在零排放發電子系統中，氣液分離器(12)放出的其余未反應合成氣作為弛放氣經弛放氣壓縮機(17)壓縮后進入燃燒室(18)，弛放氣與來自空氣分離單元(27)的高壓純氧在燃燒室(18)燃燒，加熱來自二氧化碳加熱器(3)的超臨界二氧化碳，產生的高溫高壓燃氣進入燃氣輪機(19)做功，驅動發電機(20)發電，產生的高溫排氣依次經二氧化碳回熱器(21)、煙氣冷卻器(22)冷卻，煙氣中的水分冷凝，經水分離器(23)分離出來，脫水后的高濃度二氧化碳經二氧化碳壓縮機(24)壓縮，中間冷卻器(25)冷卻形成高密度超臨界二氧化碳，再通過二氧化碳泵(26)升壓后一部分分離封存，其余進入二氧化碳回熱器(21)吸收高溫排氣熱量；二氧化碳回熱器(21)冷流段抽出部分二氧化碳進入反應器內置換熱器(10)吸收甲醇合成放出的熱量后再打入二氧化碳回熱器(21)繼續吸熱，升溫后超臨界二氧化碳通過二氧化碳加熱器(3)進一步加熱后進入燃燒室(18)調節燃燒溫度；

空氣進入空氣分離單元(27)分離出高純度氧氣經氧氣壓縮機(28)加壓后進入燃燒室(18)助燃，其余高溫氮氣進入預干燥裝置(1)干燥原煤；太陽輻射能經定日鏡(29)投射到反射塔(30)上，經反射塔(30)反射聚集到太陽能氣化爐(2)，驅動煤的氣化反應。