[發(fā)明專利]一種聯(lián)產(chǎn)燃油和天然氣的IGCC聯(lián)合循環(huán)發(fā)電方法

有效

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• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112126469B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李寧;李開建
• 申請（專利權(quán)）人: 成都聚實節(jié)能科技有限公司
• 主分類號: C10J3/48
• 分類號: C10J3/48;C10J3/72;C10J3/82;C10J3/84;C10L3/10;C10G45/02
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一種聯(lián)產(chǎn)燃油和天然氣的IGCC聯(lián)合循環(huán)發(fā)電方法。采用加壓移動床煤氣化大幅度降低煤氣化的O₂耗量；并在煤氣化時，將煤中大部分氫元素直接生成煤焦油和甲烷；煤焦油再加氫，即生成燃油；提取煤焦油剩下的半焦，進行直接加氫甲烷化，生產(chǎn)合成天然氣SNG；以SNG為燃料，用NGCC聯(lián)合循環(huán)機組進行電力生產(chǎn)，形成聯(lián)產(chǎn)燃油和天然氣的的IGCC聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)；用加氫甲烷化剩下的殘焦進行氣化，生產(chǎn)煤加H₂和煤焦油加H₂所需的H₂；用燃機尾氣，將水煤氣制氫工藝排出的低熱值尾氣，通過余熱鍋爐轉(zhuǎn)化為動力蒸汽，動力蒸汽驅(qū)動汽輪機后再用為工藝蒸汽，從而實現(xiàn)在IGCC聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的同時，清潔高效低成本的聯(lián)產(chǎn)燃油和天然氣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于燃煤發(fā)電領(lǐng)域，特別涉及以煤為燃料發(fā)電的IGCC整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的藝技術(shù)與設(shè)備。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的IGCC整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電發(fā)端于上世紀70年代。但由于IGCC技術(shù)采用粉煤粒度小于0.1mm的氣流床高溫煤氣化，不僅需要灰分低的原料煤，而且系統(tǒng)的備煤工序技術(shù)要求高、裝置投資大、能耗也高；

尤其是單位電能的煤氣化氧耗高達0.2Nm³/kwh左右，不僅使發(fā)電的能耗大幅升高，還由于制氧系統(tǒng)的投資費用高，進而使IGCC成本也升高；

傳統(tǒng)的IGCC整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)，還由于單一的電能產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工藝技術(shù)原因，使煤中5％左右的氫元素，也作為燃料燒掉，這顯然也是不經(jīng)濟的；

經(jīng)近50年的改進，IGCC整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)，投資RMB成本仍然高達近10000元/kwh，不僅使發(fā)電成本沒有市場競爭力，其能源轉(zhuǎn)化效率也只有40％多一點。

現(xiàn)行的煤制油：直接液化工藝技術(shù)，也是由于單一的燃油產(chǎn)品目標，生產(chǎn)大量的低價值瀝青產(chǎn)物，其能源轉(zhuǎn)化的熱效率也只有40％多，而且對煤質(zhì)灰分＜6％的要求，使絕大多數(shù)熱值較低的原煤被拒之門外，從而大大增加了煤制油成本，全球也僅一套100萬噸/年產(chǎn)能；

現(xiàn)行的間接液化：典型的費托合成百年老技術(shù)路線，也是既有IGCC氣流床煤氣化的高氧耗、高能耗缺點，同時還有合成油過程26％的有效能損失的缺點，同時也仍然有單一目標產(chǎn)品的問題，從而致使能源轉(zhuǎn)化的熱效率也只有40％多。

現(xiàn)行的煤制天然氣SNG：無論采用氣流床氣化還是移動床氣化，不僅有煤氣化能耗高的致命缺點，也是既有費托技術(shù)路線合成天然氣21％的有效能損失的缺點，還有單一CH₄目標產(chǎn)品，雖然能源轉(zhuǎn)化總效率有50％以上，在國際天然氣價格大背景下，煤制合成天然氣SNG產(chǎn)品的投資、成本、水耗、煤耗、環(huán)保和能源轉(zhuǎn)化效率仍不能被市場接受，實際運行則更是帶來巨額虧損。

究其油、氣、電三大產(chǎn)品存在的問題主要原因，我們認為主要是傳統(tǒng)工藝帶來的：

①產(chǎn)品目標單一，要么發(fā)電、要么制油、要么合成天然氣，只能選其一；

②煤氣化為CO+H₂，尤其是氣流床煤氣化的工藝技術(shù)耗氧太多，導致含制氧在內(nèi)的煤氣化系統(tǒng)投資高，能源轉(zhuǎn)化效率低下，僅為66％左右；

③尤其是煤中5％的H元素在IGCC的高溫氣化中被迫耗熱成為單質(zhì)H₂元素，最終又在IGCC燃機中燒掉；在煤制燃油、天然氣的合成工藝中，必須有高達35％-40％的H元素轉(zhuǎn)化為水H₂O，不僅元素H沒有得到充分利用，還使生成H₂O的巨大反應(yīng)熱的絕大部分(66％左右)，被迫成為不可回收的冷凝潛熱排向大氣，即使回收為電能也將付出鍋爐、汽機、電機等附屬裝置的昂貴投資。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，是開發(fā)一種新的IGCC整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)方法，該方法具有以下特點：