[實用新型]一種煤和生物質共氣化制氫發電的系統

有效

• 申請號: 202121036002.8
• 申請日: 2021-05-14
• 公開（公告）號: CN214693315U
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 劉雯;王相平;徐映州;陶繼業;王超;崔丕桓;康曉蒙
• 申請（專利權）人: 華能（天津）煤氣化發電有限公司
• 主分類號: C01B3/06
• 分類號: C01B3/06;C01B32/50;H01M8/04089
• 代理公司: 北京華專卓海知識產權代理事務所(普通合伙) 11664
• 代理人: 王文峰

本實用新型公開了一種煤和生物質共氣化制氫發電的系統，包括：加壓氣化爐；空分裝置，分別與加壓氣化爐和燃料電池相連接，用于向加壓氣化爐和燃料電池輸送氧氣；急冷裝置，與加壓氣化爐相連接，用于對加壓氣化爐中合成的煤氣進行急冷處理；凈化裝置，與急冷裝置相連接，用于脫除煤氣中的雜質；重整裝置，與凈化裝置相連接，用于煤氣與水蒸氣發生重整反應生成合成氣；粗脫裝置，與重整裝置相連接，用于脫除合成氣中的雜質；精脫裝置，與粗脫裝置相連接，用于脫除二氧化碳，得到氫氣；燃料電池，與精脫裝置相連接，用于氫氣和氧氣發生化學反應生成水，并產生電能。本實用新型工藝成熟、經濟可行、負碳排放。

技術領域

本實用新型涉及煤制氫和燃料電池技術領域，尤其涉及一種煤和生物質共氣化制氫發電的系統。

背景技術

與傳統化石能源制氫相比，可再生能源制氫的成本較高。中國以煤炭為主的資源稟賦決定，煤制氫仍然是當前階段氫氣制取的重要途徑。煤制氫工藝的流程為，原料煤及石灰石等原料經過粉煤或水煤漿制備單元制成合格的粉煤或水煤漿后，與空分裝置提供的氧氣一起進入氣化爐，發生部分氧化反應，反應生成的粗合成氣主要組成為氫氣、一氧化碳和二氧化碳。粗合成氣經急冷和洗滌后，進入一氧化碳變換單元發生變換反應，反應使大部分一氧化碳與水蒸氣反應變換為二氧化碳和氫氣，經過廢熱回收及冷卻洗滌后進入低溫甲醇洗單元，變換氣在低溫甲醇洗單元脫除所含的硫(主要以硫化氫形式存在)和二氧化碳后，進入甲烷化或PSA系統進行精制，制得合格的工業氫氣產品后外送。

傳統的煤制氫工藝中變換、酸脫和精制單元投資較高，生產高純氫時，裝置中有效氣的利用率只能達到88％左右，且氫氣外送成本較高。更重要的是，煤制氫過程產生大量二氧化碳排放，制備的氫氣屬于灰氫，有悖于當前碳達峰碳中和背景下對氫能的使用規劃。

實用新型內容

鑒于現有技術中的上述缺陷或不足，期望提供一種工藝成熟、經濟可行、負碳排放的煤和生物質共氣化制氫發電的系統。

本實用新型提供的一種煤和生物質共氣化制氫發電的系統，包括加壓氣化爐、空分裝置、急冷裝置、凈化裝置、重整裝置、粗脫裝置、精脫裝置和燃料電池；其中，

所述空分裝置，分別與所述加壓氣化爐和燃料電池相連接，用于將空氣分離為氮氣和氧氣，并向所述加壓氣化爐和燃料電池輸送氧氣；

所述急冷裝置，與所述加壓氣化爐相連接，用于對所述加壓氣化爐中合成的煤氣進行急冷處理；

所述凈化裝置，與所述急冷裝置相連接，用于脫除煤氣中的雜質；

所述重整裝置，與所述凈化裝置相連接，用于煤氣與水蒸氣發生重整反應生成合成氣；

所述粗脫裝置，與所述重整裝置相連接，包括分子篩，用于脫除合成氣中的雜質；

所述精脫裝置，與所述粗脫裝置相連接，包括復合膜，用于脫除二氧化碳，得到氫氣；

所述燃料電池，與所述精脫裝置相連接，用于氫氣和氧氣發生化學反應生成水，并產生電能。

進一步的，系統還包括破碎裝置和壓氣機；所述破碎裝置與加壓氣化爐相連接，用于破碎生物質并將其輸送至所述加壓氣化爐；所述壓氣機與空分裝置相連接，用于壓縮空氣并將其輸送至所述空分裝置。

進一步的，所述燃料電池與急冷裝置相連接，用于將水輸送至所述急冷裝置作為冷卻媒介；所述急冷裝置分別與所述加壓氣化爐和重整裝置相連接，用于將水受熱后形成的水蒸氣分別輸送至所述加壓氣化爐和重整裝置。

進一步的，所述燃料電池為質子交換膜燃料電池。

相對于現有技術而言，本實用新型的有益效果是：