[发明专利]一种基于煤炭的碳氢组分分级转化的发电方法及系统

权利要求书

1.一种基于煤炭的碳氢组分分级转化的发电方法，所述的发电方法以煤作为燃料，所述煤分为气化煤和供热煤，将所述气化煤分级气化得到的煤气化合成气通入联合循环发电单元发电，其特征在于，所述气化煤分级气化的过程依次分为碳化过程、一氧化碳生产过程和变换产氢过程三个转化步骤分级进行，全程无氧气参与反应，将气化煤分级转化成焦炉煤气、一氧化碳和氢气，实现碳氢组分的分级转化，将三种气体灵活配比后得到不同碳氢比的所述煤气化合成气。

2.按照权利要求1所述的发电方法，其特征在于：上述三个转化步骤中，首先进行碳化过程，该过程对气化煤进行碳化提纯，所需热量由所述供热煤与高温空气外置燃烧产生的热量提供，得到粗焦炭、焦炉煤气、焦油等化工产品；其次进行一氧化碳生产过程，将碳化过程中生产的粗焦炭与二氧化碳反应生成一氧化碳，所需热量同样由上述供热煤与高温空气燃烧产生的热量提供；然后进行变换产氢过程，将上述一氧化碳生产过程中生产的部分一氧化碳与水蒸气变换反应生成二氧化碳和氢气，使用分离装置进行分离得到二氧化碳和纯净的氢气，分离出的二氧化碳返回所述一氧化碳生产过程与粗焦炭继续反应，一氧化碳生产过程中所需的二氧化碳完全由变换产氢过程中生产的二氧化碳提供。

3.按照权利要求1或2所述的发电方法，其特征在于：所述气化煤可以使用所有的烟煤和褐煤，供热煤可以使用所有煤种。

4.按照权利要求1或2所述的发电方法，其特征在于：所述供热煤与高温空气外置燃烧产生的高温烟气粗除尘后向炭化过程和一氧化碳生产过程供入热量。

5.一种基于上述任一项权利要求所述的发电方法的发电系统，该发电系统的设备主要包括外置燃烧单元、传热单元、换热单元、碳化单元、一氧化碳单元、变换产氢单元、二氧化碳分离单元和发电单元，其特征在于，

碳化单元，用于将气化煤转化为粗焦炭，同时产生焦炉煤气，另外还会产生焦油等副产品；

一氧化碳生产单元，用于将碳化单元产生的粗焦炭气化为一氧化碳，该单元发生的反应为焦炭与二氧化碳反应生产一氧化碳；

变换产氢单元，用于将一氧化碳生产单元产生的一氧化碳转化为二氧化碳和氢气的合成气；

二氧化碳分离单元，用于从上述合成气中分离得到纯净的二氧化碳，将得到的二氧化碳输出给一氧化碳生产单元；

供热煤和高温空气于外置燃烧单元燃烧产生高温烟气通过传热单元将热量传递给碳化单元和一氧化碳生产单元；

换热单元，用于回收烟气的余热，同时预热空气产生上述高温空气；

发电单元，用于将焦炉煤气、一氧化碳和氢气组成的煤气化合成气的化学能转化为电能。

6.按照权利要求5所述的发电系统，其特征在于：上述发电单元采用联合循环发电方式。

7.按照权利要求5或6所述的发电系统，其特征在于：上述碳化单元可以为冶金行业的加热炉、均热炉或煅烧炉。

8.按照所述任一项权利要求所述的发电系统，其特征在于：上述碳化单元将煤炭中的灰分和含硫成分以焦油等副产品的形式脱除，得到纯净的粗焦炭，使得变换单元生产的一氧化碳不含灰分和含硫成分，无需额外的合成气净化装置，粗焦炭与二氧化碳产生纯净一氧化碳，可以直接进入变换产氢单元，不需要废热锅炉。