[发明专利]一种电厂烟气与碳基固体燃料反应制取燃气的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电厂烟气与碳基固体燃料反应制取燃气的系统及方法，用于回收电厂烟气中CO₂和水分并进行资源化利用。

背景技术

目前全球经济增长导致化石能源需求快速增长，尤其是火力发电对煤炭等化石能源的消耗快速增加，随之而来的是温室气体CO₂的大量排放，温室效应的加剧必然引发全球变暖，极大地影响人类的生存和发展。有效控制温室气体排放，应对全球气候变化已刻不容缓。CO₂本身也是一种宝贵的碳资源，如何合理的利用CO₂资源是当今世界的一个重要研究课题，CO₂的化学转化将是未来降低CO₂排放量的一个重要途径。CO₂的化学转化是指以CO₂为原料，通过一系列的反应使其转化为有价值的化工中间体或化学品。CO₂的化学转化做到了真正意义上的变“废”为“宝”，实现了CO₂的资源化利用，是目前CO₂研究领域的前言热点。

燃煤电厂多采用湿法脱硫工艺，脱硫过程中循环浆液中水分吸热蒸发，形成含有大量水蒸气的饱和湿烟气，脱硫后烟气排放的水蒸气是电厂水资源消耗的重要组成部分。一台600MW机组通过烟囱排水约300t/h，年排水约150万吨，造成大量水资源浪费。同时，湿烟气直接排放后，与大气接触遇冷凝结成无数个小雾滴，产生白色的水蒸气，易被周围居民误解成有毒的烟雾，同时还会导致出现烟囱腐蚀及烟囱雨等一些列问题。

综上所述，电厂烟气中含有大量的CO₂和水分，若直接排放到大气中，不仅对环境不利，而且会造成资源的浪费。因此，如何回收电厂烟气中CO₂和水分并进行资源化利用，对我国建设环境友好型、资源节约型社会意义重大。

专利号为201521125431.7的中国专利公开了一种用于处理电厂烟气的复合型净化装置，该装置可以将电厂烟气中的CO₂等成分用溶液吸收掉从而达到净化过程，而没有将其再次利用、变废为宝，净化过程中会造成资源的浪费，成本相对高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理的电厂烟气与碳基固体燃料反应制取燃气的系统及方法，使用该系统可利用电厂弃用的电厂烟气生产燃气供给用户使用，实现了弃用的电厂烟气的资源化利用，同时增加电厂的利润，增强企业的竞争力。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种电厂烟气与碳基固体燃料反应制取燃气的系统，包括混合器、热交换器和气化反应器，其特征在于，所述混合器设置有电厂烟气进口，低温气化剂出口，以及用于空气或O₂进入的补充气体进口；所述热交换器设置有高温燃气进口、低温燃气出口、低温气化剂进口和高温气化剂出口，所述气化反应器设置有高温气化剂进口、碳基固体燃料进口和高温燃气出口；所述混合器设置的低温气化剂出口与热交换器设置的低温气化剂进口连通，所述热交换器设置的高温气化剂出口与气化反应器设置的高温气化剂进口连通，所述气化反应器设置的高温燃气出口与热交换器设置的高温燃气进口连通。该系统设计简单，可利用电厂弃用的电厂烟气生产燃气供客户使用，实现了电厂烟气的资源化利用，增加了电厂的利润，增强了企业的竞争力。

进一步而言，混合器可选用静态气体混合器等，使气体混合均匀。

进一步而言，热交换器可选用管式换热器等，使高温燃气热量通过热交换器传递给低温气化剂。

进一步而言，气化反应器可选用气流床反应器等，使碳基固体燃料快速气化为燃气。

一种电厂烟气与碳基固体燃料反应制取燃气的方法，其特征在于，使用如上所述的电厂烟气与碳基固体燃料反应制取燃气的系统，所述方法包括以下步骤：

1)电厂烟气和补充气体分别通过电厂烟气进口和补充气体进口进入混合器混合形成低温气化剂，所述低温气化剂通过低温气化剂出口离开混合器并通过低温气化剂进口进入热交换器中以升高其温度；

2)所述低温气化剂在热交换器中升温成为高温气化剂，所述高温气化剂通过高温气化剂出口离开热交换器并通过高温气化剂进口进入气化反应器中准备与碳基固体燃料发生反应；

3)碳基固体燃料通过碳基固体燃料进口进入气化反应器中与所述高温气化剂发生化学反应生成高温燃气，所述高温燃气通过高温燃气出口离开气化反应器并通过高温燃气进口进入热交换器中以降低温度；