[发明专利]一种带CO2

说明书

本发明提供一种带COsubgt;2/subgt;捕集的整体煤气化燃料电池发电系统，利用气化炉将煤粉、氧气、二氧化碳和蒸汽生成合成气，之后利用除尘装置、水汽变换装置、脱硫装置进行除尘提纯，得到含有Hsubgt;2/subgt;、CO和CHsubgt;4/subgt;的合成气，再利用燃料加湿器提高合成气中水的含量，之后利用第一换热器提高合成气的温度，之后将该合成气输入高温燃料电池的阳极作为燃料使用，同时，将空分装置和纯氧燃烧器中的氧气通入高温燃料电池的阴极，燃料和氧化剂进行电化学反应产生直流电并输出；本发明通过采用氧气作为燃料电池阴极的氧化剂，提高了燃料电池堆的性能，降低了燃烧后捕集COsubgt;2/subgt;的能耗，发电效率可以达到50％以上，从而能够实现煤炭资源的清洁高效低碳利用。

技术领域

本发明属于发电技术领域，尤其涉及一种带CO₂捕集的整体煤气化燃料电池系统。

背景技术

煤炭是我国最重要的一次能源，煤炭在我国能源结构中的基础地位在相当长时期内不会改变。近年来，随着我国能源形势日益严峻及环保压力持续加大，对降低二氧化碳排放、清洁高效利用煤炭资源的需求越来越迫切，煤炭清洁高效利用技术创新是我国《能源技术革命创新行动计划（2016-2030）》的重要内容。煤制合成气是一种低成本的煤炭清洁高效利用的方式，合成气进一步通过燃料电池高效发电，可以实现清洁高效灵活的煤基发电多联产，是煤基发电的根本性变革，成为21世纪各国竞相研究的热点。

在整体煤气化联合循环发电（IGCC）的基础上发展的煤气化燃料电池发电技术（IGFC），可实现煤基发电由单纯热力循环发电向电化学和热力循环复合发电的技术跨越，大幅提高煤电效率，在高效发电的同时能够实现污染物近零排放和负荷快速响应，被视作未来最有发展前景的近零排放煤气化发电技术。

高温燃料电池包括：熔融碳酸盐燃料电池（Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC）和固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell, SOFC）。对于MCFC，由于需要CO₂和空气中的氧气作为氧化剂，CO₂和氧气在MCFC阴极催化转化为CO₃^2－，CO₃^2－通过电解质层到达阳极与H₂和CO反应生成水和CO₂，这一过程能够利用燃煤电厂烟气中的CO₂，将CO₂浓缩达到CO₂富集而捕获的目的。对于SOFC，阴极采用空气，阳极采用碳氢燃料，实现了燃料和氧化剂的分离，在阳极可实现CO₂的富集。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带CO2捕集的整体煤气化燃料电池发电系统，解决了现有的CO₂捕集能耗高、效率低的问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种带CO₂捕集的整体煤气化燃料电池发电系统，包括空分装置、煤粉输送装置、气化炉、余热回收装置、除尘装置、水汽变换装置、脱硫装置、燃料加湿器、高温燃料电池、纯氧燃烧器、换热器、气液分离罐和CO₂提纯装置，其中，空分装置的入口接入空气，空分装置上的第一氧气出口与气化炉的氧气入口连接；

煤粉输送装置上的CO₂入口接入CO₂，煤粉输送装置的煤粉入口通入煤粉，煤粉输送装置的出口与气化炉上的煤粉入口；

气化炉的合成气出口连接余热回收装置的合成气入口，余热回收装置上的第一蒸汽出口接气化炉的蒸汽入口；

余热回收装置的合成气出口依次接除尘装置、水汽变换装置、脱硫装置、燃料加湿器、换热器和高温燃料电池的阳极，高温燃料电池阳极的尾气与纯氧燃烧器的燃料入口连接，高温燃料电池对外输出电能；