[实用新型]CO2近零排放的整体煤气化燃料电池发电系统

说明书

CO₂近零排放的整体煤气化燃料电池系统，本实用新型系统在基于高温燃料电池的煤气化燃料电池发电系统中实现了CO₂捕集，能够使得系统的CO₂的排放量降低95％以上，大大提高了煤气化燃料电池发电系统的环保特性，同时通过阳极出口气体的回收，提高系统的燃料利用率和发电效率，发电效率达到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

本实用新型属于发电技术领域，尤其涉及一种CO₂近零排放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。

燃料电池中的高温燃料电池，包括熔融碳酸盐燃料电池(Molten Carbonate FuelCell,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。因此，在IGFC系统的基础上进一步实现CO₂捕集，有利于推动低碳经济的发展。在我国当前能源新形势下，发展高效、低碳、清洁、灵活的IGFC发电技术对保障我国能源安全与促进燃煤发电行业的可持续发展具有非常重要的意义。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种CO₂近零排放的整体煤气化燃料电池发电系统，本实用新型在基于高温燃料电池的IGFC中实现了 CO₂捕集，能够使得系统的CO₂的排放量降低95％以上，大大提高了 IGFC系统的环保特性，同时通过阳极出口气体的回收，提高系统的燃料利用率和发电效率，发电效率达到50％以上，从而能够实现煤炭资源的清洁高效低碳利用。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：