[实用新型]一种超临界二氧化碳发电耦合煤炭气化系统

说明书

本实用新型提供一种超临界二氧化碳发电耦合煤炭气化系统及方法，该包括超临界二氧化碳发电系统和超临界二氧化碳煤炭气化系统。其中超临界二氧化碳发电系统包括压缩机、透平、发电机、高压储罐、低压储罐、燃烧室换热器、回热器和预冷器，超临界二氧化碳煤炭气化系统包括粉煤加压装置、气化炉、燃烧室和净化器；本实用新型系统及方法能够将超临界二氧化碳作为气化剂用于煤炭气化，并将气化后的煤气用于超临界二氧化碳发电。

技术领域

本实用新型涉及超临界二氧化碳发电和煤炭气化领域，具体为一种超临界二氧化碳发电耦合煤炭气化系统。

背景技术

煤炭气化是指在气化炉内，煤在高温下与气化剂反应，生成煤气的过程。煤炭气化过程的基本条件是：气化炉、气化原料和气化剂。气化炉是煤炭气化的核心设备，气化剂为氧气或空气以及水蒸气等。煤气化工艺是煤化工、IGCC、煤炭间接液化等的基础，煤经过气化后制得合成气，有效成分为CO、H₂和CH₄，用于化工合成或者燃烧发电。现有的气化工艺大多为自热式气化，即气化过程中不需要外界供热，煤与水蒸气进行吸热反应所消耗的热量，是由煤与氧进行的放热反应所提供的，因此在煤气中有相当量的二氧化碳存在。尤其是对于水煤浆气化，由于水煤浆浓度通常低于65％,即35％以上为水，系统耗水量大，且在气化炉中水的气化需要吸收大量的热，为维持气化操作稳定运行，相当量的碳与氧气反应生成二氧化碳，放出热量。在后续的煤气净化过程中，二氧化碳被洗涤分离出来，目前这些二氧化碳在化肥企业可以部分得到利用，其它企业大多作为废气直接排放，不但增加了碳排放，而且还浪费了碳资源。

二氧化碳在高温下可以与碳反应，因此可以作为气化剂用于煤气化，可将二氧化碳部分替代甚至全部替代水蒸气，既实现了二氧化碳的利用，又能够减少水的用量，同时实现节水，同时可以减少气化废水处理量。

因此，如果能够开发出一种新的煤气化系统，该系统可以利用超临界二氧化碳作为气化剂用于煤气化过程，则必然会对我国的传统的煤气化工艺，尤其是对于干旱缺水地区的煤气化工艺带来巨大影响。气化后的煤气与氧气混合后燃烧的高温二氧化碳通入透平中做功，带动发电机发电，将超临界二氧化碳发电和超临界二氧化碳煤炭气化进行合理的耦合。目前已公开的报道中，如中国专利CN 101381629 A公布了一种二氧化碳减排干粉煤气化炉，气化剂仍以水和氧气为主，二氧化碳作为补充气化剂，中国专利CN 103468320 A公布了一种二氧化碳煤浆的制备与气化系统，将液态的二氧化碳与煤混合制成煤浆，送入气化炉气化。还未曾有将超临界二氧化碳作为气化剂用于煤炭气化的报道。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种超临界二氧化碳发电耦合煤炭气化系统，可以利用超临界二氧化碳布雷顿循化发电，还能够以超临界二氧化碳为气化剂进行煤炭气化，实现二氧化碳的利用，减少蒸汽、氧气等传统气化剂的使用。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

所述的一种超临界二氧化碳发电耦合煤炭气化系统，包括超临界二氧化碳发电系统和超临界二氧化碳煤炭气化系统。其中超临界二氧化碳发电系统包括压缩机、透平、发电机、高压储罐、低压储罐、燃烧室换热器、回热器和预冷器，超临界二氧化碳煤炭气化系统包括粉煤加压装置、气化炉、燃烧室、净化器。压缩机、透平和发电机通过联轴器连接。压缩机出口与高压储罐入口相连通，高压储罐一个出口与回热器的低温介质入口相连通，回热器低温介质出口与燃烧室换热器相连通，燃烧室换热器与气化炉的气化剂入口相连通，高压储罐的另一个出口与粉煤加压装置入口相连通，粉煤加压装置出口与气化炉的气化原料入口相连通，气化炉气体出口与燃烧室的燃气入口相连通，燃烧室的烟气出口与净化器入口相连通，净化器出口与透平的入口相连通，透平的出口与回热器的高温介质入口相连通，回热器的高温介质出口与预冷器的高温介质入口相连通，预冷器的高温介质出口与低压储罐入口相连通，低压储罐的出口与压缩机入口相连通。

粉煤通入粉煤加压装置，氧气通入燃烧室，气化炉底部排出灰渣，净化器的底部排出飞灰，低压储罐底部排出系统内的水和多余的二氧化碳。