[实用新型]一种CO2液化过程与深冷空分耦合的IGFC发电系统

说明书

本实用新型提供的一种CO₂液化过程与深冷空分耦合的IGFC发电系统，包括备煤单元、气化炉、废热锅炉、循环气压缩机、除尘脱硫单元、引射器、燃料电池、纯氧燃烧器、燃气透平、阴极空气压缩机、阴极回热器、空气透平、余热锅炉、主空压机、空分冷凝器、主冷换热器、膨胀透平、低压精馏塔和氧气机；该系统通过将CO₂液化过程与深冷空分进行耦合，使得IGFC发电系统省去了CO₂液化过程所需得制冷设备，简化了流程，减少了设备投资与运行成本；同时，实现了能量的优化利用，可提高IGFC系统发电效率。

技术领域

本实用新型属于洁净煤发电技术领域，具体涉及一种CO₂液化过程与深冷空分耦合的IGFC发电系统。

背景技术

整体煤气化燃料电池IGFC发电系统是将煤气化发电与高温燃料电池结合的发电系统，其能源转化效率不受卡诺循环效率的限制，能大幅提高煤电效率，易于实现污染物及二氧化碳近零排放，是洁净煤发电技术的一个重要发展方向。

IGFC系统通常由煤气化、深冷空分、煤气净化、燃料电池、余热锅炉、汽轮机、CO₂液化等设备或子系统组成。其中，深冷空分系统主要作用是制取煤气化过程所需要的工业纯氧，除此之外，燃料电池尾气的催化燃烧过程以及硫回收等过程均需要一定量的纯氧。CO₂液化过程也需要冷量，从而实现IGFC系统中捕集出的气态CO₂向液态CO₂的转变,导致该系统总体能耗较高。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种CO₂液化过程与深冷空分耦合的IGFC发电系统，解决了现有的IGFC系统中总体能耗较高的缺陷。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型提供的一种CO₂液化过程与深冷空分耦合的IGFC发电系统，包括备煤单元、气化炉、废热锅炉、循环气压缩机、引射器、燃料电池、纯氧燃烧器、燃气透平、阴极空气压缩机、阴极回热器、空气透平、余热锅炉、主空压机、空分冷凝器、主冷换热器、膨胀透平、低压精馏塔和氧气机，备煤单元的干煤粉出口连接气化炉的入口，气化炉顶部的高温粗合成气出口连接废热锅炉的入口；

废热锅炉的粗合成气出口分为两路，一路连接循环气压缩机的入口，循环气压缩机的出口连接废热锅炉的入口；另一路连接引射器的入口，引射燃料电池阳极出口的部分尾气；

引射器的合成气出口连接燃料电池的阳极入口，燃料电池的阳极出口连接纯氧燃烧器的入口，纯氧燃烧器的燃烧尾气出口连接燃气透平的入口，燃料透平的尾气出口连接余热锅炉的入口，余热锅炉的该部分尾气连接CO₂冷凝器的入口，CO₂冷凝器的出口连接液态二氧化碳储罐；

阴极空气压缩机的出口连接阴极回热器的冷侧入口，阴极回热器的冷侧出口连接燃料电池的阴极入口，燃料电池的阴极出口连接阴极回热器的热侧入口，阴极回热器的热侧出口连接余热锅炉的入口；

主空压机的出口经过空分冷凝器连接主冷换热器的入口，主冷换热器的出口经过膨胀透平连接低压精馏塔，低压精馏塔的底部液氧出口连接CO₂冷凝器冷侧入口，CO₂冷凝器的冷侧出口经过主冷换热器的热侧出口连接氧气机的入口。

优选地，废热锅炉的粗合成气出口连接有除尘单元，除尘单元的出口分为两路，一路连接循环气压缩机的入口，另一路连接除尘脱硫单元的入口。

优选地，燃气透平的燃烧尾气出口连接余热锅炉的入口，余热锅炉中该部分燃烧尾气的出口还设置有一个支路，该支路连接有二氧化碳压缩机，二氧化碳压缩机的出口连接气化炉的入口。