[实用新型]一种水煤气化燃料电池发电系统

说明书

本实用新型公开了一种水煤气化燃料电池发电系统，包括煤气合成单元、燃料电池单元和蒸汽发电单元；煤气合成单元包括煤处理单元、气化炉、合成气低温净化装置和气源；燃料电池单元包括合成气预热器、氧气预热器和燃料电池；蒸汽发电单元包括尾气燃烧炉、蒸汽涡轮、蒸汽冷凝器、高速发电机、给水泵和除氧器。该系统将合成气经过低温净化和预热之后输入阳极发电，利用气化和低温净化中的显热蒸汽发电，系统循环效率提高；还利用了燃料电池的尾气燃烧产生的热量，一方面将尾气燃烧产生的高温烟气通入氧气预热器和合成气预热器进行换热；另一方面利用该热量对蒸汽发电中产生的冷凝水加热，使冷凝水转化为蒸汽循环使用。

技术领域

本实用新型涉及发电领域，尤其涉及一种水煤气化燃料电池发电系统。

背景技术

煤基化工-动力多联产系统相对于传统的煤化工和煤电行业，能够通过系统集成实现煤炭资源的综合梯级利用，从而克服传统煤化工单产系统过于追求产品转化率而导致的化工合成过程损失较大的缺陷，实现系统整体能源利用效率的提高；另外多联产系统在其工艺流程中可以实现CO₂的富集，从而降低CO₂的捕集能耗，这也能够有效克服传统的碳捕集与封存技术捕集能耗过高的缺陷甲醇作为重要的基础化工原料，可以用于合成烯烃、醚、酯等化工产品；还可以用作替代燃料用于甲醇燃料汽车等，而天然气也是重要的战略资源，广泛应用于居民生活用燃气，天然气动力汽车等。

由于我国是富煤炭、贫油气、可再生能源总量有限的国家，且在我国的煤炭储量中劣质煤占总储量的80％以上，煤化工在我国化学工业中将占有越来越重要的地位。煤气化生产的合成气是制备合成氨、甲醇、液体燃料、天然气等多种产品的原料，煤气化工艺技术的进步带动着煤化工技术的整体发展，可以保证以煤为原料生产合成气制作下游产品的可靠性和稳定性，发展煤制替代燃料技术能够有效保障我国的能源供应安全。

煤气化是一个热化学过程。以煤或煤焦为原料，以氧气(空气、富氧或纯氧)、水蒸气或氢气等作气化剂，在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料的过程。煤气化是煤化工的“龙头”，也是煤化工的基础。煤气化工艺是生产合成气产品的主要途径之一，通过气化过程将固态的煤转化成气态的合成气，同时副产蒸汽、焦油、灰渣等副产品。

煤气化燃料电池发电系统固体氧化物燃料电池(SOFC)的燃料适用性广、运行温度高、发电效率高、清洁无污染，可以利用煤气化制得的合成气为燃料进行高效发电，并将电堆的高温环境和煤气化制备过程的高温环境结合，提高系统的综合利用效率，减少损失。但现有的煤气化燃料电池发电系统设计不够合理，循环效率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种水煤气化燃料电池发电系统，来解决现有煤气化燃料电池发电系统循环效率低的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种水煤气化燃料电池发电系统，包括煤气合成单元，还包括燃料电池单元和蒸汽发电单元；

所述煤气合成单元包括煤处理单元、气化炉、合成气低温净化装置、气源；

所述燃料电池单元包括合成气预热器、氧气预热器和燃料电池；

所述蒸汽发电单元包括尾气燃烧炉、蒸汽涡轮、蒸汽冷凝器、高速发电机和给水泵；

所述煤处理单元的干煤粉出口、气源的氧气出口以及给水泵的水出口均连接所述气化炉的合成气反应入口，所述气化炉的合成气出口连接所述合成气低温净化装置的合成气入口，所述合成气低温净化装置的合成气出口连接所述合成气预热器的合成气入口，所述合成气预热器的合成气出口连接所述燃料电池的阳极入口；

所述气源的氧气出口还连接所述氧气预热器的氧气入口，所述氧气预热器的氧气出口连接所述燃料电池的阴极入口；