[发明专利]光热式煤炭超临界水气化氢热电联产系统及工作方法

说明书

本发明公开了一种光热式煤炭超临界水气化氢热电联产系统及工作方法，该系统包括超临界水气化反应系统、氢气制备与提纯系统、联合循环发电系统、供热系统与太阳能集热系统。本发明基于能量梯级利用原理，将煤炭化学能与太阳能转化为用户需求的氢能、电能与热能，可以实现氢‑热‑电负荷的灵活分配；通过合理布置换热网络，充分回收气化产物、合成气与燃烧烟气余热，有效降低了系统中的能量损失，提高了系统效率；采用太阳能聚热作为气化反应与蒸汽重整反应的热源，避免了额外污染的产生；通过重整反应与两级水气变换反应，有效提高了系统氢气产率。本发明实现了煤炭清洁高效转化，可以满足用户对于氢‑热‑电负荷的需求。

技术领域

本发明涉及能源清洁高效转化利用技术领域，涉及一种光热式煤炭超临界水气化氢热电联产系统及工作方法。

背景技术

我国是当今世界最大的煤炭生产国以及消费国，以煤炭为主的能源结构在短期内难以改变。目前煤炭的主要利用方式仍然以气相燃烧为主，容易导致严重的环境污染问题，而污染物处理提高了燃煤电站的建设与运行成本。因此，发展清洁高效的新型煤炭转化技术对于我国能源转型具有重大意义。

煤炭超临界水气化技术是一种煤炭清洁高效转化技术，可以将煤炭中的有机物在超临界水氛围中转化为以氢气和二氧化碳为主的合成气，氮、硫、磷、汞等元素则以无机盐的形式沉积于反应器中，易于实现污染物分离，具有制氢效率高、污染小、原料适应性强等优势。

目前基于超临界水气化技术的热力系统主要以制氢或发电为单一目标，未能实现能量的梯级利用，系统中存在较多的余热损失；采用热源主要以燃煤、燃气等化石能源为主，造成了额外的环境污染；气化产物中含有较多的甲烷、一氧化碳等副产品，氢气产率较低。因此，需要设计一套新型能量综合利用系统，以充分发挥煤炭超临界水气化清洁、高效的技术优势。

发明内容

为克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种光热式煤炭超临界水气化氢热电联产系统及工作方法，所述系统符合能量梯级利用原理，将煤炭化学能与太阳能转化为用户需求的氢能、电能与热能，可以实现氢-热-电负荷的灵活分配；通过合理布置换热网络，充分回收气化产物、合成气与燃烧烟气余热，有效降低了系统中的能量损失，提高了系统效率；采用太阳能聚热作为气化反应与蒸汽重整反应的热源，避免了额外污染的产生；通过重整反应与两级水气变换反应，提高了系统整体氢气产率。本发明实现了煤炭清洁高效转化，可以满足用户对于氢-热-电负荷的需求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种光热式煤炭超临界水气化氢热电联产系统，包括超临界水气化反应系统、氢气制备与提纯系统、联合循环发电系统、供热系统和太阳能集热系统；