[实用新型]一种煤和生物质共气化制氢发电的系统

说明书

本实用新型公开了一种煤和生物质共气化制氢发电的系统，包括：加压气化炉；空分装置，分别与加压气化炉和燃料电池相连接，用于向加压气化炉和燃料电池输送氧气；急冷装置，与加压气化炉相连接，用于对加压气化炉中合成的煤气进行急冷处理；净化装置，与急冷装置相连接，用于脱除煤气中的杂质；重整装置，与净化装置相连接，用于煤气与水蒸气发生重整反应生成合成气；粗脱装置，与重整装置相连接，用于脱除合成气中的杂质；精脱装置，与粗脱装置相连接，用于脱除二氧化碳，得到氢气；燃料电池，与精脱装置相连接，用于氢气和氧气发生化学反应生成水，并产生电能。本实用新型工艺成熟、经济可行、负碳排放。

技术领域

本实用新型涉及煤制氢和燃料电池技术领域，尤其涉及一种煤和生物质共气化制氢发电的系统。

背景技术

与传统化石能源制氢相比，可再生能源制氢的成本较高。中国以煤炭为主的资源禀赋决定，煤制氢仍然是当前阶段氢气制取的重要途径。煤制氢工艺的流程为，原料煤及石灰石等原料经过粉煤或水煤浆制备单元制成合格的粉煤或水煤浆后，与空分装置提供的氧气一起进入气化炉，发生部分氧化反应，反应生成的粗合成气主要组成为氢气、一氧化碳和二氧化碳。粗合成气经急冷和洗涤后，进入一氧化碳变换单元发生变换反应，反应使大部分一氧化碳与水蒸气反应变换为二氧化碳和氢气，经过废热回收及冷却洗涤后进入低温甲醇洗单元，变换气在低温甲醇洗单元脱除所含的硫(主要以硫化氢形式存在)和二氧化碳后，进入甲烷化或PSA系统进行精制，制得合格的工业氢气产品后外送。

传统的煤制氢工艺中变换、酸脱和精制单元投资较高，生产高纯氢时，装置中有效气的利用率只能达到88％左右，且氢气外送成本较高。更重要的是，煤制氢过程产生大量二氧化碳排放，制备的氢气属于灰氢，有悖于当前碳达峰碳中和背景下对氢能的使用规划。

实用新型内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种工艺成熟、经济可行、负碳排放的煤和生物质共气化制氢发电的系统。

本实用新型提供的一种煤和生物质共气化制氢发电的系统，包括加压气化炉、空分装置、急冷装置、净化装置、重整装置、粗脱装置、精脱装置和燃料电池；其中，

所述空分装置，分别与所述加压气化炉和燃料电池相连接，用于将空气分离为氮气和氧气，并向所述加压气化炉和燃料电池输送氧气；

所述急冷装置，与所述加压气化炉相连接，用于对所述加压气化炉中合成的煤气进行急冷处理；

所述净化装置，与所述急冷装置相连接，用于脱除煤气中的杂质；

所述重整装置，与所述净化装置相连接，用于煤气与水蒸气发生重整反应生成合成气；

所述粗脱装置，与所述重整装置相连接，包括分子筛，用于脱除合成气中的杂质；

所述精脱装置，与所述粗脱装置相连接，包括复合膜，用于脱除二氧化碳，得到氢气；

所述燃料电池，与所述精脱装置相连接，用于氢气和氧气发生化学反应生成水，并产生电能。

进一步的，系统还包括破碎装置和压气机；所述破碎装置与加压气化炉相连接，用于破碎生物质并将其输送至所述加压气化炉；所述压气机与空分装置相连接，用于压缩空气并将其输送至所述空分装置。

进一步的，所述燃料电池与急冷装置相连接，用于将水输送至所述急冷装置作为冷却媒介；所述急冷装置分别与所述加压气化炉和重整装置相连接，用于将水受热后形成的水蒸气分别输送至所述加压气化炉和重整装置。

进一步的，所述燃料电池为质子交换膜燃料电池。

相对于现有技术而言，本实用新型的有益效果是：