[发明专利]一种为燃烧前CO2捕集系统供应蒸汽的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于洁净煤发电和CO₂捕集技术领域，具体涉及一种为燃烧前CO₂捕集系统供应蒸汽的装置及方法。

背景技术

采取实际行动削减CO₂等温室气体的排放已经在国际社会达成共识。在众多的CO₂减排方案中，在燃煤火电厂进行CO₂捕集和封存是最具有潜力的大规模减排CO₂技术。目前的CO₂捕集技术路线主要包括燃烧后捕集、富氧燃烧和燃烧前捕集技术。其中燃烧前捕集技术是一种基于IGCC(整体煤气化联合循环)的新型CO₂捕集技术。IGCC集成了煤气化和燃气—蒸汽联合循环，是一种新型的清洁高效的发电技术。在IGCC电厂中进行燃烧前CO₂捕集具有三方面的优势：第一，IGCC发电系统本身具有很高的发电效率，并且随着技术的进步，发电效率仍然有很大的提升空间，因此IGCC电厂对CO₂捕集带来的系统发电效率下降的承受力较强；第二，在IGCC发电系统中，首先要将煤转化成合成气，这就可以进而通过水-气变换反应将合成气中的CO转化成CO₂，方便于进行燃烧前CO₂捕集。由于在燃烧前就将CO₂分离，避免了由于燃烧而参入大量空气，进行CO₂分离时，所需处理的工艺气中的CO₂浓度大，可达35-45％，整体流量大大减小，有利于降低分离系统的热再生能耗；第三，IGCC电厂中通常包含一个气化炉蒸汽系统和一个三压再热余热锅炉蒸汽系统，可以抽取蒸汽的点较多，这就方便于为CO₂捕集系统所需蒸汽进行参数匹配和优化，提高全厂的热能利用效率。

发明内容

为了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为燃烧前CO₂捕集系统供应蒸汽的装置及方法，该装置可为燃烧前CO₂捕集系统提供充足和参数稳定的中压和低压蒸汽，蒸汽参数匹配合理，跟随CO₂捕集系统的不同负荷，蒸汽流量调节灵活方便，对于降低CO₂捕集能耗，实现洁净煤发电装置的低碳排放具有重要意义。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种为燃烧前CO₂捕集系统供应蒸汽的装置，所述装置为IGCC发电系统中增加的CO₂捕集旁路提供水-气变换反应所需的加湿蒸汽和吸收剂热再生所需的加热蒸汽；包括气化炉1，气化炉1煤气出口与煤气冷却器3相连，煤气冷却器3出口与燃气轮机系统21相连，燃气轮机系统21排气出口与余热锅炉7烟气进口相连，余热锅炉烟气出口连通大气；汽轮机中低压缸9排汽口与凝汽器10相连，凝汽器10出口连接凝结水泵11入口，凝结水泵11出口与低压蒸汽系统6连接，低压蒸汽系统6蒸汽出口与汽轮机中低压缸9补汽口相连；中压给水泵17入口与低压蒸汽系统6相连，出口与中压蒸汽系统5相连，中压蒸汽系统5蒸汽出口连接蒸汽轮机中低压缸9入口，高压给水泵18入口与低压蒸汽系统6相连，出口与高压蒸汽系统4相连，高压蒸汽系统4蒸汽出口连接汽轮机高压缸8入口，汽轮机高压缸8出口连接中压蒸汽系统5；气化炉给水泵19入口与低压蒸汽系统6相连，出口连接气化炉汽包2，气化炉汽包2连接气化炉1内受热管道和煤气冷却器3；气化炉汽包2蒸汽出口连接中压蒸汽系统5；煤气冷却器3煤气出口旁路连接水-气变换反应装置22，水-气变换反应装置22反应气出口连接酸气脱除和后处理装置23，酸气脱除和后处理装置23脱碳气出口连接燃气轮机系统21；气化炉汽包2出口通过支路管道20与水-气变换反应装置22的加湿入口相连；在低压蒸汽系统6与汽轮机中低压缸9相连的低压过热蒸汽管道上，设置支路低压抽汽管道12连接至喷水减温器13，喷水减温器13出口与低压辅助蒸汽联箱14连接，低压辅助蒸汽联箱14与酸气脱除和后处理装置23中的加热器连接，酸气脱除和后处理装置23中的加热器出口连接引射器16，引射器16出口连接回水泵15，回水泵15出口连接低压蒸汽系统6。

所述供水-气变换反应所需的加湿蒸汽为利用气化炉1的汽水系统产生饱和蒸汽作为燃烧前CO2捕集流程中的水-气变换反应环节加湿蒸汽。

所述吸收剂热再生所需的加热蒸汽为利用余热锅炉低压过热蒸汽和从汽轮机抽取的低压蒸汽经过喷水减温后作为吸收剂热再生用加热蒸汽。