[实用新型]集成氧离子传输膜富氧燃烧法捕集CO2 的IGCC 系统

说明书

技术领域

本实用新型属于富氧燃烧法捕集CO₂的IGCC发电技术领域，特别涉及一种集成氧离子传输膜富氧燃烧法捕集CO₂的IGCC系统。 

背景技术

目前，由于动力系统CO₂排放导致的温室效应越来越严重，因而CO₂的捕获、封存以及利用成为目前国内外研究的热点。当前捕获CO₂的方法主要有燃烧前捕集、富氧燃烧法和燃烧后捕集，其中只有富氧燃烧法能够做到真正的CO₂的零排放。IGCC电站（Integrated Gasification Combined Cycle，即整体煤气化联合循环）被誉为世界上最洁净的燃煤电站，富氧燃烧法是指用O₂/CO₂的混合物代替空气作为氧化剂，与经过气化、净化的煤气一同在燃烧室中进行燃烧，其燃烧产物主要为H₂O和CO₂，可直接进行分离，大幅度降低了CO₂捕集过程中的能耗。在富氧燃烧系统中，由于氧气的需求量较大，空分单元的能耗大幅度增加，最终导致系统效率下降。OTM（Oxygen ion Transfer Membrane，即氧离子传输膜）作为一种新型的低能耗空分技术，对降低IGCC电站的发电成本和提高系统效率具有重要意义。本实用新型提出集成OTM富氧燃烧法捕集CO₂的IGCC系统方案，降低了空气分离单元的能耗，在实现CO₂零排放的同时尽可能提高系统效率。 

发明内容

本实用新型提供了一种集成氧离子传输膜富氧燃烧法捕集CO₂的IGCC系统，以采用深冷空分技术的富氧燃烧法捕集CO₂的IGCC系统为基础，提出集成方案：集成氧离子传输膜（OTM）、煤气化单元、净化单元、燃气轮机、余热锅 炉、蒸汽轮机单元以及CO₂回收单元，组成CO₂零排放IGCC系统，以解决传统富氧燃烧法捕集CO₂的IGCC系统低效率的问题，实现低能耗回收CO₂并保持系统的高效性。 

本实用新型采用的技术方案为： 

空气压缩机依次与第一换热器、第二换热器、第三换热器串联后接入OTM单元的原料侧；OTM单元的原料侧出口与膨胀机串联后接入余热锅炉进行余热回收；OTM单元的渗透侧出口与第二换热器、第四换热器串联后分为两路，分别接入第一氧气压缩机和第二氧气压缩机的入口端； 

第二氧气压缩机依次与煤气化单元、煤气冷却器、除尘单元、酸气脱除单元串联后接入燃气轮机的燃烧室；第一氧气压缩机的出口端接入燃气轮机的燃烧室；燃气轮机的燃烧室的出口端与燃气透平串联后接入余热锅炉； 

余热锅炉经过余热回收后的贫氧空气直接排入大气，余热锅炉的烟气出口与冷凝器连接，余热锅炉的烟气送入冷凝器冷却分离出水后，得到的干燥高纯度的CO₂分为两路，一路进入压缩液化单元压缩液化成为液态二氧化碳进行储存，另一路接入二氧化碳压缩机后分别送入燃气轮机的燃烧室和燃气透平。 

所述余热锅炉的一个出口与汽轮机连接，汽轮机的出口再依次与凝汽器、水泵连接，并接回余热锅炉；凝汽器出口的给水经水泵加压后进入余热锅炉，成为高温高压的蒸汽进入汽轮机做功，汽轮机出口的排汽依次通过凝汽器、水泵进行再循环。 

所述OTM单元包括原料侧和渗透侧，由氧离子传输膜分隔；OTM单元原料侧进气为高温高压空气，出口为贫氧空气；渗透侧出口为纯氧；氧离子传输膜为只能渗透氧气的致密、选择性渗透膜，以达到分离提取纯氧的效果；OTM单元的工作温度为700℃-1000℃。 

所述燃气透平与第一发电机连接，并驱动其发电。 

所述汽轮机与第二发电机连接，并驱动其发电。 

本实用新型的有益效果为：