[发明专利]一种采用超临界CO2底循环的整体煤气化燃料电池发电系统及方法

权利要求书

1.一种采用超临界CO₂底循环的整体煤气化燃料电池发电系统，其特征在于，包括备煤单元(1)、气化炉(2)、煤气冷却器(3)、循环气压缩机(5)、降温脱硫单元、引射器(16)、燃料电池(17)、阴极空气压缩机(18)、阴极回热器(19)、压缩机(20)、纯氧燃烧器(21)、CO₂燃气透平(22)、回热器(23)、余热锅炉(24)和汽轮机(30)，其中，备煤单元(1)的干煤粉出口、高压氮气管道的出口、纯氧管道出口均连接至气化炉(2)的入口，气化炉(2)的顶部高温粗煤气出口连接煤气冷却器(3)的入口，煤气冷却器(3)的粗煤气出口分为两路，一路连接循环气压缩机(5)的入口，另一路经过降温脱硫单元连接引射器(16)的入口，引射燃料电池(17)阳极出口的部分尾气，引射器(16)的煤气出口连接燃料电池(17)的阳极入口，燃料电池(17)的阳极出口经过压缩机(20)连接纯氧燃烧器(21)的入口，纯氧燃烧器(21)的高温高压气体出口连接CO₂燃气透平(22)的入口；

阴极空气压缩机(18)的出口连接阴极回热器(19)的冷侧入口，阴极回热器(19)的高温空气出口连接燃料电池(17)的阴极入口，燃料电池(17)的阴极出口连接阴极回热器(19)的热侧入口，阴极回热器(19)的热侧出口连接余热锅炉(24)；

余热锅炉(24)的燃烧尾气出口连接CO₂冷却加压装置的入口，CO₂冷却加压装置的超临界CO₂出口连接回热器(23)的冷侧入口。

2.根据权利要求1所述的一种采用超临界CO₂底循环的整体煤气化燃料电池发电系统，其特征在于，CO₂冷却加压装置包括尾气冷凝器(25)、气水分离器(26)、CO₂压缩机(27)、CO₂冷凝器(28)和CO₂加压泵(29)，其中，余热锅炉(24)的燃烧尾气出口连接尾气冷凝器(25)的入口，尾气冷凝器(25)的出口连接气水分离器(26)的入口，气水分离器(26)的顶部气体出口依次连接CO₂压缩机(27)、CO₂冷凝器(28)和CO₂加压泵(29)的入口，CO₂加压泵(29)的出口连接回热器(23)的冷侧入口。

3.根据权利要求1所述的一种采用超临界CO₂底循环的整体煤气化燃料电池发电系统，其特征在于，废热锅炉(3)的粗合成气出口连接有除尘单元(4)，除尘单元(4)的出口分为两路，一路连接循环气压缩机(5)的入口，另一路连接降温脱硫单元的入口。

4.根据权利要求1所述的一种采用超临界CO₂底循环的整体煤气化燃料电池发电系统，其特征在于，降温脱硫单元包括第一气气加热器(6)、水洗塔(7)、第二气气加热器(8)、羰基硫水解反应器(9)和脱硫单元(12)，其中，废热锅炉(3)的粗合成气出口分为两路，一路连接循环气压缩机(5)的入口，另一路连接第一气气加热器(6)的热侧入口，第一气气加热器(6)的热侧出口连接水洗塔(7)的入口；

水洗塔(7)的出口连接第二气气加热器(8)的热侧入口，第二气气加热器(8)的热侧出口连接羰基硫水解反应器(9)的入口，羰基硫水解反应器(9)的出口连接第二气气加热器(8)的冷侧入口，第二气气加热器(8)的冷侧出口连接脱硫单元(12)的入口。

5.根据权利要求4所述的一种CO₂液化过程与深冷空分耦合的IGFC发电系统，其特征在于：第二气气加热器(8)的冷侧出口和脱硫单元(12)之间设置有低温余热回收单元(10)和合成气冷却器(11)，其中，第二气气加热器(8)的冷侧出口连接低温余热回收单元(10)的入口，低温余热回收单元(10)的出口连接合成气冷却器(11)的入口，合成气冷却器(11)的出口连接脱硫单元(12)的入口，脱硫单元(12)的出口连接引射器(16)的入口。