[发明专利]零碳排放的煤气化热电联供工艺

说明书

本发明提供零碳排放的煤气化热电联供工艺，加压空气进入空分装置，液氧用于燃烧发电，液氮膨胀汽化发电；带压输送的煤粉和高压氧气进入气化炉气化，生成高温燃气，换热净化后送往发电系统；与换热后高压燃气与氧气和循环水蒸气共同进入燃气轮机燃烧推动压气机和发电机高速旋转，压气机压缩空气到0.5‑0.8MPa，发电机产生电力；高温燃烧生产蒸汽，部分用作循环水蒸气，部分用作供热；换热后烟气再与液氧和液氮换热冷却，冷却后烟气脱水和蒸馏分离CO₂，部分水加压返回生成高压蒸汽循环用于燃气轮机燃烧控温，CO₂产品外售。

1.技术领域

本发明提供零碳排放的煤气化热电联供工艺，属于煤化工领域。

2.背景技术

煤炭是价格便宜但是污染和CO₂排放都很高的能源，开发煤炭高效清洁低碳化利用技术一直是世界各国政府与产业共同努力的目标。

IGCC(Integrated Gasification Combined Cycle)即整体煤气化联合循环发电系统，是把洁净的煤气化技术与高效的燃气──蒸汽联合循环发电系统结合起来，先把煤气化，然后推动燃机做功，同时配备汽轮机余热发电，也就是“用煤做原料的燃气电厂”。在目前技术水平下，IGCC发电的净效率可达43％～45％，今后可望达到更高；而污染物的排放量仅为常规燃煤电站的1/10，脱硫效率可达99％，二氧化硫排放在25mg/Nm³左右，远低于排放标准200mg/Nm³，氮氧化物排放只有常规电站的15％～20％，耗水只有常规电站的1/2～1/3。因此与传统煤电技术相比，IGCC将煤气化和燃气－蒸汽联合循环发电技术集成具有发电效率高、污染物排放低，二氧化碳捕集成本低等优势，是目前国际上被验证的、能够工业化的、最具发展前景的清洁高效煤电技术。

传统IGCC由两部分组成，即煤的气化与净化部分和燃气-蒸汽联合循环发电部分。第一部分的主要设备有气化炉、空分装置、煤气净化设备(包括硫的回收装置)；第二部分的主要设备有燃气轮机发电系统、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统。一般的IGCC工艺过程为：煤经气化成为中低热值煤气，经过净化，除去煤气中的硫化物、氯化物、粉尘、重金属等污染物，变为清洁的气体燃料，然后送入燃气轮机的燃烧室燃烧，驱动燃气透平压缩气体和发电，燃气轮机排气进入余热锅炉加热给水，产生过热蒸汽驱动蒸汽轮机做功，最后烟气超低排放。目前在全球范围内，除美国、荷兰、西班牙、日本等国家已建成的5座IGCC 电站，中国华能天津IGCC示范电站是全球第6座IGCC电站，美国印地安纳州的Edwardsport 电站是全球第7座IGCC电站，美国密西西比州的kemper电站为在建的第八座IGCC电站。另外还有近20座用于多联产的IGCC装置。但现有IGCC技术存在着着进一步提高压气机压缩比困难、流程复杂、CO₂捕集利用成本高、高耗水、发电效率有待进一步提高、排烟温度高、NOx减量困难、热电联供调节幅度小、投资高等缺陷。

3.发明内容

本发明的目的就是为了克服传统IGCC技术存在的不足而提供零碳排放的煤气化热电联供工艺，既解决现有IGCC技术高耗水和发电效率低难题；又可大幅度降低压气机的负荷、实现低成本CO₂捕集利用、无NOx排放和常温排烟，大幅度提高发电效率；还可简化流程、降低投资，提高热电联供的调节范围。

本发明的技术方案：