[发明专利]一种利用高温燃料电池阴极尾气气化的IGFC系统及工作方法

说明书

本发明公开了一种利用高温燃料电池阴极尾气气化的IGFC系统及工作方法，高温燃料电池的阴极出口的部分阴极尾气作为氧化剂送入气化炉反应，气化炉顶部产生的高温粗煤气送入废热锅炉，经过废热锅炉回收余热后的粗煤气经过除尘、降温、脱硫、复热等过程后，进入高温燃料电池阳极，进行反应；高温燃料电池阳极出口的尾气送入催化燃烧器与高温燃料电池阴极的其余尾气进行燃烧反应；催化燃烧器产生高温高压气体后，经过燃气透平做功后，送入余热锅炉，燃烧尾气经过降温后排入大气。取消了能耗较高的深冷空分装置，提高了气化炉的冷煤气效率，克服了高温燃料电池阴极尾气余热难以直接回收利用的缺点。

技术领域

本发明属于煤炭发电领域，涉及一种利用高温燃料电池阴极尾气气化的IGFC系统及工作方法。

背景技术

IGFC系统中煤炭气化装置将固态的煤炭转化为清洁的气态煤气，为高温燃料电池间接使用煤炭提供条件。煤炭转化为煤气的冷煤气效率对整个系统的净发电效率尤为重要。通常煤气化过程采用工业纯氧作为气化剂，煤炭和水、工业纯氧在气化装置内发生热解、燃烧、气化等反应过程，产生煤气。但由于制取工业纯氧的深冷空分装置能耗大，使得整个系统的净发电效率较低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种利用高温燃料电池阴极尾气气化的IGFC系统及工作方法，取消了能耗较高的深冷空分装置，提高了气化炉的冷煤气效率，克服了高温燃料电池阴极尾气余热难以直接回收利用的缺点。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种利用高温燃料电池阴极尾气气化的IGFC系统，包括依次连接的备煤单元、气化炉、废热锅炉、第一气气加热器、高温燃料电池、催化燃烧器、燃气透平和余热锅炉；

高温燃料电池的阴极出口分别连接气化炉和催化燃烧器的入口。

优选的，第一气气加热器和高温燃料电池之间设置有引射器。

进一步，引射器入口分别连接第一气气加热器的冷侧出口和高温燃料电池的阳极出口，引射器出口连接高温燃料电池的阳极入口。

进一步，余热锅炉高压蒸汽出口连接有汽轮机，汽轮机中压蒸汽出口与气化炉连接。

再进一步，汽轮机中压蒸汽出口与第一气气加热器冷侧出口连接。

优选的，高温燃料电池连接有阴极回热器，阴极回热器冷侧入口连接空气，冷侧出口连接高温燃料电池阴极入口；阴极回热器热侧入口连接高温燃料电池阴极出口，热侧出口连接气化炉入口。

进一步，阴极回热器冷侧入口连接有空气压缩机。

一种基于上述任意一项利用高温燃料电池阴极尾气气化的IGFC系统的工作方法，包括以下过程：

原煤在备煤单元中经过磨煤等工艺处理后送至气化炉，高温燃料电池的阴极出口的部分阴极尾气送入气化炉反应，气化炉炉底产生炉渣，顶部产生的高温粗煤气送入废热锅炉，经过废热锅炉回收余热后的粗煤气进入第一气气加热器热侧入口，第一气气加热器冷侧出口煤气作为燃料气进入高温燃料电池阳极，进行反应；高温燃料电池阳极出口的尾气送入催化燃烧器进行燃烧反应，产生高温高压气体后，经过燃气透平做功后，送入余热锅炉，燃烧尾气经过降温后排入大气。

优选的，汽轮机中部抽取的中压蒸汽送入气化炉反应；第一气气加热器冷侧出口煤气与汽轮机中部抽取的中压蒸汽混合后，对煤气中一氧化碳成分形成稀释后，送入引射器，引射高温燃料电池阳极出口的部分尾气，引射器出口的煤气作为燃料气进入高温燃料电池阳极，进行反应。

优选的，空气压缩机将环境空气加压后送入阴极回热器冷侧入口，冷侧出口的高温空气送入高温燃料电池阴极入口，在高温燃料电池中进行反应后送入阴极回热器热侧入口，降温后分为两路，一路送至催化燃烧器进行燃烧反应；另一路送至气化炉。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：