CN216278063U - 一种基于固体吸收剂的双循环igcc发电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于固体吸收剂的双循环IGCC发电系统，包括气化反应器和煅烧反应器，气化反应器和煅烧反应器形成气化单元，气化反应器上设置有蒸汽进口和煤进口，气化反应器的气体出口连通煤气余热锅炉，煤气余热锅炉连通余热锅炉，余热锅炉用于推动汽轮机发电；煤气余热锅炉的气体出口连通燃气轮机；煅烧反应器上设置有氧气进口和固体吸收剂进口，煅烧反应器的气体出口连通烟气轮机发电，烟气轮机的出口连通烟气余热锅炉，烟气余热锅炉连通余热锅炉；气化反应器进行IGCC循环，煅烧反应器进行烟气蒸汽联合循环，气化反应器和煅烧反应器之间通过固体吸收剂进行循环。能够有效提高系统输出功及效率。
Description
技术领域
本实用新型属于节能减排技术领域，具体属于一种基于固体吸收剂的双循环IGCC发电系统。
背景技术
整体煤气化联合循环IGCC电站是未来重要的洁净煤发电技术，其与CO2捕集技术的结合是目前能源领域的研究热点之一。IGCC电站可在燃烧前将碳进行脱除。气化炉产生的煤制气经净化后进入水煤气变换单元，其中的CO和水蒸气发生水煤气变换反应生成CO2和H2，提高气体中CO2的含量，而后对其中的CO2进行分离。与燃烧后捕集相比，燃烧前捕集所需处理的气体体积大幅度减少，CO2浓度显著增大，从而大大降低了分离过程的能耗和设备投资。在目前的技术水平下，燃烧前脱碳技术被视为未来最有前景的脱碳技术之一。
常见燃烧前脱碳工艺包括吸收法、吸附法等，通常采用化学或物理吸收剂，在低温条件下将CO2进行吸收或吸附，而后吸收剂经加热后再生。膜分离法、固体吸收剂法等工艺，可以在较高温度下干法吸收CO2，在减少因CO2吸收的引入而引起的IGCC系统效率降低方面具有明显优势。
传统IGCC燃烧前脱碳工艺中，煤气化后合成气的处理过程包括煤气净化、水煤气变换、脱硫、脱碳等众多工艺，流程长，能耗大；IGCC采用湿法低温脱碳工艺时，要求合成气先降温进入脱碳单元，脱碳后再升温进入燃烧室，由此过程造成的能量损失大。
实用新型内容
为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种基于固体吸收剂的双循环IGCC发电系统，能够有效提高系统输出功及效率。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种基于固体吸收剂的双循环IGCC发电系统，包括气化反应器和煅烧反应器；
所述气化反应器和煅烧反应器形成气化单元，所述气化反应器上设置有蒸汽进口和煤进口，气化反应器的气体出口连通煤气余热锅炉，煤气余热锅炉连通余热锅炉，余热锅炉用于推动汽轮机发电；煤气余热锅炉的气体出口连通燃气轮机；
所述煅烧反应器上设置有氧气进口和固体吸收剂进口，所述煅烧反应器的气体出口连通烟气轮机发电，烟气轮机的出口连通烟气余热锅炉，烟气余热锅炉连通余热锅炉；
所述气化反应器进行IGCC循环，煅烧反应器进行烟气蒸汽联合循环，所述气化反应器和煅烧反应器之间通过固体吸收剂进行循环。
优选的，所述固体吸收剂为CaO和/或CaCO3。
优选的，还包括空分装置，所述煅烧反应器的氧气进口连通空分装置的氧气出口。
优选的，还包括除尘装置，所述除尘装置设置在气化反应器与煤气余热锅炉的气体通道上。
优选的，还包括冷凝器，所述冷凝器的入口连接烟气余热锅炉的气体出口，冷凝器的气体出口连接余热锅炉的入口，冷凝器的液体出口连通外界。
优选的，所述煤气余热锅炉的气体出口连接燃气轮机的燃烧室，燃烧室的入口连接压气机的出口，燃气轮机的燃烧室出口连接透平机的入口，透平机的出口连通余热锅炉的入口。
优选的，气化反应器的出口气体产物为高温高压富氢燃料气，固体产物为未反应的焦炭、灰和CaCO3。
优选的，所述煅烧反应器的出口气体产物为高温高压富CO2气体，固体产物为灰和CaO。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
本实用新型提供一种基于固体吸收剂的双循环IGCC发电系统，通过设置气化反应器和煅烧反应器形成气化单元，并且气化反应器和煅烧反应器之间通过固体吸收剂进行循环。通过引入固体吸收剂，将原IGCC气化炉转变为气化反应器+煅烧反应器，实现CO2的源头固化；本实用新型以煅烧反应器为源头，构建CO2烟气蒸汽联合循环，并与IGCC循环通过固体吸收剂及水/水蒸气循环相耦合，构建双循环IGCC系统；通过设置CO2烟气轮机，回收煅烧反应器出口高温高压烟气的压力能，可有效提高系统总输出功及效率；
本实用新型与现有IGCC燃烧前碳捕集系统相比，通过在气化源头引入CO2固体吸收剂，实现一步捕集CO2，将水煤气变换与CO2吸收一体化；制取的富氢燃料气经除尘、热回收后直接进入燃气轮机燃烧室，无现有IGCC碳捕集系统先降温后升温的过程，减少了热量传递过程中的能量损失；通过增设煅烧反应器、烟气轮机、烟气余热锅炉，构建了烟气蒸汽联合循环，形成了双循环IGCC发电系统，可有效提高系统输出功及效率。
附图说明
图1为一种基于固体吸收剂的双循环IGCC发电系统示意图；
附图中：1为气化反应器；2为除尘装置；3为煤气余热锅炉；4为燃烧室；5为压气机；6为透平机；7为汽轮机；8为余热锅炉；9为冷凝器；10为烟气余热锅炉；11为烟气轮机；12为煅烧反应器；13为空分装置。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。
本实用新型提供了一种基于固体吸收剂的双循环IGCC发电系统，包括以气化反应器为源头的IGCC循环和以煅烧反应器12为源头的烟气蒸汽联合循环，两循环之间通过气化反应器1及煅烧反应器12之间的固体吸收剂循环、以及余热锅炉8及烟气余热锅炉10之间的水/水蒸气集成进行耦合。
气化反应器1和煅烧反应器12形成气化单元，气化反应器1上设置有蒸汽进口和煤进口，气化反应器1的气体出口连通煤气余热锅炉3，除尘装置2设置在气化反应器1与煤气余热锅炉3的气体通道上；煤气余热锅炉3的气体出口连接燃气轮机的燃烧室4，燃烧室4的入口连接压气机5的出口，燃气轮机的燃烧室4出口连接透平机6的入口，透平机6的出口连通余热锅炉8的入口。煤气余热锅炉3连通余热锅炉8，余热锅炉8用于推动汽轮机7发电；冷凝器9的入口连接烟气余热锅炉10的气体出口，冷凝器9的气体出口连接余热锅炉8的入口，冷凝器9的液体出口连通外界；煤气余热锅炉3的气体出口连通燃气轮机；
煅烧反应器12上设置有氧气进口和固体吸收剂进口，煅烧反应器12的气体出口连通烟气轮机11发电，煅烧反应器12的氧气进口连通空分装置13的氧气出口。烟气轮机11的出口连通烟气余热锅炉10，烟气余热锅炉10连通余热锅炉8；气化反应器1进行IGCC循环，煅烧反应器12进行烟气蒸汽联合循环，气化反应器1和煅烧反应器12之间通过固体吸收剂进行循环。
气化反应器1和煅烧反应器12之间通过固体吸收剂(如CaO/CaCO3)的循环，实现CO2的捕集和再生。气化反应器1的进料包括煤、来自煅烧反应器12的CaO、水蒸气。其中，水蒸气自余热锅炉8抽取。气化反应器1出口气体产物为高温高压富氢燃料气(主要成分为H2)，固体产物为未反应的焦炭、灰、CaCO3等。煅烧反应器12进口物料包括来自气化反应器1的固体产物、补充的新鲜CaCO3、来自空分的O2、水蒸气。煅烧反应器12的出口气体产物为高温高压富CO2气体，固体产物为灰和CaO。
本实用新型的一种基于固体吸收剂的双循环IGCC发电系统，工作工程如下，气化反应器1的气体出口输出富氢燃料气，富氢燃料气经除尘装置2后进入煤气余热锅炉3用于加热来自余热锅炉8的热水，产生蒸汽返回余热锅炉8过热后推动汽轮机7做功。煤气余热锅炉3出口的气体作为燃料进入燃气轮机燃烧室4。
煅烧反应器12的出口气体产物为高温高压富CO2气体。富CO2气体进入烟气轮机11产生功，烟气轮机11的气体进入烟气余热锅炉10用于加热热水产生蒸汽。烟气余热锅炉10出口气体经冷凝器9进行烟气冷凝后，冷凝出其中的水，剩余气体为纯CO2，可用于压缩封存。烟气余热锅炉10产生的蒸汽一部分送入煅烧反应器12，另一部分返回燃气轮机联合循环的余热锅炉8。
Claims (8)
1.一种基于固体吸收剂的双循环IGCC发电系统，其特征在于，包括气化反应器(1)和煅烧反应器(12)；
所述气化反应器(1)和煅烧反应器(12)形成气化单元，所述气化反应器(1)上设置有蒸汽进口和煤进口，气化反应器(1)的气体出口连通煤气余热锅炉(3)，煤气余热锅炉(3)连通余热锅炉(8)，余热锅炉(8)用于推动汽轮机(7)发电；煤气余热锅炉(3)的气体出口连通燃气轮机；
所述煅烧反应器(12)上设置有氧气进口和固体吸收剂进口，所述煅烧反应器(12)的气体出口连通烟气轮机(11)发电，烟气轮机(11)的出口连通烟气余热锅炉(10)，烟气余热锅炉(10)连通余热锅炉(8)；
所述气化反应器(1)进行IGCC循环，煅烧反应器(12)进行烟气蒸汽联合循环，所述气化反应器(1)和煅烧反应器(12)之间通过固体吸收剂进行循环。
2.根据权利要求1所述的一种基于固体吸收剂的双循环IGCC发电系统，其特征在于，所述固体吸收剂为CaO和/或CaCO3。
3.根据权利要求1所述的一种基于固体吸收剂的双循环IGCC发电系统，其特征在于，还包括空分装置(13)，所述煅烧反应器(12)的氧气进口连通空分装置(13)的氧气出口。
4.根据权利要求1所述的一种基于固体吸收剂的双循环IGCC发电系统，其特征在于，还包括除尘装置(2)，所述除尘装置(2)设置在气化反应器(1)与煤气余热锅炉(3)的气体通道上。
5.根据权利要求1所述的一种基于固体吸收剂的双循环IGCC发电系统，其特征在于，还包括冷凝器(9)，所述冷凝器(9)的入口连接烟气余热锅炉(10)的气体出口，冷凝器(9)的气体出口连接余热锅炉(8)的入口，冷凝器(9)的液体出口连通外界。
6.根据权利要求1所述的一种基于固体吸收剂的双循环IGCC发电系统，其特征在于，所述煤气余热锅炉(3)的气体出口连接燃气轮机的燃烧室(4)，燃烧室(4)的入口连接压气机(5)的出口，燃气轮机的燃烧室(4)出口连接透平机(6)的入口，透平机(6)的出口连通余热锅炉(8)的入口。
7.根据权利要求1所述的一种基于固体吸收剂的双循环IGCC发电系统，其特征在于，气化反应器(1)的出口气体产物为高温高压富氢燃料气，固体产物为未反应的焦炭、灰和CaCO3。
8.根据权利要求1所述的一种基于固体吸收剂的双循环IGCC发电系统，其特征在于，所述煅烧反应器(12)的出口气体产物为高温高压富CO2气体，固体产物为灰和CaO。
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