[发明专利]煤气化工艺与残碳氧化工艺与蒸汽透平发电工艺的耦合方法

权利要求书

1.一种煤气化工艺与残碳氧化工艺与蒸汽透平发电工艺的耦合方法，包括以下步骤：

a 使煤与水和任选的氧化剂在气化炉中发生气化反应，从而产生包括合成气以及浆状残碳在内的反应后混合物，其中所述浆状残炭包含水和残碳；

b 将所述反应后混合物导入换热器中与水进行间接换热，水被加热而生成蒸汽，而所述反应后混合物被冷却得到冷却后的反应后混合物；

c 将步骤b中生成的蒸汽引入蒸汽透平中进行膨胀做功而发电，该蒸汽因膨胀做功而变为乏汽，其中该乏汽的温度和压力与步骤b中的蒸汽相比均降低了；

d 对步骤b中的冷却后的反应后混合物进行气/液固分离，得到两股物流：(I)合成气；和(II)包含水和残碳的浆状残碳；然后，

e使上述物流(I)和物流(II)并行进行以下两个子步骤：

(e1)将物流(I)膨胀降压，得到膨胀降压后的合成气；

(e2)将物流(II)送入氧化反应器中，在那里使所述浆状残碳与过量氧气发生反应，生成物流(III)即包含二氧化碳和水的混合物；然后物流(III)依次经过膨胀降压和气液分离，得到气体二氧化碳和液体水；

然后，

f 将来自步骤(e1)的膨胀降压后的合成气和来自步骤(e2)的液体水共同作为冷却介质通入冷凝器中以与来自步骤c的乏汽进行间接换热，由此将所述乏汽变为冷凝水；

g 将来自步骤f的冷凝水加压后送入步骤b的换热器中以与所述反应后混合物进行换热，以重新产生所述蒸汽。

2.一种煤气化工艺与残碳氧化工艺与蒸汽透平发电工艺的耦合方法，包括以下步骤：

a 使煤与水和任选的氧化剂在气化炉中发生气化反应，从而产生包括合成气以及浆状残碳在内的反应后混合物，其中所述浆状残炭包含水和残碳；

b 将所述反应后混合物导入换热器中与水进行间接换热，水被加热而生成蒸汽，而所述反应后混合物被冷却得到冷却后的反应后混合物；

c 将步骤b中生成的蒸汽引入蒸汽透平中进行膨胀做功而发电，该蒸汽因膨胀做功而变为乏汽，其中该乏汽的温度和压力与步骤b中的蒸汽相比均降低了；

d 对步骤b中的冷却后的反应后混合物进行气/液固分离，得到两股物流：(I)合成气；和(II)包含水和残碳的浆状残碳；然后，

e 使上述物流(I)和物流(II)并行进行以下两个子步骤：

(e1)将物流(I)膨胀降压，得到膨胀降压后的合成气；

(e2)将物流(II)送入氧化反应器中，在那里使所述浆状残碳与过量氧气发生反应，生成物流(III)即包含二氧化碳和水的混合物；然后物流(III)依次经过膨胀降压和气液分离，得到气体二氧化碳和液体水；

然后，

f 将来自步骤(e1)的膨胀降压后的合成气和来自步骤(e2)的液体水作为冷却介质来先后或同时对冷却水进行冷却，由此得到经冷却的冷却水；然后将所述经冷却的冷却水通入冷凝器中以与来自步骤c的乏汽进行间接换热，由此将所述乏汽变为冷凝水；

g 将来自步骤f的冷凝水加压后送入步骤b的换热器中以与所述反应后混合物进行换热，以重新产生所述蒸汽。

3.权利要求1或2的方法，其中步骤a中所述氧化剂为氧气、富氧空气、空气、或过氧化氢或它们中的任意两种或更多种的混合物。

4.权利要求1或2的方法，其中步骤a中所述气化反应在催化剂的存在下进行，所述催化剂选自碱金属或碱土金属的氧化物、碱金属或碱土金属的氢氧化物、碱金属或碱土金属的盐或它们的混合物。

5.权利要求1或2的方法，其中用选自二氧化碳或异链烷烃的其它工作介质代替步骤b中的水以用作Rankine循环的工作介质。

6.权利要求1或2的方法，其中步骤a中的所述水处于水的超临界状态或亚临界状态，而步骤e2中的反应在处于超临界状态或亚临界状态的水中进行，其中亚临界状态是指温度在水的常压沸点以上且在水的临界温度以下而压力为使水保持为液态的压力，所述水的超临界状态是指绝对压力在22.1MPa以上且温度在374℃以上。

7.权利要求1或2的方法，其中步骤b中所述蒸汽的温度为200℃以上，所述蒸汽的绝对压力15MPa以上。

8.权利要求1或2的方法，其中在步骤(e2)中的膨胀降压之前还存在对物流(III)进行冷却和净化的过程。