[发明专利]使用等离子体气化器的发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括煤或生物质的碳氢化合物气化联合发电系统。

背景技术

整体煤气化联合循环（IGCC；Integrated Gasification Combined Cycle）指这样一种形式的发电：煤转化成主要成分为氢气（H₂）和一氧化碳（CO）的合成气，然后使用该合成气发电。

使用整体煤气化联合循环的最大优势在于可使用世界范围内广泛分布且储量丰富的煤资源进行发电。此外，整体煤气化联合循环的热效率高，从而可降低每单位发电量所生成的二氧化碳（CO₂）、硫氧化物、氮氧化物和粉尘的量，且已经被评估为具有极好的环境性能的技术。此外，整体煤气化联合循环作为可应用于二氧化碳（CO₂）分离储存技术、制氢技术和与燃料电池相关的系统等的未来发电的关键技术已备受瞩目。

图9为这种整体煤气化联合循环的概念图。如在图9中所示，在整体煤气化联合循环系统中，首先，使煤燃烧以生成合成气（Syn-gas），且将所生成的合成气注入燃气轮机中以产生电力。此外，蒸汽轮机利用从燃气轮机排出的废气的热进行工作使得可再次产生电力。此外，所述合成气不仅用于发电，液化燃料（例如柴油、汽油和二甲醚（DME）等）以及化学原料（例如甲醇和乙烯等）也可通过使用煤液化技术从该合成气中生产，以及氢也可从该合成气中生产。

这样，与根据现有技术的使用煤的火力发电相比，整体煤气化联合循环具有与效率和环境污染相关的优势且可与各种领域相结合。然而，根据现有技术的整体煤气化联合循环具有以下问题。

首先，在根据现有技术的整体煤气化联合循环中，在煤的气化工序中煤通过高温炉的辐射热被气化，因此为了操作气化器需要1300℃到1500℃的预热。因此，需要大量的时间和高成本用于预热气化器。

其次，由于根据现有技术的整体煤气化联合循环需要大于等于25个大气压的高压用于气化，故非常难于使气化器小型化以及也难于控制气化器。

此外，纯氧气化所需的氧生成设备成本为整个建造成本的15%，从而需要高成本用于氧生成设备。

发明内容

技术问题

为了解决上述问题，本发明旨在提供一种发电系统，其中，在用于整体煤气化联合循环（IGCC）的发电系统中，使用等离子体气化器产生合成气，使得即使当使用具有高灰分含量的低质煤时也可进行发电，且采用一个大气压工艺从而可以低成本来生产电力。

更优选地，本发明旨在使用纯蒸汽等离子体而提供具有高的H₂/CO组合比率的煤气化。

技术方案

根据用于解决上述问题的本发明的一实施方式的发电系统包括：等离子体气化器，所述等离子体气化器使用等离子体燃烧煤粉或生物质（Biomass）以产生包括氢气和一氧化碳的合成气（Syn-gas）；杂质去除装置，所述杂质去除装置去除包括在所产生的所述合成气中的杂质；气体储存罐，杂质以被所述杂质去除装置去除的合成气储存在所述气体储存罐中；和气体发动机，所述气体发动机燃烧储存在所述气体储存罐中的合成气以产生电力。

此外，根据用于解决上述问题的本发明的另一实施方式的发电系统包括：等离子体气化器，所述等离子体气化器使用等离子体燃烧煤粉或生物质（Biomass）以产生包括氢气和一氧化碳的合成气（Syn-gas）；杂质去除装置，所述杂质去除装置去除包括在所产生的合成气中的杂质；气体储存罐，杂质以被所述杂质去除装置去除的合成气储存在所述气体储存罐中；和固体氧化物燃料电池（SOFC），所述固体氧化物燃料电池使用储存在所述气体储存罐中的合成气而产生电力。

有益效果

根据本发明的实施方式，通常，即使当使用火力发电中不能使用的具有高灰分成分(灰分成分大于等于45%)的低质煤时，通过使用等离子体的气化器可产生合成气，使得可增大用于发电的煤的使用范围。

此外，根据本发明的实施方式，由于在一个大气压环境下可产生合成气，故发电设备可小型化，且可以低成本制造发电设备。由于使用一个大气压工艺，因此可使用气体发动机或固体氧化物燃料电池（而不是燃气轮机）进行发电。

此外，根据本发明，即使当使用生物质而不是使用煤时，也可进行气化，使得本发明相比根据现有技术的发电方法在技术和装置方面是有利的。

附图说明

图1为示出根据本发明的第一实施方式的使用等离子体气化器的发电系统100的视图；

图2示出根据本发明的第二实施方式的使用等离子体气化器的发电系统200的视图；