[发明专利]高铝煤IGCC发电石墨烯合金联产装置及其工艺

说明书

技术领域

本发明涉及发电领域、石墨烯合金制造领域，尤其涉及高铝煤IGCC发电石墨烯合金联产装置及其工艺。

背景技术

目前，国内外煤电普遍存在热能利用率低和电解铝、电石、多晶硅行业高能耗、高污染的问题，尤其：一是浪费大量的二氧化碳资源，增加温室效应。二是大量的粉煤灰到处乱放，形成二次污染。

IGCC(IntegratedGasificationCombinedCycle)整体煤气化联合循环发电系统，是将煤气化技术和高效的联合循环相结合的先进动力系统。它由两大部分组成，即煤的气化与净化部分和燃气—蒸汽联合循环发电部分。

现行IGCC发电技术，在煤气化时，用的是水蒸汽——煤气化技术，主要缺点：一是消耗水量较大，在很多缺水地区较难推广。二是采用空气燃烧，烟气中含有约78—85％的氮气，捕集二氧化碳成本高，较难产业化综合利用。

石墨烯(Graphene)的命名来自英文的graphite(石墨)+-e石墨烯ne(烯类结尾)。石墨烯是世上最薄也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；导热系数高达5300W/(m·K)，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/(V·s)，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-6Ω·cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低，电子跑的速度极快，因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、超级太阳能电池、超轻飞机、超轻汽车。

但是，现行石墨烯制造成本昂贵，是限制石墨烯产业推广应用发展的主要原因。

发明内容

本发明为克服上述的不足之处，目的在于提供高铝煤IGCC发电石墨烯合金联产装置及其工艺，有效利用二氧化碳和高铝粉煤灰资源，减少环境污染，结合IGCC发电技术与石墨烯合金合成技术，降低石墨烯合金制造成本，利于二氧化碳和高铝粉煤灰产业化综合利用。

本发明是通过以下技术方案达到上述目的：高铝煤IGCC发电石墨烯合金联产装置，包括：高铝煤催化器、IGCC碳氧循环发电系统、二氧化循环利用装置、空心电极密闭升降催化装置、远程防爆监控中心；所述高铝煤催化器与IGCC碳氧循环发电系统连接，IGCC碳氧循环发电系统与二氧化碳循环利用装置、空心电极密闭升降催化装置连接，二氧化碳循环利用装置与高铝煤催化器、空心电极密闭升降催化装置连接，远程防爆监控中心在线实时监控。

作为优选，所述空心电极密闭升降催化装置包括：滚筒筛贮罐、智能计量送料器、料斗、空心电极密闭升降催化炉、冷却锅、颚式破碎机、斗式提升机、过滤筛、石墨烯合金合成装置；IGCC碳氧循环发电系统与滚筒筛贮罐连接，滚筒筛贮罐与智能计量送料器连接，智能计量送料器与料斗连接，料斗与空心电极密闭升降催化炉连接，空心电极密闭升降催化炉与冷却锅、二氧化碳循环利用装置连接，冷却锅与颚式破碎机连接，颚式破碎机与斗式提升机连接，斗式提升机通过过滤筛将铝合金送石墨烯合金合成装置；IGCC碳氧循环发电系统产生的高铝粉煤灰送滚筒筛贮罐储存，智能计量送料器将滚筒筛贮罐中的高铝粉煤灰经料斗送入空心电极密闭升降催化炉进行还原催化反应，产生CO送空心电极密闭升降催化炉燃烧，产生CO₂送二氧化碳循环利用装置，产生的单质金属经冷却锅、颚式破碎机、斗式提升机、过滤筛送石墨烯合金合成装置。

作为优选，高铝煤IGCC发电石墨烯合金联产装置还包括有双辊破碎机，高铝焦炭或无烟煤焦经双辊破碎机粉碎送滚筒筛贮罐储存。

作为优选，所述空心电极密闭升降催化炉包括：空心电极、升降套、旋转升降柱、燃烧室、防爆装置、CO收集罐；所述升降套形成的封闭空间内安装有空心电极，燃烧室提供动力驱动旋转升降柱上下移动，旋转升降柱带动升降套移动，封闭空间设有排气口，排气口与CO收集罐连接，CO收集罐与燃烧室连接，燃烧室与二氧化碳循环利用装置连接，防爆装置实时监控空心电极密闭升降催化炉的反应情况并将监控参数送远程防爆监控中心。

作为优选，所述空心电极密闭升降催化炉的感应变频范围为低频(0—150赫兹)或中频(150—10000赫兹)。

作为优选，所述空心电极形状为：空心长方型或空心哑铃型或圆空心型或多圆空心型。

作为优选，所述空心电极排列方式为：圆型炉3空心电极排列或圆型炉5空心电极排列或圆型炉9空心电极排列或长圆型炉13空心电极排列或长方型18空心电极排列。