[发明专利]一种基于煤气化的太阳能储能和利用系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于煤气化的太阳能储能和利用系统及方法，包括集热器、气化炉、二氧化碳分离系统、燃气轮机发电系统及压缩机；集热器的出口与气化炉的二氧化碳入口相连通，气化炉上设有氧气入口、蒸汽入口、煤入口及灰渣出口，气化炉的出口与二氧化碳分离系统的入口相连通，二氧化碳分离系统的煤气出口与燃气轮机发电系统的入口相连通，二氧化碳分离系统的二氧化碳出口与压缩机的入口相连通，压缩机的出口与集热器的入口相连通，该系统及方法能够实现煤气化和太阳能化学储能进行有机的结合。

技术领域

本发明属于太阳能利用领域，涉及一种基于煤气化的太阳能储能和利用系统及方法。

背景技术

煤炭气化是以煤为原料，以氧气、空气、水蒸气等做气化介质，在高温条件下，通过化学反应将煤中的可燃部分转化为气体燃料的过程。煤气化工艺是煤化工、IGCC、煤炭间接液化等的基础，气化工艺在很大程度上影响煤化工产品的成本和效率。现有的气化工艺大多为自热式气化，即气化过程中没有外界供热，煤与水蒸气进行吸热反应所消耗的热量，是由煤与氧进行的放热反应所提供的，因此在煤气中有相当量的二氧化碳存在。在后续的煤气净化过程中，二氧化碳被洗涤分离出来，目前这些二氧化碳在化肥企业可以部分得到利用，其它企业大多作为废气直接排放，不但增加了碳排放，而且还浪费了碳资源。二氧化碳可以作为气化剂用于煤气化，代替部分氧气和水蒸气，既实现了二氧化碳的利用，又能够减少氧气和水的用量，同时实现节能和节水，减少气化废水处理量。

太阳能具有清洁、取之不尽用之不竭等特点，但是存在时间分布不均问题，太阳能用于发电时一般都需要使用储能等技术，目前储能的方式主要有显热储能、潜热储能和化学反应储能三种。化学反应储能是利用化学反应热实现储能，热能在吸热的化学反应过程中转化为化学能，在放热的化学反应过程中将化学能转化为热能。化学储能储热密度大、易于长期储存。二氧化碳煤气化是吸热反应，通过该反应将太阳能以煤气的化学能形式储存起来，便于后续利用。

在我国西北地区，太阳能资源丰富，煤炭资源丰富，但是水资源短缺，因此，如果能够开发出一种新的系统，该系统可以将二氧化碳煤气化和太阳能化学储能进行有机的结合，则会对传统的煤气化和太阳能储能和利用带来巨大变化。但是，目前已公开的报道中，二氧化碳煤气化和太阳能储能大多单独出现，如中国专利CN 102899090A介绍了一种二氧化碳作为固定层气化炉气化剂的方法，中国专利CN 103468320A介绍了一种二氧化碳煤浆的制备与气化系统，中国专利CN 103245087A介绍了一种基于化学链燃烧的间接式中温太阳能热化学储能装置，中国专利CN 102721312A介绍了一种太阳能热化学混合储能装置及方法，还未曾有将煤气化和太阳能化学储能相结合的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于煤气化的太阳能储能和利用系统及方法，该系统及方法能够实现煤气化和太阳能化学储能进行有机的结合。

为达到上述目的，本发明所述的基于煤气化的太阳能储能和利用系统包括集热器、气化炉、二氧化碳分离系统、燃气轮机发电系统及压缩机；

集热器的出口与气化炉的二氧化碳入口相连通，气化炉上设有氧气入口、蒸汽入口、煤入口及灰渣出口，气化炉的出口与二氧化碳分离系统的入口相连通，二氧化碳分离系统的煤气出口与燃气轮机发电系统的入口相连通，二氧化碳分离系统的二氧化碳出口与压缩机的入口相连通，压缩机的出口与集热器的入口相连通。

二氧化碳分离系统的煤气出口与燃气轮机发电系统的入口之间设有气柜。

集热器的出口经冷却洗涤系统与二氧化碳分离系统的入口相连通。

还包括分流装置及二氧化碳封存或利用系统，二氧化碳分离系统的二氧化碳出口经分流装置分为两路，其中，一路与二氧化碳封存或利用系统相连通，另一路与压缩机的入口相连通。

还包括用于将太阳光聚焦于集热器上的镜场。