[实用新型]一种零碳排放的三循环整体煤气化燃料电池发电系统

说明书

本实用新型提供的一种零碳排放的三循环整体煤气化燃料电池发电系统，包括备煤单元、气化炉、废热锅炉、循环气压缩机、第一气气加热器、水洗塔、第二气气加热器、羰基硫水解反应器、脱硫单元、湿化器、引射器、燃料电池、纯氧燃烧器、燃气透平、空气压缩机、阴极回热器、空气透平、余热锅炉、汽轮机、第一二氧化碳压缩机、第二二氧化碳压缩机、深冷空分单元和氧压机，组成三循环发电系统，其一为燃料电池发电，其二为燃气透平发电，其三为蒸汽机发电，从化学能与物理能两个方面最大限度地实现了能量的梯级利用。

技术领域

本实用新型属于洁净煤发电技术领域，具体涉及一种零碳排放的三循环整体煤气化燃料电池发电系统。

背景技术

煤炭是我国最重要的基础能源，其地位将在未来相当长时期内不会改变。我国的燃煤发电技术经过十多年的努力取得了长足的进步，百万千瓦二次再热超超临界燃煤发电机组的供电煤耗可到达265克/千瓦时，处于国际领先地位，污染物的排放指标持续提高，超低排放污染物控制技术可将燃煤机组主要污染物控制在天然气联合循环发电的排放水平。我国于2012年建成投产了首套25万千瓦规模的整体煤气化联合循环IGCC示范电站，其净效率设计为41％，电站实际运行的环保性能可达甚至优于天然气联合循环发电的排放水平，可实现常规污染物的近零排放。

美国环境保护署日前公布发电技术的二氧化碳排放标准为636克CO₂/kWh。经过测算，现有技术水平下超超临界燃煤发电机组与IGCC很难达到此碳排放指标。这意味着煤基发电技术仍需进一步提高净效率或者进行二氧化碳捕集。700℃先进超超临界燃煤机组与高参数IGCC可以大幅提高煤基发电技术净效率，但700℃先进超超临界燃煤机组距离实现商业示范还存在瓶颈问题。使用现有技术或近期可行的技术进行二氧化碳捕集不仅将大幅增加设备投资，还会显著降低发电效率。

整体煤气化燃料电池发电系统IGFC是将IGCC与高温燃料电池结合的发电系统，其能源转化效率不受卡诺循环效率的限制，能大幅提高煤电效率，易于实现污染物及二氧化碳近零排放，是洁净煤发电技术的一个重要发展方向。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种零碳排放的三循环整体煤气化燃料电池发电系统，解决了现有的超超临界燃煤发电机组与IGCC存在很难达到碳排放指标的缺陷，本实用新型能进一步提高煤基发电系统的净发电效率。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型提供的一种零碳排放的三循环整体煤气化燃料电池发电系统，包括备煤单元、气化炉、废热锅炉、循环气压缩机、第一气气加热器、水洗塔、第二气气加热器、羰基硫水解反应器、脱硫单元、湿化器、引射器、燃料电池、纯氧燃烧器、燃气透平、空气压缩机、阴极回热器、空气透平、余热锅炉、汽轮机、第一二氧化碳压缩机、第二二氧化碳压缩机、深冷空分单元和氧压机，其中，备煤单元的出口与气化炉的煤粉入口连接，气化炉顶部的高温粗合成气出口连接废热锅炉入口，废热锅炉的饱和蒸汽出口连接余热锅炉的入口，废热锅炉的粗合成气出口连接循环气压缩机的入口和第一气气加热器的热侧入口，循环气压缩机的低温合成气出口连接废热锅炉的入口；

第一气气加热器的热侧出口经过水洗塔连接第二气气加热器的热侧入口，第二气气加热器的热侧出口经过羰基硫水解反应器连接第二气气加热器的冷侧入口，第二气气加热器的冷侧出口连接脱硫单元的入口，脱硫单元的出口经过湿化器连接第一气气加热器的冷侧入口，第一气气加热器的冷侧出口经过引射器连接燃料电池的阳极入口，燃料电池的阳极尾气出口连接引射器的入口和纯氧燃烧器的入口；

纯氧燃烧器的纯氧入口连接氧压机的氧气出口，纯氧燃烧器的出口连接燃气透平，燃气透平的尾气出口连接余热锅炉；

空气压缩机的出口连接阴极回热器的冷侧入口，阴极回热器的冷侧出口连接燃料电池的阴极入口，燃料电池的阴极出口连接阴极回热器的热侧入口，阴极回热器的热侧出口连接空气透平的入口，空气透平的尾气出口连接余热锅炉；