[实用新型]一种空气流程高度耦合的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空气流程高度耦合的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、除尘单元、脱硫装置、引射器、燃料电池、燃气轮机燃烧室、燃气轮机压气机、燃气轮机透平、阴极回热器、余热锅炉和汽轮机；由于燃料电池阴极尾气进入燃烧室发生燃烧反应，降低了燃烧反应的氧气浓度和反应区温度，从而降低了燃气轮机的NOx原始排放浓度。

技术领域

本实用新型属于洁净煤发电技术领域，具体涉及一种空气流程高度耦合的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。整体煤气化燃料电池发电系统IGFC是将煤气化发电技术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。

IGFC系统集成了气化炉、空分、煤气净化、高温燃料电池、燃气轮机、余热锅炉、汽轮机等多个设备。IGFC系统流程较长，各设备之间的能量与物料连接关系复杂，科学合理地进行能量与物料耦合，可以进一步提高IGFC系统的净发电效率，有望成为净效率最高的煤基发电系统。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种空气流程高度耦合的整体煤气化燃料电池发电系统，用于提供IGFC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空气流程高度耦合的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、除尘单元、脱硫装置、引射器、燃料电池、燃气轮机燃烧室、燃气轮机压气机、燃气轮机透平、阴极回热器、余热锅炉和汽轮机，其中，备煤单元上设置有原煤入口，备煤单元的干煤粉出口与纯氮管混合连接至气化炉的入口，气化炉上设置有纯氧入口，其顶部设置有高温粗合成气出口，该出口连接废热锅炉的入口，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除尘单元的入口，除尘单元的出口连接脱硫装置的入口，脱硫装置的出口与汽轮机的部分中压蒸汽出口混合连接至引射器的入口，引射燃料电池阳极出口的部分尾气，引射器的合成气出口连接燃料电池的阳极入口；燃料电池的阳极出口连接燃气轮机燃烧室的入口，燃气轮机燃烧室的高温高压气体出口连接燃气轮机透平的入口，燃气轮机透平的出口连接余热锅炉的入口；

燃气轮机压气机上设置有空气入口，燃气轮机压气机的高压气体出口一路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与燃气轮机压气机的第二路出口连接混合管，通过混合管连接燃气轮机燃烧室的入口；

余热锅炉的高压过热蒸汽出口连接汽轮机，汽轮机的部分中压蒸汽出口连接气化炉的中压蒸汽入口。

优选地，脱硫装置包括第一气气加热器、水洗塔、第二气气加热器、羰基硫水解反应器、低温余热回收单元、合成气冷却器和脱硫单元，其中，除尘单元的出口连接第一气气加热器的热侧入口，第一气气加热器的热侧出口连接水洗塔的入口，水洗塔的合成气出口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连接羰基硫水解反应器的入口，羰基硫水解反应器的出口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低温余热回收单元的入口，低温余热回收单元的出口连接合成气冷却器的入口，合成气冷却器的出口连接脱硫单元的入口，脱硫单元的出口与汽轮机的部分中压蒸汽出口混合连接至引射器的入口。

优选地，脱硫单元的出口连接有精脱硫单元。

优选地，精脱硫单元的出口连接有湿化器。

优选地，脱硫单元上设置有废水出口和废气出口，其中，废水出口连接有水处理单元；废气出口连接有硫回收单元。

优选地，除尘单元的出口还连接有循环气压缩机，循环气压缩机的出口与汽化炉的高温粗合成气出口激冷后连接至废热锅炉的入口。