[实用新型]一种采用水煤浆气化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采用水煤浆气化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、第一气气加热器、脱硫装置、引射器、燃料电池、纯氧燃烧器、燃气透平、阴极空气压缩机、第一余热回收换热器、阴极回热器、空气透平、汽轮机、余热锅炉和深冷空分单元；本实用新型采用水煤浆气化的整体煤气化燃料电池发电系统，进入燃料电池的氢碳比适中，无需设置CO水汽变换反应单元调整氢碳比，或者通过尾气再循环调整氢碳比，并且水煤浆气化系统简单，致使整个IGFC系统流程简单；同时，采用水煤浆气化的整体煤气化燃料电池发电系统，由于省去了水汽变换过程，避免了水汽变换过程带来的能量损失，提高了IGFC系统净发电效率。

技术领域

本实用新型属于洁净煤发电技术领域，具体涉及一种采用水煤浆气化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。现有技术水平下超临界燃煤发电机组与整体煤气化联合循环机组IGCC很难达到较低的碳排放指标。使用现有技术或近期可行的技术进行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系统工艺流程需要根据实际应用情况进行优化，以确定效率高、流程简易、投资低的优化流程。

高温燃料电池是IGFC系统的核心设备，对燃料气中H₂与CO含量有较严格的要求。干煤粉气化技术产生的高温燃料电池燃料气通常CO含量较高，需要额外配置水汽变换单元，系统复杂，且水汽变换过程带来的能量损失较大，影响了IGFC系统净发电效率的提升。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种采用水煤浆气化的整体煤气化燃料电池发电系统，解决了现有的IGFC系统存在的高温燃料电池燃料气中CO含量较高，需要额外配置水汽变换单元，导致系统复杂，且水汽变换过程带来的能量损失较大。

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采用水煤浆气化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、第一气气加热器、脱硫装置、引射器、燃料电池、纯氧燃烧器、燃气透平、阴极空气压缩机、第二余热回收换热器、阴极回热器、空气透平、汽轮机、余热锅炉和深冷空分单元，其中，备煤单元上设置有原煤入口和水入口，备煤单元的水煤浆出口连接气化炉的入口，气化炉的高温粗合成气出口连接废热锅炉的入口，废热锅炉的饱和蒸汽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，除尘单元的气体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气体出口连接脱硫装置的入口，脱硫装置的出后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和汽轮机的中压蒸汽出口均连接至混合管的入口，混合管的出口连接引射器的入口，引射燃料电池的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；燃料电池的阳极尾气出口连接纯氧燃烧器的出口；纯氧燃烧器的氧气入口连接空分单元的氧气出口；

纯氧燃烧器的尾气出口连接燃气透平的入口，燃气透平的尾气出口连接余热锅炉的入口；

阴极空气压缩机设置有空气入口，阴极空气压缩机的空气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的入口；

阴极空气压缩机的另一路出口连接第二余热回收换热器的入口，第二余热回收换热器的出口连接深冷空气单元的入口；深冷空气单元的另一路氧气出口连接气化炉的氧气入口；