[发明专利]一种采用高温燃料电池阳极尾气输送煤粉的IGFC系统及方法

说明书

本发明公开了一种采用高温燃料电池阳极尾气输送煤粉的IGFC系统及方法，原煤在备煤单元中磨煤、干燥后形成干煤粉，由高温燃料电池阳极产生的高压尾气输送至气化炉，深冷空分单元产生的氧气送入气化炉反应，气化炉炉底产生炉渣，顶部产生的高温粗煤气送入废热锅炉，经过废热锅炉回收余热后的粗煤气进入第一气气加热器热侧入口，第一气气加热器冷侧出口煤气作为燃料气进入高温燃料电池阳极，进行反应；高温燃料电池阳极出口的尾气送入催化燃烧器进行燃烧反应，产生高温高压气体后，经过燃气透平做功后，送入余热锅炉，燃烧尾气经过降温后排入大气。有利于提高气化炉的冷煤气效率，省去了制备高纯度氮气的需求，空分能耗降低。

技术领域

本发明属于煤炭发电领域，涉及一种采用高温燃料电池阳极尾气输送煤粉的IGFC系统及方法。

背景技术

IGFC系统中煤炭气化装置将固态的煤炭转化为清洁的气态煤气，为高温燃料电池间接使用煤炭提供条件。煤炭进入气化装置的给料方式通常分为两种，第一种是采用气力输送的方式将干态的煤粉送入气化装置，另一种则是采用煤浆泵的方式将湿态的水煤浆送入气化装置。采用干法进料气化方式配置的IGFC系统具有更高的净发电效率，但需要采用惰性气体作为气力输送的介质。目前绝大多数气化装置采用深冷空分系统制出的高纯度氮气将干煤粉输送进入气化装置。但深冷空分系统制取高纯度氮气需要消耗更多的能量，且该高纯度氮气温度较低，并需在气化装置中同步升温，消耗燃料化学能，不利于提高气化炉的冷煤气效率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种采用高温燃料电池阳极尾气输送煤粉的IGFC系统及方法，有利于提高气化炉的冷煤气效率，省去了制备高纯度氮气的需求，空分能耗降低。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种采用高温燃料电池阳极尾气输送煤粉的IGFC系统，包括依次连接的备煤单元、气化炉、废热锅炉、第一气气加热器、高温燃料电池、催化燃烧器、燃气透平和余热锅炉；

备煤单元出口产出的原料为干煤粉，高温燃料电池的阳极出口连接备煤单元出口，气化炉入口连接有深冷空分单元出口。

优选的，高温燃料电池的阳极出口与气化炉入口之间设置有流量阀。

优选的，余热锅炉高压蒸汽出口连接有汽轮机，汽轮机中压蒸汽出口与气化炉连接。

进一步，汽轮机中压蒸汽出口与第一气气加热器冷侧出口连接。

优选的，气化炉和深冷空分单元之间设置有氧压机。

优选的，高温燃料电池连接有阴极回热器，阴极回热器冷侧入口连接空气，冷侧出口连接高温燃料电池阴极入口；阴极回热器热侧入口连接高温燃料电池阴极出口，热侧出口连接催化燃烧器入口。

进一步，阴极回热器冷侧入口连接有空气压缩机。

一种基于上述任意一项采用高温燃料电池阳极尾气输送煤粉的IGFC系统的工作方法，包括以下过程：

原煤在备煤单元中磨煤、干燥后形成干煤粉，由高温燃料电池阳极产生的高压尾气输送至气化炉，深冷空分单元产生的氧气送入气化炉反应，气化炉炉底产生炉渣，顶部产生的高温粗煤气送入废热锅炉，经过废热锅炉回收余热后的粗煤气进入第一气气加热器热侧入口，第一气气加热器冷侧出口煤气作为燃料气进入高温燃料电池阳极，进行反应；高温燃料电池阳极出口的尾气送入催化燃烧器进行燃烧反应，产生高温高压气体后，经过燃气透平做功后，送入余热锅炉，燃烧尾气经过降温后排入大气。

优选的，汽轮机中部抽取中压蒸汽送入气化炉反应；汽轮机中部抽取的中压蒸汽送入气化炉反应；第一气气加热器冷侧出口煤气与汽轮机中部抽取的中压蒸汽混合后，对煤气中一氧化碳成分形成稀释后，送入高温燃料电池阳极。