一种基于煤炭的碳氢组分分级转化的发电方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于煤炭的碳氢组分分级转化的发电方法及系统，基于“燃料化学能梯级利用”的节能机理，以煤作为燃料，并将其分为气化煤和供热煤，将所述气化煤分级气化得到的煤气化合成气通入联合循环发电单元（IGCC）发电，所述气化煤分级气化的过程依次分为碳化过程、一氧化碳生产过程和变换产氢过程三个转化步骤分级进行，全程无氧气参与反应，将气化煤分级转化成焦炉煤气、一氧化碳和氢气，实现碳氢组分的分级转化，将三种气体灵活配比后得到不同碳氢比的所述煤气化合成气。本发明专利技术提出的煤炭气化发电方法及系统与传统煤炭气化发电系统（IGCC）相比，实现了组分对口、梯级利用，发电效率要比IGCC系统高约6个百分点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于能源动力领域，具体地说涉及一种基于煤炭的碳氢组分分级转化的发电方法和系统。
技术介绍
煤在我国现在以及未来几十年内都会是最主要的能源来源。但煤炭与气体燃料的性质不同，煤炭中含有大量的灰分等有害物质，而气体燃料为清洁能源。正是由于煤炭与气体燃料的品质，及其能量转换利用方式的不同使得燃煤电厂的发电效率比天然气联合循环电站低10 15个百分点。 实现煤炭高效清洁的利用是我国目前亟待解决的难题。目前，在电力行业实现这一目标的技术是采用整体煤气化联合循环(IGCC)发电系统。IGCC系统首先将煤气化，为煤炭的进一步利用创造必要条件，然后再利用煤气化得到的合成气发电。IGCC系统存在着气化效率低，设备成本高的难题。气化效率低主要是由于煤炭气化过程需要加入纯氧气，而产生氧气的空气分离装置的能耗较高，同时也增加了设备投资。设备成本高主要是目前气化单元的设备成本较高，同时由于气化合成气中含有较多的灰分和硫分，需要除尘和脱硫装置，这也使得设备投资进一步增加。目前IGCC的投资成本约为1500$/kW，其中空分装置约占10-20%，气化炉约占30%，废热锅炉约占10_15%，联合循环发电单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于煤炭的碳氢组分分级转化的发电方法，所述的发电方法以煤作为燃料，所述煤分为气化煤和供热煤，将所述气化煤分级气化得到的煤气化合成气通入联合循环发电单元发电，其特征在于，所述气化煤分级气化的过程依次分为碳化过程、一氧化碳生产过程和变换产氢过程三个转化步骤分级进行，全程无氧气参与反应，将气化煤分级转化成焦炉煤气、一氧化碳和氢气，实现碳氢组分的分级转化，将三种气体灵活配比后得到不同碳氢比的所述煤气化合成气。

【技术特征摘要】
1.一种基于煤炭的碳氢组分分级转化的发电方法，所述的发电方法以煤作为燃料，所述煤分为气化煤和供热煤，将所述气化煤分级气化得到的煤气化合成气通入联合循环发电单元发电，其特征在于，所述气化煤分级气化的过程依次分为碳化过程、一氧化碳生产过程和变换产氢过程三个转化步骤分级进行，全程无氧气参与反应，将气化煤分级转化成焦炉煤气、一氧化碳和氢气，实现碳氢组分的分级转化，将三种气体灵活配比后得到不同碳氢比的所述煤气化合成气。2.按照权利要求1所述的发电方法，其特征在于上述三个转化步骤中，首先进行碳化过程，该过程对气化煤进行碳化提纯，所需热量由所述供热煤与高温空气外置燃烧产生的热量提供，得到粗焦炭、焦炉煤气、焦油等化工产品；其次进行一氧化碳生产过程，将碳化过程中生产的粗焦炭与二氧化碳反应生成一氧化碳，所需热量同样由上述供热煤与高温空气燃烧产生的热量提供；然后进行变换产氢过程，将上述一氧化碳生产过程中生产的部分一氧化碳与水蒸气变换反应生成二氧化碳和氢气，使用分离装置进行分离得到二氧化碳和纯净的氢气，分离出的二氧化碳返回所述一氧化碳生产过程与粗焦炭继续反应，一氧化碳生产过程中所需的二氧化碳完全由变换产氢过程中生产的二氧化碳提供。3.按照权利要求1或2所述的发电方法，其特征在于所述气化煤可以使用所有的烟煤和褐煤，供热煤可以使用所有煤种。4.按照权利要求1或2所述的发电方法，其特征在于所述供热煤与高温空气外置燃烧产生的高温烟气粗除尘后向炭化过程和一氧化碳生产过程供入热量。5.一种基...

【专利技术属性】
技术研发人员：金红光，张筱松，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：