一种燃煤电站与等离子气化耦合的电-甲醇联产系统技术方案

本发明专利技术提供了一种燃煤电站与等离子气化耦合的电

【技术实现步骤摘要】
一种燃煤电站与等离子气化耦合的电
‑
甲醇联产系统


[0001]本专利技术涉及能源利用领域，特别是涉及一种兼顾碳捕集和调峰的燃煤电站与等离子气化耦合的电
‑
甲醇联产系统。

技术介绍

[0002]温室气体的持续排放导致了全球变暖、海平面上升等一系列环境问题，缓和全球气候变化已经成为国际社会的广泛共识。在各类温室气体对气候变化的贡献中，二氧化碳的贡献值在50％以上。碳排放主要来自化石燃料的燃烧，其中燃煤电站的二氧化碳排放量约占总排放量的40％。由于在未来很长一段时间内，燃煤电站仍将占据电力供应的主力位置，研究燃煤电站二氧化碳捕集对于实现双碳的战略目标具有十分重要的意义。
[0003]碳捕集技术可以在燃烧燃煤时将二氧化碳等温室气体从废气中分离出来，并将其储存或利用。因此，燃煤电站碳捕集技术旨在于减缓全球气候变化，降低温室气体排放量，推动清洁能源转型。因为燃烧后碳捕集方案对现有的火电机组改造程度较低，具有良好的技术继承性，且基于乙醇胺溶液吸附的燃烧后碳捕集系统具有工作压力低、投资成本小、技术成熟等优点，燃烧后碳捕集方案已经成为当前燃煤电站碳捕集方法的主流。
[0004]目前对于废物处理领域，垃圾焚烧是最常见的处理方法，垃圾焚烧方法由于成本低廉，处理效率高，处理效果好等优点被广泛使用，但会在燃烧过程中产生大量的有毒气体和飞灰，对城市的环境造成了严重的损害。因此，固体废物等离子气化技术进入了人们的视野，等离子气化炉在电能的驱动下，产生高达6000℃以上的等离子炬，对固体废物进行处理，废物中的有机物被转化成可燃的高温合成气，无机物部分以玻璃样渣形式从炉底排出，进行了固废处理的同时也实现了对废弃资源的有效利用。
[0005]面对日益增长的电力需求和能源转型的挑战，如何满足负荷变化，对发电端进行调节使得电网能够稳定运行成为了亟待解决的问题。在传统能源结构中，大型火电站是主要的发电方式，近年来大规模不稳定的可再生能源接入电网导致且频繁的启停对燃煤电站锅炉的安全稳定运行造成很大的威胁。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种燃煤电站与等离子气化耦合的电
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甲醇联产系统，可提高发电效率及能量利用率。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]一种燃煤电站与等离子气化耦合的电
‑
甲醇联产系统，包括：
[0009]燃煤发电子系统，用于通过燃烧煤炭产生电能，并排出烟气；
[0010]等离子气化子系统，与所述燃煤发电子系统连接，用于对固体废物进行等离子气化，产生合成气；
[0011]碳捕集子系统，分别与所述燃煤发电子系统及所述等离子气化子系统连接，用于对所述燃煤发电子系统排出的烟气进行脱碳处理，吸收烟气中的二氧化碳，排出二氧化碳
气体，并与所述等离子气化子系统进行换热；
[0012]甲醇合成子系统，分别与所述等离子气化子系统及所述碳捕集子系统连接，用于基于所述合成气及所述二氧化碳气体制备甲醇。
[0013]可选地，所述燃煤发电子系统包括：燃煤锅炉、汽轮机、发电机、凝汽器、凝结水泵及燃煤回热部件；
[0014]所述燃煤锅炉的主蒸汽出口与所述汽轮机的入口连接；所述汽轮机的出口分别与所述发电机、所述燃煤锅炉的入口、所述凝汽器的入口及所述燃煤回热部件的入口连接；所述凝汽器的入口还与所述燃煤回热部件连接，所述凝汽器的出口与所述凝结水泵的入口连接；所述凝结水泵的出口与所述燃煤回热部件的入口连接；所述燃煤回热部件的出口分别与所述燃煤锅炉的入口及所述等离子气化子系统连接；
[0015]所述燃煤锅炉用于燃烧煤炭产生主蒸汽；所述主蒸汽在所述汽轮机内膨胀做工，以带动所述发电机产生电能；所述汽轮机的排汽分别进入燃煤锅炉及所述凝汽器；所述凝汽器用于对所述汽轮机的排汽进行冷凝，得到冷凝水；所述凝结水泵用于对所述冷凝水加压；所述燃煤回热部件用于吸收加压后的冷凝水的热量；所述燃煤回热部件的排水经所述等离子气化子系统加热后进入所述燃煤锅炉。
[0016]可选地，所述汽轮机包括汽轮机高压缸、汽轮机中压缸及汽轮机低压缸；
[0017]所述燃煤锅炉的主蒸汽出口分别与所述汽轮机高压缸的入口及所述汽轮机中压缸的入口连接；所述汽轮机高压缸的排汽口分别与所述燃煤锅炉的入口、所述燃煤回热部件的入口及所述汽轮机中压缸的入口连接；所述汽轮机中压缸的排汽口分别与所述燃煤锅炉的入口、所述燃煤回热部件的入口及所述汽轮机低压缸的入口连接；所述汽轮机低压缸的排汽口分别与所述发电机及所述燃煤回热部件的入口连接；
[0018]所述汽轮机高压缸及所述汽轮机中压缸的排汽进入所述燃煤锅炉进行再热循环；所述汽轮机低压缸的排汽进入所述凝汽器进行冷凝。
[0019]可选地，所述燃煤回热部件包括依次连接的第一低压加热器、第二低压加热器、第三低压加热器、第四低压加热器、除氧器、给水泵、第一高压加热器、第二高压加热器及第三高压加热器；
[0020]所述第一低压加热器还与所述凝结水泵及所述凝汽器连接；所述第二高压加热器还与所述等离子气化子系统连接；所述第三高压加热器还与所述燃煤锅炉连接；
[0021]所述第一低压加热器的蒸汽入口、所述第二低压加热器的蒸汽入口、所述第三低压加热器的蒸汽入口及所述第四低压加热器的蒸汽入口均与所述汽轮机低压缸的排汽口连接；
[0022]所述第一高压加热器的蒸汽入口及所述除氧器的蒸汽入口均与所述汽轮机中压缸的排汽口连接；所述第二高压加热器的蒸汽入口及所述第三高压加热器的蒸汽入口均与所述汽轮机高压缸的排汽口连接。
[0023]可选地，所述等离子气化子系统包括：等离子气化炉、第一换热器、第二换热器及三通阀；
[0024]所述等离子气化炉的入口与所述燃煤发电子系统连接；
[0025]所述第一换热器的入口分别与所述等离子气化炉的出口及所述燃煤发电子系统连接；所述第一换热器的出口分别与所述第二换热器的入口及所述燃煤发电子系统连接；
所述第二换热器的入口还与所述碳捕集子系统连接；所述第二换热器的出口分别与所述碳捕集子系统及所述三通阀连接；所述三通阀还分别与所述燃煤发电子系统及所述甲醇合成子系统连接；
[0026]所述等离子气化炉用于在所述燃煤发电子系统产生的电能的作用下，对固体废物进行等离子气化，产生初步合成气；所述初步合成气依次经过所述第一换热器及所述第二换热器进行换热，得到合成气；所述三通阀用于控制所述合成气进入所述燃煤发电子系统进行发电和/或进入所述甲醇合成子系统进行甲醇制备。
[0027]可选地，所述碳捕集子系统包括：风机、静电除尘器、脱硫塔、吸收塔、第三换热器、解吸塔、再沸器及第一分离器；
[0028]所述风机、所述静电除尘器、所述脱硫塔、所述吸收塔、所述第三换热器、所述解吸塔、所述第一分离器依次连接；所述风机还与所述燃煤发电子系统连接；所述第一分离器还与所述甲醇合成子系统连接；所述再沸器分别与所述解吸塔、所述第三换热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃煤电站与等离子气化耦合的电
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甲醇联产系统，其特征在于，所述燃煤电站与等离子气化耦合的电
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甲醇联产系统包括：燃煤发电子系统，用于通过燃烧煤炭产生电能，并排出烟气；等离子气化子系统，与所述燃煤发电子系统连接，用于对固体废物进行等离子气化，产生合成气；碳捕集子系统，分别与所述燃煤发电子系统及所述等离子气化子系统连接，用于对所述燃煤发电子系统排出的烟气进行脱碳处理，吸收烟气中的二氧化碳，排出二氧化碳气体，并与所述等离子气化子系统进行换热；甲醇合成子系统，分别与所述等离子气化子系统及所述碳捕集子系统连接，用于基于所述合成气及所述二氧化碳气体制备甲醇。2.根据权利要求1所述的燃煤电站与等离子气化耦合的电
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甲醇联产系统，其特征在于，所述燃煤发电子系统包括：燃煤锅炉、汽轮机、发电机、凝汽器、凝结水泵及燃煤回热部件；所述燃煤锅炉的主蒸汽出口与所述汽轮机的入口连接；所述汽轮机的出口分别与所述发电机、所述燃煤锅炉的入口、所述凝汽器的入口及所述燃煤回热部件的入口连接；所述凝汽器的入口还与所述燃煤回热部件连接，所述凝汽器的出口与所述凝结水泵的入口连接；所述凝结水泵的出口与所述燃煤回热部件的入口连接；所述燃煤回热部件的出口分别与所述燃煤锅炉的入口及所述等离子气化子系统连接；所述燃煤锅炉用于燃烧煤炭产生主蒸汽；所述主蒸汽在所述汽轮机内膨胀做工，以带动所述发电机产生电能；所述汽轮机的排汽分别进入燃煤锅炉及所述凝汽器；所述凝汽器用于对所述汽轮机的排汽进行冷凝，得到冷凝水；所述凝结水泵用于对所述冷凝水加压；所述燃煤回热部件用于吸收加压后的冷凝水的热量；所述燃煤回热部件的排水经所述等离子气化子系统加热后进入所述燃煤锅炉。3.根据权利要求2所述的燃煤电站与等离子气化耦合的电
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甲醇联产系统，其特征在于，所述汽轮机包括汽轮机高压缸、汽轮机中压缸及汽轮机低压缸；所述燃煤锅炉的主蒸汽出口分别与所述汽轮机高压缸的入口及所述汽轮机中压缸的入口连接；所述汽轮机高压缸的排汽口分别与所述燃煤锅炉的入口、所述燃煤回热部件的入口及所述汽轮机中压缸的入口连接；所述汽轮机中压缸的排汽口分别与所述燃煤锅炉的入口、所述燃煤回热部件的入口及所述汽轮机低压缸的入口连接；所述汽轮机低压缸的排汽口分别与所述发电机及所述燃煤回热部件的入口连接；所述汽轮机高压缸及所述汽轮机中压缸的排汽进入所述燃煤锅炉进行再热循环；所述汽轮机低压缸的排汽进入所述凝汽器进行冷凝。4.根据权利要求3所述的燃煤电站与等离子气化耦合的电
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甲醇联产系统，其特征在于，所述燃煤回热部件包括依次连接的第一低压加热器、第二低压加热器、第三低压加热器、第四低压加热器、除氧器、给水泵、第一高压加热器、第二高压加热器及第三高压加热器；所述第一低压加热器还与所述凝结水泵及所述凝汽器连接；所述第二高压加热器还与所述等离子气化子系统连接；所述第三高压加热器还与所述燃煤锅炉连接；所述第一低压加热器的蒸汽入口、所述第二低压加热器的蒸汽入口、所述第三低压加
热器的蒸汽入口及所述第四低压加热器的蒸汽入口均与所述汽轮机低压缸的排汽口连接；所述第一高压加热器的蒸汽入口及所述除氧器的蒸汽入口均与所述汽轮机中压缸的排汽口连接；所述第二高压加热器的蒸汽入口及所述第三高压加热器的蒸汽入口均与所述汽轮机高压缸的排汽口连接。5.根据权利要求1所述的燃煤电站与等离子气化耦合的电
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甲醇联产系统，其特征在于，所述等离子气化子系统包括：等离子气化炉、第一换热器、第二换热器及三通阀；所述等离子气化炉的入口与所述燃煤发电子系统连接；所述第一换热器的入口分别与所述等...

【专利技术属性】
技术研发人员：周专，边家瑜，于志勇，余金，吴高磊，史晓超，朱子民，潘佩媛，陈衡，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：