【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于耦合生物质的煤气化联合循环发电领域，具体涉及一种耦合生物质近零排放高纯co2捕集的igcc系统及其工作方法。
技术介绍
1、我国的能源资源禀赋具有贫油、少气、多煤的特点，长期以来，煤炭在我国能源消费结构中占据着主导地位，保障煤炭资源的高效清洁利用就成为了确保我国能源安全稳定供应的关键所在。煤炭资源丰富，在现阶段乃至未来较长一段时间内，依然是我国能源体系中不可或缺的重要组成部分。然而，传统的煤炭利用方式往往伴随着能源利用效率不高以及污染物排放量大等诸多问题，这既不符合我国“双碳”目标要求，也不利于生态环境保护。
2、整体煤气化联合循环发电(igcc)技术的出现，为解决上述问题提供了一个极具潜力的途径。它创新性地将清洁煤气化技术与燃气-蒸汽联合循环发电有机结合起来，一方面，通过煤气化技术可以把煤炭转化为合成气(主要包含一氧化碳、氢气等气体成分)，实现煤炭的清洁转化，为后续发电环节提供合适的燃料；另一方面，燃气-蒸汽联合循环发电则充分利用合成气燃烧产生的高温燃气驱动燃气轮机发电，再利用燃气轮机排出的高温尾气去产生蒸汽，进而驱动蒸汽轮机再次发电，通过这样的联合循环方式，显著提升了发电效率，相较于传统的燃煤发电方式，能在相同的煤炭资源投入下产出更多的电能。同时，由于在煤气化和发电环节都采用了一系列先进的污染控制技术，能够有效降低诸如二氧化硫、氮氧化物以及颗粒物等污染物的排放，从源头上减少对环境的污染，在满足能源供应需求的同时兼顾环境保护，对我国能源结构优化和低碳发展有着重要意义。
3、在实现低碳甚至零
4、另一种方法则是采用基于深冷空分的富氧燃烧法，这种方法的原理是通过深冷空分技术制取高纯度的氧气，使煤炭在富氧环境下燃烧，产生富含二氧化碳的烟气，从而更有利于二氧化碳的捕集，理论上可以实现更高的二氧化碳捕集率。然而，该方法并非十全十美，其存在明显的弊端。为了制取大量高纯度的氧气，深冷空分装置需要消耗大量的能量，这使得整个igcc系统的能耗显著增加，进而导致系统的发电效率降低。而且，在制取氧气的过程中，会产生大量的氮气(n2)，这些氮气在当前的工艺环节中往往难以找到有效的利用途径，只能作为无用气体排放或者需要额外的处理措施，进一步增加了系统的复杂性和成本。
技术实现思路
1、本专利技术为解决现有igcc系统中二氧化碳捕集率低，能耗大导致发电效率降低，取氧气过程中产生大量氮气难以有效利用的问题，而提供一种耦合生物质近零排放高纯co2捕集的igcc系统及其工作方法。
2、一种耦合生物质近零排放高纯co2捕集的igcc系统包括空分装置、气化炉、显热回收装置、净化装置、燃气发电单元、余热回收单元、蒸汽发电单元、生物质发酵装置、甲烷重整单元、吸附分离单元和氨合成塔；
3、所述空分装置的第一氧气出口连接气化炉的氧气入口，空分装置的第二氧气出口连接燃气发电单元的氧气入口，空分装置的氮气出口连接氨合成塔的氮气入口；所述气化炉设置有煤粉输入管路，气化炉的粗煤气出口连接显热回收装置的粗煤气入口；所述显热回收装置的高温蒸汽出口连接蒸汽发电单元的第一高温蒸汽入口，显热回收装置的粗煤气出口连接净化装置的粗煤气入口；所述净化装置的净化气出口连接燃气发电单元的净化气入口；所述燃气发电单元的高温混合气出口连接余热回收单元的高温混合气入口；所述余热回收单元产出的二氧化碳分为三路，一路与煤粉输入管路相连、一路回注至燃气发电单元的氧气入口、一路储存回收；余热回收单元的第一高温蒸汽出口连接甲烷重整单元的高温蒸汽入口，余热回收单元的第二高温蒸汽出口连接蒸汽发电单元的第二高温蒸汽入口；所述蒸汽发电单元的给水出口连接余热回收单元的给水入口；所述生物质发酵装置的甲烷出口连接甲烷重整单元的甲烷入口；所述甲烷重整单元的混合气出口连接吸附分离单元的混合气入口；所述吸附分离单元的一氧化碳出口连接燃气发电单元的一氧化碳入口，吸附分离单元的氢气出口连接氨合成塔的氢气入口。
4、一种耦合生物质近零排放高纯co2捕集的igcc系统的工作方法，它是按以下步骤进行的：
5、空分装置产生的氧气分两路输出，一路进入气化炉，另一路进入燃气发电单元，空分装置产生的氮气进入氨合成塔；
6、余热回收单元产出的二氧化碳分为三路，一路与煤粉输入管路相连、一路回注至燃气发电单元的氧气入口、一路储存回收；
7、余热回收单元的蒸汽分两路，一路进入甲烷重整单元，一路进入蒸汽发电单元；
8、气化炉产生的粗煤气进入显热回收装置进行热量交换，显热回收装置产生的高温蒸汽通入蒸汽发电单元产生电能，显热回收装置输出的粗煤气进入净化装置进行除尘、脱硫、脱硝，净化后的h2和co混合物进入燃气发电单元；
9、燃气发电单元产生的高温尾气co2和高温蒸汽混合物进入余热回收单元，燃气发电单元产生的电能并入电网；
10、生物质发酵装置产生的ch4进入甲烷重整单元，甲烷重整单元产生的h2和co混合物进入吸附分离单元，吸附分离单元产生的co进入燃气发电单元燃烧，吸附分离单元产生的h2进入氨合成塔，氨合成塔产生的nh3储存回收。
11、本专利技术优点：
12、本专利技术采用co2输送煤粉到气化炉，同时采用co2回注到燃气发电单元，相比于n2或空气输送，大大减少了气化过程和燃烧过程中氮氧化物的产生，同时可以使部分co2封闭在系统内；
13、耦合了生物质合成氨工艺，以利用空分过程产生的n2，生物质合成氨过程中产生的co可以用于燃气发电，燃气发电单元产生的高温气体经余热回收装置后生产的高温蒸汽可用于生物质合成氨过程中的甲烷重整，提升系统物质利用率。
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1.一种耦合生物质零排放高纯CO2捕集的IGCC系统，其特征在于耦合生物质零排放高纯CO2捕集的IGCC系统包括空分装置(1)、气化炉(2)、显热回收装置(3)、净化装置(4)、燃气发电单元(5)、余热回收单元(6)、蒸汽发电单元(7)、生物质发酵装置(8)、甲烷重整单元(9)、吸附分离单元(10)和氨合成塔(11)；
2.根据权利要求1所述的一种耦合生物质零排放高纯CO2捕集的IGCC系统，其特征在于所述燃气发电单元(5)产生的电能并入电网。
3.根据权利要求1所述的一种耦合生物质零排放高纯CO2捕集的IGCC系统，其特征在于所述蒸汽发电单元(7)产生的电能并入电网。
4.根据权利要求1所述的一种耦合生物质零排放高纯CO2捕集的IGCC系统，其特征在于所述氨合成塔(11)产出的氨气储存回收。
5.如权利要求1所述的一种耦合生物质零排放高纯CO2捕集的IGCC系统的工作方法，其特征在于它是按以下步骤进行的：
6.根据权利要求5所述的一种耦合生物质零排放高纯CO2捕集的IGCC系统的工作方法，其特征在于所述显热回收装置(3
7.根据权利要求6所述的一种耦合生物质零排放高纯CO2捕集的IGCC系统的工作方法，其特征在于所述杂气组分为N2、H2S、COS、CH4。
8.根据权利要求5所述的一种耦合生物质零排放高纯CO2捕集的IGCC系统的工作方法，其特征在于净化后的H2和CO混合物组分为62％的CO，28％的H2，8％的CO2，0.5％的N21.5％的CH4。
9.根据权利要求5所述的一种耦合生物质零排放高纯CO2捕集的IGCC系统的工作方法，其特征在于按吸附分离单元(10)提供20％的CO进行计算，由余热回收单元(6)输出的CO2纯度可达99.56％。
...【技术特征摘要】
1.一种耦合生物质零排放高纯co2捕集的igcc系统，其特征在于耦合生物质零排放高纯co2捕集的igcc系统包括空分装置(1)、气化炉(2)、显热回收装置(3)、净化装置(4)、燃气发电单元(5)、余热回收单元(6)、蒸汽发电单元(7)、生物质发酵装置(8)、甲烷重整单元(9)、吸附分离单元(10)和氨合成塔(11)；
2.根据权利要求1所述的一种耦合生物质零排放高纯co2捕集的igcc系统，其特征在于所述燃气发电单元(5)产生的电能并入电网。
3.根据权利要求1所述的一种耦合生物质零排放高纯co2捕集的igcc系统，其特征在于所述蒸汽发电单元(7)产生的电能并入电网。
4.根据权利要求1所述的一种耦合生物质零排放高纯co2捕集的igcc系统，其特征在于所述氨合成塔(11)产出的氨气储存回收。
5.如权利要求1所述的一种耦合生物质零排放高纯co2捕集的igcc系统的...
【专利技术属性】
技术研发人员：石乾宇，王志坚，刘鹏，唐卉，牟力波，李琪，纪鹏振，赵赫，陈玄烨，张云天，
申请(专利权)人：哈尔滨锅炉厂有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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