一种加氢气化的CO2部分捕集IGCC系统及其工作方法与流程

一种加氢气化的co2部分捕集igcc系统及其工作方法
技术领域
1.本发明属于co2捕集领域，涉及一种加氢气化的co2部分捕集igcc系统及其工作方法。


背景技术：

2.煤炭是我国重要的基础能源，也是我国co2排放的主要来源。整体煤气化联合循环系统(igcc)是将清洁的煤气化技术与高效的燃气
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蒸汽联合循环发电技术有机集成的高效发电技术。我国于2012年建成投产了首套25万千瓦规模的igcc示范电站，其设计净效率为41％，电站实际运行的环保性能可达甚至优于天然气联合循环电站，在igcc的基础上实施燃烧前co2捕集，可实现低成本捕集co2，但现有技术中，很难针对性的捕集co2。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种加氢气化的co2部分捕集igcc系统及其工作方法，实现合成气中部分co2捕集，降低煤炭发电的碳排放强度。
4.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
5.一种加氢气化的co2部分捕集igcc系统，包括依次连接的气化炉、脱硫单元和合成气调制单元；
6.脱硫单元出口依次连接有水汽变换单元和脱碳单元。
7.优选的，脱碳单元的富氢气体出口连接合成气调制单元入口。
8.进一步，脱碳单元的富氢气体出口连接气化炉入口。
9.优选的，脱碳单元的co2出口连接有mdea装置、selexol装置或低温甲醇洗装置。
10.优选的，气化炉入口连接有空分单元出口，气化炉和脱硫单元之间依次连接有煤气冷却器、除尘单元和低温余热回收单元，合成气调制单元出口依次连接有燃气轮机、余热锅炉和汽轮机。
11.进一步，煤气冷却器出口连接余热锅炉入口。
12.进一步，脱硫单元连接有硫回收单元。
13.进一步，除尘单元出口与气化炉入口连接。
14.一种基于上述任意一项所述加氢气化的co2部分捕集igcc系统的工作方法，包括以下过程：
15.煤经过预处理后与作为气化反应原料的一股水同时送入气化炉生成合成气，合成气再送入脱硫单元，脱硫单元产生的洁净合成气一部分通过水汽变换单元后送入脱碳单元，生成co2，对生成的co2进行捕集；脱硫单元产生的另一部分洁净合成气送入合成气调制单元中。
16.优选的，脱碳单元生成co2外还生成富氢气体，富氢气体一股送入气化炉，另一股送入合成气调制单元中。
17.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
18.本发明对全部合成气采用先脱硫，再抽取部分合成气进行水汽变换和脱碳，实现了co2捕集，变换后的合成气的主要成分是co2与h2，因此能够针对性的捕集co2，降低了煤炭发电的co2排放强度。
19.进一步，将co2捕集后剩余的富氢气体送入合成气调制单元中，进而送入燃气轮机，能够增加燃烧效果。
20.进一步，将富氢气体一部分送入气化炉，相比于全部送入燃气轮机，增加合成气中的ch4含量，也就降低了进入燃气轮机的合成气h2含量，降低了燃气轮机因为h2含量高形成的燃烧震荡与回火的风险，保证燃气轮机安全高效运行。
21.进一步，采用mdea装置、selexol装置或低温甲醇洗装置捕集co2，能够用吸收剂与水汽变换后的合成气接触，变换后的合成气的主要成分是co2与h2。吸收剂将吸收绝大部分co2，但对h2的吸收量极少；吸收co2后的吸收剂再通过解吸再生过程，将co2释放出来，形成高纯度的co2，从而实现co2的捕集。
22.进一步，煤气冷却器产生的蒸汽被送到余热锅炉继续过热后送入汽轮机发电，提高了系统的发电效率。
23.进一步，硫回收单元能够将脱硫单元产生的酸性气体生成硫磺，避免排入大气中污染环境。
24.进一步，除尘单元输出端与气化炉连接，能够将除尘单元产生的飞灰再循环至气化炉中，避免排入大气中污染环境。
附图说明
25.图1为本发明的系统结构示意图。
26.其中：1
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气化炉；2
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煤气冷却器；3
‑
除尘单元；4
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低温余热回收单元；5
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脱硫单元；6
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硫回收单元；7
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合成气调制单元；8
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燃烧室；9
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压气机；10
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透平；11
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余热锅炉；12
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汽轮机；13
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水汽变换单元；14
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脱碳单元；15
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空分单元。
具体实施方式
27.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
28.如图1所示，为本发明所述的加氢气化的co2部分捕集igcc系统，包括一次连接的气化炉1、煤气冷却器2、除尘单元3、低温余热回收单元4、脱硫单元5、合成气调制单元7、燃烧室8、透平10、余热锅炉11和汽轮机12。
29.气化炉1入口连通有空分单元15出口、水蒸汽和煤。
30.煤气冷却器2出气口连接余热锅炉，煤气冷却器2产生的蒸汽被送到余热锅炉11继续过热后送入汽轮机12发电，提高了系统的发电效率。
31.除尘单元3出口与气化炉1入口连接，能够将除尘单元3产生的飞灰再循环至气化炉1中，避免排入大气中污染环境。
32.脱硫单元5出口连接有硫回收单元6，硫回收单元6能够将脱硫单元5产生的酸性气体生成硫磺，避免排入大气中污染环境。
33.脱硫单元5出口还依次连接有水汽变换单元13和脱碳单元14，脱碳单元14的co2出口连接有mdea装置、selexol装置或低温甲醇洗装置，采用mdea装置、selexol装置或低温甲
醇洗装置捕集co2，能够用吸收剂与水汽变换后的合成气接触，变换后的合成气的主要成分是co2与h2。吸收剂将吸收绝大部分co2，但对h2的吸收量极少；吸收co2后的吸收剂再通过解吸再生过程，将co2释放出来，形成高纯度的co2，从而实现co2的捕集。
34.脱碳单元14的富氢气体出口连接合成气调制单元6入口和气化炉1入口。将富氢气体一部分送入气化炉1，相比于全部送入燃气轮机，增加合成气中的ch4含量，也就降低了进入燃气轮机的合成气h2含量，降低了燃气轮机因为h2含量高形成的燃烧震荡与回火的风险，保证燃气轮机安全高效运行。
35.燃气轮机包括燃烧室8、透平10和压气机9，燃烧室8出口连接透平10入口，透平10出口连接余热锅炉11入口，燃烧室8和透平10入口连接有压气机9的输出端。
36.本发明所述加氢气化的co2部分捕集igcc系统的工作过程为：煤经过预处理后与作为气化反应原料的一股水同时送入气化炉1，此外，从脱碳单元14产生一部分富氢气体也同时送入气化炉1。煤在气化炉1中与水、富氢气体、以及空分单元15产生的纯氧发生气化反应，生成粗合成气，气化过程产生的灰渣从气化炉1排出。粗合成气在煤气冷却器2中冷却，同时产生蒸汽，送入余热锅炉11。粗合成气经过除尘单元3后，送入低温余热回收单元4，除尘单元3产生的飞灰再循环至气化炉1中。进一步冷却的合成气再送入脱硫单元5，脱硫单元5产生的酸性气体送入硫回收单元6生成硫磺，脱硫单元5产生的洁净合成气一部分通过水汽变换单元13后送入脱碳单元14，捕集co2后形成富氢气体。这股富氢气体一股送入气化炉1，另一股送入合成气调制单元7。脱硫单元6产生的洁净合成气的另一部分在合成气调制单元7稀释后，再送入燃烧室8。压气机9从大气中吸入空气，产生的高压空气送入燃烧室8，空气与合成气燃烧后生成高温烟气送入透平10发电。透平10出口较高温度的烟气送入余热锅炉11，余热锅炉11产生的蒸汽送入汽轮机12发电。
37.通过物理吸收法或者化学吸收法，在mdea、selexol或低温甲醇洗工艺中，用吸收剂与水汽变换后的合成气接触，变换后的合成气的主要成分是co2与h2。吸收剂将吸收绝大部分co2，但对h2的吸收量极少；吸收co2后的吸收剂再通过解吸再生过程，将co2释放出来，形成高纯度的co2，从而实现co2的捕集。
38.以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。