一种煤炭提质降碳发电系统的制作方法

1.本技术涉及节能减排的技术领域，尤其涉及一种煤炭提质降碳发电系统。


背景技术：

2.煤电是我国主要的碳排放源，全国煤电机组每年排放超过40亿吨二氧化碳，占到全国总碳排放量的40％以上。为了实现碳达峰、碳中和的目标，需要多措并举，减少煤电的碳排放，传统的碳捕捉方式，成本高、能耗高，还无法实现规模化部署。
3.目前，煤电厂的碳减排主要的技术手段为碳捕捉。碳捕捉包括吸附法 (燃烧后捕捉)、富氧燃烧和燃烧前捕捉等技术路线。
4.对于吸附法等燃烧后捕捉的技术路线，由于烟气中二氧化碳浓度仅为 10～15％，且烟气压力接近大气压，需要捕集剂循环量大、系统庞大，装备复杂、能耗大。对于富氧燃烧等技术方案，利用空气分离器等装备制备氧气的成本和能耗也很高。目前既有的煤电厂二氧化碳的捕捉技术，其能耗在2.5～3.5gj/t co2，二氧化碳捕捉成本在200元/t co2以上，总体来看，能耗和成本仍然偏高，造成无法进行大规模部署和实施。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种煤炭提质降碳发电系统，不再需要额外对二氧化碳捕捉，可以直接进行存储，不需要二氧化碳与烟气的分离，减少了能源总体消耗，提升了总体效率。
6.本技术提供了一种煤炭提质降碳发电系统，包括:干馏炉,其用于煤在隔绝空气条件下加热、分解，生成焦炭、煤气；一氧化碳反应器，其通过焦炭输送管道连接于干馏炉，用于供焦炭和二氧化碳生成煤气；氢气反应器，其接收来自一氧化碳反应器反应生成的煤气，并与高温蒸汽反应生成二氧化碳和氢气；燃煤锅炉，其用于生成氢气反应器所需的高温蒸汽。
7.优选的，还包括：碳封存装置，其与氢气反应器之间连接有主二氧化碳输送管道，用于存储氢气反应器反应生成的二氧化碳。
8.优选的，所述主二氧化碳输送管道和一氧化碳反应器之间连接有副二氧化碳输送管道；所述副二氧化碳输送管道将氢气反应器生成的二氧化碳输送至一氧化碳反应器。
9.优选的，还包括：汽轮机，其设置在燃煤锅炉和氢气反应器之间，用于将燃煤锅炉生成的部分高温蒸汽转化为旋转机械能，并将另一部分高温蒸汽输送至氢气反应器。
10.优选的，在汽轮机和氢气反应器之间连接高温蒸汽输送管道，高温蒸汽输送管道将汽轮机中部分高温蒸汽传输至氢气反应器。
11.优选的，在燃煤锅炉和氢气反应器之间连接有氢气输送管道，所述氢气输送管道用于将氢气反应器生成的氢气输送至燃煤锅炉用于作为反应燃料；在所述氢气输送管道上引出设置有氢气存储器，用于一部分氢气通过氢气输送管道输送至氢气存储器内进行存储。
12.优选的，所述干馏炉和氢气反应器之间连接有第一煤气输送管道；所述第一煤气
输送管道将干馏炉反应生成的煤气输送至氢气反应器。
13.优选的，所述一氧化碳反应器和氢气反应器之间设置有第二煤气输送管道；其中第二煤气输送管道远离一氧化碳反应器的一端与第一煤气输送管道连通设置。
14.优选的，还包括：烟囱，其用于供燃煤锅炉产生的烟气进行排放；在燃煤锅炉和干馏炉之间连接有第一烟气输送管道；在烟囱和燃煤锅炉之间连接有第二烟气输送管道。
15.本技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：利用煤炭制备焦油、焦煤和煤气，焦煤一般温度在500～800℃，送入一氧化碳反应器，煤气以一氧化碳为主，送入氢气反应器，通过焦煤还原二氧化碳制备富含一氧化碳的煤气，焦炭与氢气反应器送来的二氧化碳反应，产生一氧化碳，并送入氢气反应器，一氧化碳还原水蒸气制备富含氢气的合成气，与传统的碳捕捉技术相比，因为不需要二氧化碳与烟气的分离，减少了能源总体消耗，提升了总体效率。
附图说明
16.图1是本技术一实施例一种煤炭提质降碳发电系统的结构示意图。
17.附图标记：
18.1、干馏炉；11、焦炭输送管道；12、焦油输送管道；2、一氧化碳反应器；3、氢气反应器；4、燃煤锅炉；5、碳封存装置；61、主二氧化碳输送管道；62、副二氧化碳输送管道；7、汽轮机；8、氢气输送管道；9、高温蒸汽输送管道；101、第一煤气输送管道；102、第二煤气输送管道； 103、烟囱；104、第一烟气输送管道；105、第二烟气输送管道；106、氢气存储器。
具体实施方式
19.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本技术的范围。
20.如图1所示，本技术提供了一种煤炭提质降碳发电系统，包括:干馏炉1、一氧化碳反应器2、氢气反应器3和燃煤锅炉4，其中干馏炉1用于煤在隔绝空气条件下加热、分解，生成焦炭、煤气、焦油，生成的焦油通过焦油输送管道12排出，并且可以直接对外销售；焦煤一般温度在 500～800℃，后期送入一氧化碳反应器2内；煤气以一氧化碳为主，后期送入氢气反应器3。
21.干馏炉1和一氧化碳反应器2之间连接有焦炭输送管道11，干馏炉1 生成的焦煤通过焦炭输送管道11输送至一氧化碳反应器2内。
22.一氧化碳反应器2和氢气反应器3之间连接有副二氧化碳输送管道 62，副二氧化碳输送管道62将氢气反应器3生成的二氧化碳输送至一氧化碳反应器2。在一氧化碳反应器2内焦煤和二氧化碳反应生成一氧化碳，利用高温焦煤的氧化还原性，将二氧化碳还原为一氧化碳，具体的反应公式为：c co2＝2co。
23.在干馏炉1和氢气反应器3之间连接有第一煤气输送管道101，所述第一煤气输送管道101将干馏炉1反应生成的煤气(主要为co)输送至氢气反应器3。在一氧化碳反应器2和第一煤气输送管道101之间连接有第二煤气输送管道102，其中第二煤气输送管道102的一端与第一煤气输送管道101连接、另一端与一氧化碳反应器2。将一氧化碳反应器2内生成的
煤气(主要为co)通过第二煤气输送管道102输送至氢气反应器3。
24.还包括：碳封存装置5，其与氢气反应器3之间连接有主二氧化碳输送管道61，用于存储氢气反应器3反应生成的二氧化碳，可选的，副二氧化碳输送管道62远离一氧化碳反应器2的一端与主二氧化碳输送管道61 连接且连通设置。
25.燃煤锅炉4，其用于通过煤炭燃烧将给水加热产生蒸汽，并将产生的蒸汽通过蒸汽管道送入汽轮机7；在燃煤锅炉4和氢气反应器3之间还设有氢气存储器106，氢气反应器3生成的氢气一部分通过氢气输送管道8 输送至燃煤锅炉4内，输送的氢气作为燃煤锅炉4的燃料可以替代煤炭消耗，减少煤电机组碳排放；另一部分氢气通过管道输送至氢气存储器106 内进行存储。
26.优选的，在燃煤锅炉4和氢气反应器3之间设置有汽轮机7，汽轮机 7将燃煤锅炉4产生的部分高温蒸汽转化为旋转机械能。可以根据需要在其上不同位置打孔抽取不同温度和压力的蒸汽，在汽轮机7和氢气反应器 3之间连接高温蒸汽输送管道9，高温蒸汽输送管道9将汽轮机7中部分未转化的高温蒸汽传输至氢气反应器3。在氢气反应器3内进行高温蒸汽和煤气的反应，利用一氧化碳的氧化还原性与高温蒸汽进行催化反应，产生蒸汽和二氧化碳，主要反应为co h2o＝h2 co2。
27.优选的，还包括：烟囱103，其用于供燃煤锅炉4产生的烟气进行排放；在燃煤锅炉4和干馏炉1之间连接有第一烟气输送管道104；在烟囱 103和燃煤锅炉4之间连接有第二烟气输送管道105。第一烟气输送管道 104将经过干馏炉1反应产生的煤气输送至燃煤锅炉4内和空气、煤炭一起燃烧。，第二烟气输送管道105将经过燃煤锅炉4产生的烟气经过烟囱 103进行排放。
28.本技术首次提出了利用煤电机组高温水蒸气与富含一氧化碳的合成气反应制备氢气和二氧化碳的技术路线。利用煤炭制备焦油、焦煤和煤气，焦油直接对外销售，焦煤一般温度在500～800℃，送入一氧化碳反应器2，煤气以一氧化碳为主，送入氢气反应器3，焦煤还原二氧化碳制备富含一氧化碳的煤气，焦炭与氢气反应器3送来的二氧化碳反应，产生一氧化碳，并送入氢气反应器3。一氧化碳还原水蒸气制备富含氢气的合成气，一氧化碳与汽轮机7抽取的高温蒸汽反应，产生富含氢气的合成气，并送入燃煤锅炉4，替代煤炭消耗，减少煤电机组碳排放。与传统的碳捕捉技术相比，因为不需要二氧化碳与烟气的分离，减少了能源总体消耗，提升了总体效率。
29.应当理解的是，本技术的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本技术的原理，而不构成对本技术的限制。因此，在不偏离本技术的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。此外，本技术所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。