本發(fā)明涉及發(fā)電，尤其涉及一種自生co2工質(zhì)的零碳排放煤炭發(fā)電系統(tǒng)及發(fā)電方法。
背景技術(shù)：
1、igfc（集成煤氣化燃料電池）的一般過(guò)程為煤（或天然氣、生物質(zhì)等）經(jīng)氣化生成合成氣，燃料氣與氧化氣體在電池內(nèi)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電，反應(yīng)過(guò)程中大部分可燃成分轉(zhuǎn)化為電和熱，但是，未轉(zhuǎn)化的可燃成分隨電池陽(yáng)極尾氣排出，仍需要進(jìn)入燃燒室進(jìn)行催化燃燒，這既增加了系統(tǒng)操作的冗雜程度，造成額外經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，也未能很好的避開后續(xù)co2的排放問題，仍需要對(duì)co2進(jìn)行捕集封存。
2、因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種自生co2工質(zhì)的零碳排放煤炭發(fā)電系統(tǒng)及發(fā)電方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中igfc的未轉(zhuǎn)化的可燃成分隨電池陽(yáng)極尾氣排出，仍需要進(jìn)入燃燒室進(jìn)行催化燃燒，這既增加了系統(tǒng)操作的冗雜程度，造成額外經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，也未能很好的避開后續(xù)co2的排放，仍需要對(duì)co2進(jìn)行捕集封存的問題。
2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
3、本發(fā)明的第一方面，提供一種自生co2工質(zhì)的零碳排放煤炭發(fā)電系統(tǒng)，其中，包括：煤氣化反應(yīng)爐、脫硫吸收塔、冷凝罐、變壓吸附裝置、co儲(chǔ)罐、電池裝置和第一連接管道；
4、其中，所述煤氣化反應(yīng)爐與所述脫硫吸收塔相連通，所述脫硫吸收塔和所述冷凝罐相連通，所述冷凝罐與所述變壓吸附裝置相連通，所述變壓吸附裝置分別與所述co儲(chǔ)罐和所述電池裝置相連通；
5、所述煤氣化反應(yīng)爐上設(shè)置有煤粉入口和co2入口；
6、所述電池裝置包括負(fù)載、陰極室、陽(yáng)極室、以及設(shè)置在陰極室和陽(yáng)極室之間的電解質(zhì)層，所述電池裝置上設(shè)置有空氣入口和尾氣出口；
7、所述第一連接管道連通所述煤氣化反應(yīng)爐和電池裝置的尾氣出口，所述第一連接管道用于將電池裝置內(nèi)產(chǎn)生的尾氣循環(huán)至煤氣化反應(yīng)爐內(nèi)。
8、可選地，所述煤氣化反應(yīng)爐和所述電池裝置之間還設(shè)置有余熱回收裝置，所述余熱回收裝置用于將電池裝置的流出氣體的余熱供給煤氣化反應(yīng)爐。
9、可選地，所述自生co2工質(zhì)的零碳排放煤炭發(fā)電系統(tǒng)還包括連通煤氣化反應(yīng)爐和變壓吸附裝置的第二連接管道，所述第二連接管道用于將變壓吸附裝置分離出的co2回流至煤氣化反應(yīng)爐內(nèi)。
10、可選地，所述電池裝置上還設(shè)置有空氣出口，所述空氣出口用于排放電池裝置產(chǎn)生的貧氧空氣。
11、可選地，所述自生co2工質(zhì)的零碳排放煤炭發(fā)電系統(tǒng)還包括殘?jiān)鼉?chǔ)罐，所述煤氣化反應(yīng)爐下端設(shè)置有排灰分閥，所述殘?jiān)鼉?chǔ)罐與所述排灰分閥相連通。
12、可選地，所述自生co2工質(zhì)的零碳排放煤炭發(fā)電系統(tǒng)還包括預(yù)熱罐，所述預(yù)熱罐與所述煤氣化反應(yīng)爐上設(shè)置的co2入口相連通，所述預(yù)熱罐用于預(yù)熱co2。
13、可選地，所述煤氣化反應(yīng)爐的工作溫度為720～1000℃，所述電池裝置的工作溫度為720～1000℃，所述電池裝置的工作溫度比所述煤氣化反應(yīng)爐的工作溫度高20～50℃。
14、可選地，所述冷凝罐的工作溫度為30～60℃。
15、本發(fā)明的第二方面，提供一種本發(fā)明所述的自生co2工質(zhì)的零碳排放煤炭發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電方法，其中，包括步驟：
16、分別通過(guò)煤粉入口和co2入口向煤氣化反應(yīng)爐內(nèi)加入煤和通入co2，煤氣化反應(yīng)爐內(nèi)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生包含co的氣體；
17、產(chǎn)生的包含co的氣體經(jīng)過(guò)脫硫吸收塔脫硫，再經(jīng)過(guò)冷凝罐冷凝，再經(jīng)過(guò)變壓吸附裝置將co分離為兩部分，其中一部分co通入co儲(chǔ)罐進(jìn)行貯存，另一部分co通入電池裝置內(nèi)部；
18、接通電池裝置的負(fù)載，通過(guò)空氣入口向電池裝置中通入空氣，其中空氣中的氧氣在陰極室得到電子生成o2-，生成的o2-通過(guò)電解質(zhì)層從陰極室傳導(dǎo)至陽(yáng)極室，所述o2-在陽(yáng)極室內(nèi)與co發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)生成co2并同時(shí)釋放出電子，從而形成閉合回路產(chǎn)生電流，并且生成的co2通過(guò)第一連接管道循環(huán)回流至所述煤氣化反應(yīng)爐內(nèi)。
19、可選地，所述負(fù)載的工作參數(shù)包括：?jiǎn)坞姵氐碾妷簽?.6～0.9?v，電流密度為500～900?ma/cm2。
20、有益效果：本發(fā)明提供的自生co2工質(zhì)的零碳排放煤炭發(fā)電系統(tǒng)，通過(guò)在煤氣化反應(yīng)爐與電池裝置之間設(shè)置了用于對(duì)煤氣化反應(yīng)產(chǎn)生的co進(jìn)行脫硫的脫硫吸收塔，可以避免固體碳?xì)饣蠛械纳倭亢驓怏w對(duì)陽(yáng)極催化劑的毒化作用；設(shè)置了冷凝罐將脫硫后的co冷凝至合適溫度，可以確保水分、輕烴等雜質(zhì)的分離，同時(shí)保持co的氣態(tài)狀態(tài)；設(shè)置了變壓吸附裝置對(duì)co進(jìn)行分離，部分經(jīng)變壓分離后回收貯存到co儲(chǔ)罐中獲得高純度高產(chǎn)值的co化工產(chǎn)品，部分進(jìn)入電池裝置內(nèi)部發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)生成co2并釋放出電子產(chǎn)生電流，并且電池裝置中產(chǎn)生的co2和未轉(zhuǎn)化的co等可以通過(guò)第一連接管道重新進(jìn)入煤氣化反應(yīng)爐內(nèi)參與煤氣化反應(yīng)。本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)不僅具有很高的發(fā)電效率和良好的產(chǎn)電穩(wěn)定性，而且通過(guò)系統(tǒng)自循環(huán)避免了后續(xù)co2捕集封存，實(shí)現(xiàn)co2的近零排放，同時(shí)聯(lián)產(chǎn)附加值化工產(chǎn)品co。
1.一種自生co2工質(zhì)的零碳排放煤炭發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括：煤氣化反應(yīng)爐、脫硫吸收塔、冷凝罐、變壓吸附裝置、co儲(chǔ)罐、電池裝置和第一連接管道；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自生co2工質(zhì)的零碳排放煤炭發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述煤氣化反應(yīng)爐和所述電池裝置之間還設(shè)置有余熱回收裝置，所述余熱回收裝置用于將電池裝置的流出氣體的余熱供給煤氣化反應(yīng)爐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自生co2工質(zhì)的零碳排放煤炭發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述自生co2工質(zhì)的零碳排放煤炭發(fā)電系統(tǒng)還包括連通煤氣化反應(yīng)爐和變壓吸附裝置的第二連接管道，所述第二連接管道用于將變壓吸附裝置分離出的co2回流至煤氣化反應(yīng)爐內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自生co2工質(zhì)的零碳排放煤炭發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述電池裝置上還設(shè)置有空氣出口，所述空氣出口用于排放電池裝置產(chǎn)生的貧氧空氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自生co2工質(zhì)的零碳排放煤炭發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述自生co2工質(zhì)的零碳排放煤炭發(fā)電系統(tǒng)還包括殘?jiān)鼉?chǔ)罐，所述煤氣化反應(yīng)爐下端設(shè)置有排灰分閥，所述殘?jiān)鼉?chǔ)罐與所述排灰分閥相連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自生co2工質(zhì)的零碳排放煤炭發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述自生co2工質(zhì)的零碳排放煤炭發(fā)電系統(tǒng)還包括預(yù)熱罐，所述預(yù)熱罐與所述煤氣化反應(yīng)爐上設(shè)置的co2入口相連通，所述預(yù)熱罐用于預(yù)熱co2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自生co2工質(zhì)的零碳排放煤炭發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述煤氣化反應(yīng)爐的工作溫度為720～1000℃，所述電池裝置的工作溫度為720～1000℃，所述電池裝置的工作溫度比所述煤氣化反應(yīng)爐的工作溫度高20～50℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自生co2工質(zhì)的零碳排放煤炭發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝罐的工作溫度為30～60℃。
9.一種如權(quán)利要求1～8任一項(xiàng)所述的自生co2工質(zhì)的零碳排放煤炭發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電方法，其特征在于，包括步驟：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自生co2工質(zhì)的零碳排放煤炭發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電方法，其特征在于，所述負(fù)載的工作參數(shù)包括：?jiǎn)坞姵氐碾妷簽?.6～0.9?v，電流密度為500～900?ma/cm2。