專利名稱：增壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)發(fā)電捕捉二氧化碳的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種增壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)發(fā)電捕捉二氧化碳的方法。
背景技術(shù)：
近年來，以C02為主體的溫室氣體大量排放對(duì)全球變暖的影響日益嚴(yán)重。 目前已有眾多的C02減排方式，如02/C02循環(huán)燃燒方式、化學(xué)鏈燃燒法、膜分
離法和MEA法等，但技術(shù)經(jīng)濟(jì)性是捕捉C02方式選擇時(shí)考慮的重要因素。國外 學(xué)者提出了煤在增壓流化床燃燒后利用鈣基吸收劑如石灰石和白云石等煅燒后 產(chǎn)生的CaO在爐內(nèi)直接循環(huán)捕捉C02的方法，引起了世界各國學(xué)者的廣泛關(guān)注。 石灰石和白云石等價(jià)格低廉、儲(chǔ)量豐富，其煅燒后產(chǎn)生的CaO對(duì)C02具有較強(qiáng) 的吸收能力。煤進(jìn)入增壓循環(huán)流化床燃燒室(碳酸化爐)燃燒，產(chǎn)生的C02被 CaO捕捉形成CaC03，除去C02的煙氣經(jīng)高溫除塵凈化后進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)做功。 CaC03從碳酸化爐進(jìn)入到流化床煅燒爐內(nèi)再生為CaO。煅燒爐內(nèi)的熱量由煤純氧 條件下燃燒產(chǎn)生，便于回收高濃度C02。煅燒爐內(nèi)產(chǎn)生的CaO再進(jìn)入到碳酸化 爐內(nèi)捕捉C02，這樣反應(yīng)循環(huán)進(jìn)行。顯然這種捕捉C02的方法是基于第1代增 壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)方式提出的。該C02捕捉方式最大缺點(diǎn)是增壓流化床爐 膛出口煙溫度小于95(TC，溫度再高會(huì)導(dǎo)致爐內(nèi)發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象，這樣燃?xì)廨啓C(jī)的 做功能力受到了極大限制。因此在循環(huán)捕捉C02過程中，同時(shí)保持高發(fā)電效率 是十分重要的。
為了提高燃?xì)廨啓C(jī)入口溫度、進(jìn)而提高聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)捕捉C02過程中 的發(fā)電效率，將煤首先在增壓條件下部分氣化，生成的煤氣燃燒后能產(chǎn)生1300°C 以上的高溫燃?xì)猓@樣既使燃?xì)廨啓C(jī)做功能力增強(qiáng)、又使燃?xì)庋h(huán)效率提高，同 時(shí)采用石灰石和白云石等煅燒后產(chǎn)生的CaO循環(huán)捕捉乏氣中的C02。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種基于煤增壓部分氣化/半焦增壓流化床 燃燒聯(lián)合循環(huán)發(fā)電捕捉二氧化碳的方法。該燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電效率高，氧耗低，可實(shí)現(xiàn)S02、 C02等多種污染物的近零排放。
技術(shù)方案煤首先進(jìn)入以空氣為氣化劑的增壓流化床氣化爐內(nèi)部分氣化，生 成煤氣和半焦，煤氣脫硫冷卻后經(jīng)過濾除塵進(jìn)入燃燒室燃燒，產(chǎn)生的高溫燃?xì)膺M(jìn) 入燃?xì)廨啓C(jī)做功發(fā)電。含有C02的乏氣進(jìn)入流化床碳酸化爐，在該爐內(nèi)CaO捕 捉乏氣中的C02發(fā)生碳酸化反應(yīng)，生成CaCCb。通過來自流化床煅燒爐的CaO/ 灰?guī)淼娘@熱和燃?xì)廨啓C(jī)乏氣的熱量使流化床碳酸化爐達(dá)到CaO捕捉C02的最 佳反應(yīng)溫度650°C 700°C 。流化床碳酸化爐內(nèi)生成的CaC03進(jìn)入流化床煅燒爐， 利用半焦/CaC03的顯熱和由半焦燃燒產(chǎn)生的熱量使CaC03在該爐內(nèi)分解為CaO 和C02， CaO再進(jìn)入碳酸化爐內(nèi)，這樣循環(huán)捕捉C02，同時(shí)在煅燒爐內(nèi)補(bǔ)充新鮮 的吸收劑。煅燒爐采用純氧燃燒方式，可使煅燒爐排放煙氣中的C02含量高達(dá) 95%以上，便于濃縮封存。在煅燒和碳酸化反應(yīng)過程中半焦燃燒形成的S02同時(shí) 被CaO吸收，可實(shí)現(xiàn)C02和S02的近零排放。在煤氣冷卻器、流化床煅燒爐和 流化床碳酸化爐內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電，如此組成高效的燃?xì)?蒸汽 聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。
有益效果
1. 與煤在增壓流化床直接燃燒CaO床內(nèi)脫除C02相比，該聯(lián)合循環(huán)方式中采用 CaO捕捉C02的方法具有更高的系統(tǒng)發(fā)電效率。因?yàn)樵撓到y(tǒng)能夠合理實(shí)現(xiàn)煤 的分級(jí)轉(zhuǎn)化并提高燃?xì)廨啓C(jī)入口溫度。
2. 與02/C02循環(huán)燃燒等方式相比，該聯(lián)合循環(huán)方式捕捉C02過程中的耗氧少，
計(jì)算表明僅為它們的l/3左右，減少了制氧系統(tǒng)的能耗，降低了運(yùn)行成本。
3. 與MEA、膜分離法及化學(xué)鏈燃燒技術(shù)等方法相比，采用價(jià)格低廉、分布廣泛 的石灰石和白云石等的煅燒產(chǎn)物CaO作為C02吸收劑，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)性角度具 有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
4. 與煤在增壓流化床直接燃燒CaO床內(nèi)脫除C02相比，該聯(lián)合循環(huán)方式由于捕 捉了煤在氣化中產(chǎn)生的硫化物，使進(jìn)入碳酸化反應(yīng)器和煅燒爐內(nèi)的硫大量減 少，這樣就降低了 S02對(duì)鈣基吸收劑造成的損耗，因?yàn)镃aS04在循環(huán)煅燒/碳 酸化過程中是穩(wěn)定的，這樣可使更多的鈣基吸收劑能夠參與循環(huán)捕捉C02,降 低了新鮮鈣基吸收劑的添加量，也降低了運(yùn)行成本。
5. 該聯(lián)合循環(huán)方式捕捉C02過程中能夠?qū)崿F(xiàn)C02、 S02等污染物的協(xié)同脫除， 排放出的失活吸收劑可以用作建筑材料。


圖1為基于煤增壓部分氣化/半焦增壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)方式捕捉C02的
示意圖。
具體實(shí)施例方式
煤首先進(jìn)入以空氣為氣化劑的增壓流化床氣化爐內(nèi)部分氣化，生成煤氣和半
焦，煤氣經(jīng)過脫硫劑(石灰石)脫硫冷卻后經(jīng)過濾除塵，脫硫產(chǎn)物CaS進(jìn)入氧 化器，與空氣反應(yīng)成為CaS04排出。空氣通過壓縮機(jī)進(jìn)入到燃燒室，凈化的煤 氣在燃燒室內(nèi)燃燒產(chǎn)生高溫燃?xì)猓M(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)做功發(fā)電。含有C02的乏氣進(jìn) 入流化床碳酸化爐，在該爐內(nèi)CaO捕捉乏氣中的C02發(fā)生碳酸化反應(yīng)，生成 CaC03。通過來自流化床煅燒爐的CaO/灰?guī)淼娘@熱和燃?xì)廨啓C(jī)乏氣的熱量使 流化床碳酸化爐達(dá)到CaO捕捉C02的最佳反應(yīng)溫度65(TC 700'C 。在碳酸化爐 內(nèi)生成的CaC03進(jìn)入流化床煅燒爐，利用半焦/CaC03的顯熱和由半焦燃燒產(chǎn)生 的熱量使CaC03在該爐內(nèi)分解為CaO和C02， CaO再進(jìn)入碳酸化爐內(nèi)，這樣循 環(huán)捕捉C02，同時(shí)在煅燒爐內(nèi)補(bǔ)充新鮮的CaC03。煅燒爐采用純氧燃燒方式，可 使煅燒爐排放煙氣中的C02含量高達(dá)95X以上，便于濃縮封存。在煅燒和碳酸 化反應(yīng)過程中半焦燃燒形成的S02同時(shí)被CaO吸收。在煤氣冷卻器、流化床煅 燒爐和流化床碳酸化爐內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電，如此組成高效的捕捉 二氧化碳的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種增壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)發(fā)電捕捉二氧化碳的方法，其特征在于，煤首先進(jìn)入以空氣為氣化劑的增壓流化床氣化爐內(nèi)部分氣化，生成煤氣和半焦，煤氣脫硫冷卻后經(jīng)過濾除塵進(jìn)入燃燒室燃燒產(chǎn)生高溫燃?xì)猓龠M(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)做功發(fā)電，含有CO2的乏氣進(jìn)入流化床碳酸化爐，在該爐內(nèi)CaO捕捉乏氣中的CO2，生成CaCO3，CaCO3進(jìn)入流化床煅燒爐，在該爐內(nèi)分解為CaO，CaO再進(jìn)入碳酸化爐內(nèi)，這樣循環(huán)捕捉CO2，同時(shí)在煅燒爐內(nèi)補(bǔ)充新鮮的吸收劑和排出失活的吸收劑。利用來自煅燒爐的CaO/灰?guī)淼娘@熱和燃?xì)廨啓C(jī)乏氣的熱量使碳酸化爐達(dá)到CaO捕捉CO2的最佳反應(yīng)溫度650℃～700℃。在煅燒爐內(nèi)利用半焦/CaCO3的顯熱和由半焦純氧燃燒產(chǎn)生的熱量使CaCO3分解為CaO，使煅燒爐排放煙氣中的CO2含量高達(dá)95％以上，便于濃縮封存；在煅燒和碳酸化反應(yīng)過程中半焦燃燒形成的SO2同時(shí)被CaO吸收；在煤氣冷卻器、流化床煅燒爐和流化床碳酸化爐內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電，如此組成捕捉二氧化碳的燃?xì)?、蒸汽?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。
全文摘要
增壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)發(fā)電捕捉二氧化碳的方法，是針對(duì)煤增壓部分氣化/半焦增壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)提出的一種以石灰石或白云石煅燒產(chǎn)生的CaO作為吸收劑捕捉CO₂的方法，煤進(jìn)入以空氣為氣化劑的增壓流化床氣化爐內(nèi)部分氣化，生成煤氣和半焦，煤氣凈化后燃燒產(chǎn)生高溫燃?xì)膺M(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)做功發(fā)電。含有CO₂的乏氣進(jìn)入碳酸化爐和煅燒爐雙流化床系統(tǒng)，利用CaO的循環(huán)碳酸化/煅燒反應(yīng)捕捉乏氣中的CO₂。在煤氣冷卻器和雙流化床系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)系統(tǒng)做功發(fā)電，如此組成捕捉二氧化碳的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)發(fā)電效率高，氧耗低，可實(shí)現(xiàn)SO₂、CO₂等多種污染物的近零排放。
文檔編號(hào)C10J3/54GK101539037SQ200910029270
公開日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2009年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月3日
發(fā)明者李英杰, 財(cái) 梁, 趙長(zhǎng)遂, 陳曉平 申請(qǐng)人:東南大學(xué)