本實用新型屬于先進能源技術領域，具體涉及一種帶CO2捕集的IGCC系統(tǒng)中氣化爐煤粉輸送系統(tǒng)。
背景技術：
整體煤氣化聯合循環(huán)(Integrated Gasification Combined Cycle，IGCC)是將清潔的煤氣化技術和高效的燃氣-蒸汽聯合循環(huán)相結合的先進發(fā)電系統(tǒng)，具有較高的發(fā)電效率和優(yōu)良的環(huán)保性能，IGCC實施CO2捕集后能耗損失低于常規(guī)燃煤發(fā)電技術。IGCC由兩大部分組成，即煤氣化部分和燃氣-蒸汽聯合循環(huán)部分。煤氣化部分主要設備有氣化爐、空分系統(tǒng)、煤氣凈化設備、CO2捕集裝置等；燃氣-蒸汽聯合循環(huán)部分的主要設備有燃氣輪機、余熱鍋爐、汽輪機等。采用干煤粉氣化爐的IGCC的工作過程簡要描述為煤粉由惰性氣體輸送后在氣化爐中與工業(yè)級純氧和水經過氣化反應成為中低熱值煤氣(主要是CO+H2)，經過凈化與CO2捕集后，除去粗煤氣中的硫化物、氮化物、粉塵等污染物以及絕大部分的CO2，使之變?yōu)榍鍧嵉吞嫉臍怏w燃料，進入燃氣輪機的燃燒室燃燒，然后高溫氣體工質驅動燃氣透平作功，燃氣輪機排氣則進入余熱鍋爐加熱給水，產生過熱蒸汽驅動蒸汽輪機作功。
在空分系統(tǒng)中，空氣經過壓縮、深冷與精餾等過程，可以獲得工業(yè)級純氧，部分高純度氮氣，以及純度不太高的污氮氣。煤粉通常采用空分系統(tǒng)產生的高純度氮氣作為惰性氣體輸送進入氣化爐。高純度氮氣的產生需要消耗額外的壓縮功，使空分系統(tǒng)的能耗會增加。因此，在IGCC的技術研發(fā)中，一個課題即是研究如何用少量的高純度氮氣輸送煤粉。
技術實現要素：
為了解決上述現有技術存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種帶CO2捕集的IGCC系統(tǒng)中氣化爐煤粉輸送系統(tǒng)，減少空分系統(tǒng)的能耗，提高氣化爐的冷煤氣效率，最終實現IGCC系統(tǒng)的凈效率提高，以部分補償CO2捕集帶來的效率損失。
為達到以上目的，本實用新型采用如下技術方案：
一種帶CO2捕集的IGCC系統(tǒng)中氣化爐煤粉輸送系統(tǒng)，包括干煤粉氣化爐2，所述干煤粉氣化爐2的煤粉入口連通煤處理設備1，干煤粉氣化爐2的氧化劑入口連通空分系統(tǒng)3，氣化爐2還包括水蒸氣入口，干煤粉氣化爐2的合成氣出口依次連通廢熱鍋爐4、氣-氣換熱器5、洗滌除塵設備6、水汽變換單元7、余熱回收單元8、脫硫脫碳單元9和硫回收單元10；所述脫硫脫碳單元9的燃料氣出口連通入氣-氣換熱器5的燃料氣入口，氣-氣換熱器5的燃料氣出口連通燃氣輪機11的入口，燃氣輪機11的尾氣出口連通余熱鍋爐12的入口，余熱鍋爐12的高溫高壓蒸汽出口連通汽輪機13的入口；所述廢熱鍋爐4的高壓蒸汽出口連通余熱鍋爐12的入口；所述脫硫脫碳單元9的高純度CO2出口連通煤處理設備1出口和干煤粉氣化爐2的煤粉入口。
所述帶CO2捕集的IGCC系統(tǒng)中氣化爐煤粉輸送系統(tǒng)進行煤粉輸送的方法，原煤在煤處理設備1中處理為煤粉后，由脫硫脫碳單元9產生高純度CO2輸送到干煤粉氣化爐2中；空分系統(tǒng)3產生的純氧與另外一股水蒸氣作為干煤粉氣化爐2的氧化劑和反應介質進入干煤粉氣化爐2中；干煤粉氣化爐2產生的合成氣進入廢熱鍋爐4，干煤粉氣化爐2產生的渣排除；合成氣在廢熱鍋爐4釋放高溫顯熱后，進入氣-氣換熱器5，廢熱鍋爐4產生的高壓蒸汽進入余熱鍋爐12過熱；合成氣在氣-氣換熱器5中降溫并釋放熱量給燃料氣，隨后進入洗滌除塵設備6；合成氣在洗滌除塵設備6除去灰塵、NH3和Cl污染物后，進入水汽變換單元7；合成氣在水汽變換單元7將大部分CO與水反應轉換為CO2與H2，再進入余熱回收單元8；合成氣在余熱回收單元降溫后進入脫硫脫碳單元9，脫硫脫碳單元9分離出來的H2S進入硫回收單元10，硫回收單元10將H2S轉化為產品硫；脫硫脫碳單元9產生的CO2分為兩路，一部分用于輸送煤粉，另一部分由電站輸出，用于利用與封存；合成氣在脫硫脫碳單元9脫除CO2與H2S后，成為合格燃料氣，再進入氣-氣換熱器5升溫；燃料氣離開氣-氣換熱器5后進入燃氣輪機11做功發(fā)電，燃燒尾氣進入余熱鍋爐12；余熱鍋爐12產生的高溫高壓蒸汽進入汽輪機13做功發(fā)電，余熱鍋爐12排煙排入大氣。
進行CO2捕集的IGCC電站中通常會有大量的高純度CO2，使用高純度CO2代替高純度N2作為干煤粉氣化爐煤粉輸送的氣體可大幅度減少IGCC電站對于高純度N2的需求，降低空分系統(tǒng)空壓機與增壓機能耗，降低廠用電量。CO2作為輸送氣體進入氣化爐后，在高溫高壓條件下，還會與碳發(fā)生反應，減少氣化過程對于氧氣的需求，降低空分系統(tǒng)的制氧規(guī)模，進一步降低空分能耗與設備投資。此外，CO2與碳發(fā)生的反應可以提高氣化爐出口有效氣的產率，提高氣化爐的冷煤氣效率。采用CO2輸送煤粉的IGCC電站的系統(tǒng)凈效率將有較大提高，部分補償了CO2捕集帶來的效率損失。
本實用新型和現有技術相比較，具有以下優(yōu)點：
1、本實用新型提供的帶CO2捕集的IGCC系統(tǒng)中氣化爐煤粉輸送新方法，使用高純度CO2代替高純度N2作為煤粉的輸送的介質，從而大幅度減少IGCC電站對于高純度N2的需求，降低空分系統(tǒng)空壓機與增壓機能耗，降低廠用電量。
2、本實用新型提供的帶CO2捕集的IGCC系統(tǒng)中氣化爐煤粉輸送新方法，可減少氣化過程對于氧氣的需求，降低空分系統(tǒng)的制氧規(guī)模，進一步降低空分能耗與設備投資。
3、本實用新型提供的帶CO2捕集的IGCC系統(tǒng)中氣化爐煤粉輸送新方法，在氣化爐內高溫高壓條件下CO2與碳發(fā)生的反應可以提高氣化爐出口有效氣的產率，提高氣化爐的冷煤氣效率。
附圖說明
圖1為本實用新型利用CO2輸送煤粉的IGCC電站示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖及具體實施例，對本實用新型作進一步的詳細描述。
如圖1所示，本實用新型帶CO2捕集的IGCC系統(tǒng)中氣化爐煤粉輸送方法，原煤在煤處理設備1中處理為煤粉后，由脫硫脫碳單元9產生高純度CO2輸送到干煤粉氣化爐2中；空分系統(tǒng)3產生的純氧與另外一股水蒸氣作為干煤粉氣化爐2的氧化劑和反應介質進入干煤粉氣化爐2中；干煤粉氣化爐2產生的合成氣進入廢熱鍋爐4，干煤粉氣化爐2產生的渣排除；合成氣在廢熱鍋爐4釋放高溫顯熱后，進入氣-氣換熱器5，廢熱鍋爐4產生的高壓蒸汽進入余熱鍋爐12過熱；合成氣在氣-氣換熱器5中降溫并釋放熱量給燃料氣，隨后進入洗滌除塵設備6；合成氣在洗滌除塵設備6除去灰塵、NH3和Cl污染物后，進入水汽變換單元7；合成氣在水汽變換單元7將大部分CO與水反應轉換為CO2與H2，再進入余熱回收單元8；合成氣在余熱回收單元降溫后進入脫硫脫碳單元9，脫硫脫碳單元9分離出來的H2S進入硫回收單元10，硫回收單元10將H2S轉化為產品硫；脫硫脫碳單元9產生的CO2分為兩路，一部分用于輸送煤粉，另一部分由電站輸出，用于利用與封存；合成氣在脫硫脫碳單元9脫除CO2與H2S后，成為合格燃料氣，再進入氣-氣換熱器5升溫；燃料氣離開氣-氣換熱器5后進入燃氣輪機11做功發(fā)電，燃燒尾氣進入余熱鍋爐12；余熱鍋爐12產生的高溫高壓蒸汽進入汽輪機13做功發(fā)電，余熱鍋爐12排煙排入大氣。