CN113090349B - 光热式煤炭超临界水气化氢热电联产***及工作方法 - Google Patents

光热式煤炭超临界水气化氢热电联产***及工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光热式煤炭超临界水气化氢热电联产***及工作方法，该***包括超临界水气化反应***、氢气制备与提纯***、联合循环发电***、供热***与太阳能集热***。本发明基于能量梯级利用原理，将煤炭化学能与太阳能转化为用户需求的氢能、电能与热能，可以实现氢‑热‑电负荷的灵活分配；通过合理布置换热网络，充分回收气化产物、合成气与燃烧烟气余热，有效降低了***中的能量损失，提高了***效率；采用太阳能聚热作为气化反应与蒸汽重整反应的热源，避免了额外污染的产生；通过重整反应与两级水气变换反应，有效提高了***氢气产率。本发明实现了煤炭清洁高效转化，可以满足用户对于氢‑热‑电负荷的需求。

Description

光热式煤炭超临界水气化氢热电联产***及工作方法
技术领域
本发明涉及能源清洁高效转化利用技术领域，涉及一种光热式煤炭超临界水气化氢热电联产***及工作方法。
背景技术
我国是当今世界最大的煤炭生产国以及消费国，以煤炭为主的能源结构在短期内难以改变。目前煤炭的主要利用方式仍然以气相燃烧为主，容易导致严重的环境污染问题，而污染物处理提高了燃煤电站的建设与运行成本。因此，发展清洁高效的新型煤炭转化技术对于我国能源转型具有重大意义。
煤炭超临界水气化技术是一种煤炭清洁高效转化技术，可以将煤炭中的有机物在超临界水氛围中转化为以氢气和二氧化碳为主的合成气，氮、硫、磷、汞等元素则以无机盐的形式沉积于反应器中，易于实现污染物分离，具有制氢效率高、污染小、原料适应性强等优势。
目前基于超临界水气化技术的热力***主要以制氢或发电为单一目标，未能实现能量的梯级利用，***中存在较多的余热损失；采用热源主要以燃煤、燃气等化石能源为主，造成了额外的环境污染；气化产物中含有较多的甲烷、一氧化碳等副产品，氢气产率较低。因此，需要设计一套新型能量综合利用***，以充分发挥煤炭超临界水气化清洁、高效的技术优势。
发明内容
为克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种光热式煤炭超临界水气化氢热电联产***及工作方法，所述***符合能量梯级利用原理，将煤炭化学能与太阳能转化为用户需求的氢能、电能与热能，可以实现氢-热-电负荷的灵活分配；通过合理布置换热网络，充分回收气化产物、合成气与燃烧烟气余热，有效降低了***中的能量损失，提高了***效率；采用太阳能聚热作为气化反应与蒸汽重整反应的热源，避免了额外污染的产生；通过重整反应与两级水气变换反应，提高了***整体氢气产率。本发明实现了煤炭清洁高效转化，可以满足用户对于氢-热-电负荷的需求。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种光热式煤炭超临界水气化氢热电联产***，包括超临界水气化反应***、氢气制备与提纯***、联合循环发电***、供热***和太阳能集热***；
所述超临界水气化反应***包括制浆装置101、低温回热器106、中温回热器107、高温回热器108、蒸汽发生器109、太阳能气化反应器110与1#气液分离器112；外界给水输送管道连接至给水调节阀102进行分流，分别连接至制浆装置101入口、经高压给水泵104连接至低温回热器106冷侧水管路入口、经低压给水泵105连接至蒸汽发生器109冷侧入口；外界煤粉输送管道连接至制浆装置101入口；制浆装置101出口经水煤浆增压泵103连接至低温回热器106冷侧水煤浆管路入口；低温回热器106冷侧水煤浆管路出口连接至太阳能气化反应器110入口；低温回热器106冷侧水管路出口依次经中温回热器107冷侧、高温回热器108冷侧连接至太阳能气化反应器110入口；太阳能气化反应器110出口连接至高温回热器108热侧入口，排灰口通过排灰管道与外界环境相连通；高温回热器108热侧出口进行分流，分别经中温回热器107热侧与蒸汽发生器109热侧共同连接至低温回热器106热侧入口；低温回热器106热侧出口经减压阀111连接至1#气液分离器112入口；1#气液分离器112液相出口与外界水箱相连，气相出口连接至2#换热器204冷侧入口；蒸汽发生器109冷侧出口进行分流，分别经1#蒸汽调节阀113连接至1#换热器201冷侧蒸汽管路入口、经2#蒸汽调节阀114连接至蒸汽透平306中压缸入口、经3#蒸汽调节阀115连接至3#热网加热器404热侧入口；所述氢气制备与提纯***包括1#换热器201、太阳能重整反应器202、中温变换反应器203、2#换热器204、低温变换反应器205、1#冷凝器206、2#气液分离器207与二氧化碳吸收塔208；2#换热器204冷侧出口进行分流，分别经1#合成气调节阀209连接至1#换热器201冷侧合成气管路入口、经2#合成气调节阀210连接至燃烧室303入口；1#换热器201冷侧蒸汽管路出口与合成气管路出口共同连接至太阳能重整反应器202入口；太阳能重整反应器202出口经1#换热器201热侧连接至中温变换反应器203入口；中温变换反应器203出口经2#换热器204热侧连接至低温变换反应器205入口；低温变换反应器205出口经2#热网加热器403热侧连接至1#冷凝器206入口；1#冷凝器206出口连接至2#气液分离器207入口；2#气液分离器207液相出口与外界水箱相连，气相出口连接至二氧化碳吸收塔208入口；二氧化碳吸收塔208出口与输出氢气管路相连；
所述联合循环发电***包括压缩机302、燃烧室303、燃气透平304、余热锅炉305、蒸汽透平306、2#冷凝器307与循环水泵308；外界环境经空气输送管道与空气调节阀301连接至压缩机302入口；压缩机302出口连接至燃烧室303入口；燃烧室303出口连接至燃气透平304入口；燃气透平304出口连接至余热锅炉305热侧入口；余热锅炉305热侧出口经1#热网加热器402热侧与排烟管道连接至外界环境；余热锅炉305冷侧出口连接至蒸汽透平306高压缸入口；蒸汽透平306出口连接至2#冷凝器307入口；2#冷凝器307出口进行分流，分别经2#凝结水阀310与循环水泵308连接至余热锅炉305冷侧入口、经1#凝结水阀309连接至外部水箱；
所述供热***包括1#热网加热器402、2#热网加热器403与3#热网加热器404；外界热网回水管道依次经热网水阀401、1#热网加热器402冷侧、2#热网加热器403冷侧、3#热网加热器404冷侧连接至热用户；3#热网加热器404热侧出口连接至外界水箱；
所述太阳能集热***包括1#定日镜501、1#聚光镜502、2#定日镜503与2#聚光镜504；1#定日镜501通过光路依次连接1#聚光镜502与太阳能气化反应器110；2#定日镜503通过光路依次连接2#聚光镜504与太阳能重整反应器202。水煤浆经过低温回热器106一级预热后进入气化反应器110，预热温度为100-150℃；气化给水经过低温回热器106、中温回热器107与高温回热器108三级预热后进入气化反应器110，预热温度为400-450℃。
所述太阳能气化反应器110运行温度为600-700℃，运行压力为23-25MPa；所述太阳能重整反应器202运行温度为650-750℃，运行压力为环境压力；所述中温变换反应器203运行温度为350-400℃，运行压力为环境压力；所述低温变换反应器205运行温度为200-250℃，运行压力为环境压力。
所述的光热式煤炭超临界水气化氢热电联产***的工作方法为：外界输入给水经过给水调节阀102调节，实现三路分流：第一路与外界输入煤粉共同进入制浆装置101形成指定浓度的水煤浆，经过水煤浆增压泵103增压以及低温回热器106预热后进入太阳能气化反应器110参与气化反应；第二路经过高压给水泵104增压以及低温回热器106、中温回热器107与高温回热器108三级预热后达到超临界状态，进入太阳能气化反应器110参与气化反应；第三路经过低压给水泵105增压后进入蒸汽发生器109，被加热生成过热蒸汽，受到1#蒸汽调节阀113、2#蒸汽调节阀114和3#蒸汽调节阀115控制，分别用于蒸汽重整制氢、蒸汽透平发电和加热热网给水；太阳能气化反应器110向环境中连续或间歇式排灰，生成的气化产物经过降温降压后进入1#气液分离器112，得到以氢气、二氧化碳、甲烷与一氧化碳为主要成分的气相产物以及以水为主要成分的液相产物，合成气进入2#换热器204进行预热，液相水排出***回收利用；预热后的合成气受到1#合成气调节阀209与2#合成气调节阀210控制，实现两路分流：一路经过太阳能重整反应器202、中温变换反应器203和低温变换反应器205，将合成气中的甲烷与一氧化碳转化为氢气与二氧化碳，然后分离出水分与二氧化碳以得到高纯度氢气，水分回收利用，二氧化碳通过再生手段进行捕集；另一路进入燃气轮机燃烧室303，与压缩空气发生燃烧反应，空气流量由空气阀门301调节，生成高温燃气驱动燃气透平304做功发电，出口烟气余热由余热锅炉305回收，作为底循环的热源，驱动蒸汽透平发电；余热锅炉305出口烟气进入1#热网加热器402预热热网给水，进一步降低排烟温度；2#蒸汽调节阀114出口的蒸汽引入蒸汽透平306的中压缸入口，提高底循环发电功率；2#冷凝器307出口凝结水经1#凝结水阀309与2#凝结水阀310调节，一部分进入循环水泵308用于维持底循环，其余进入水箱回收利用；通过调节热网水阀401控制进入***的热网水流量，热网水依次经过1#热网加热器402和2#热网加热器403，回收***内的部分余热，最终在3#热网加热器404中被加热至热用户需求温度；3#热网加热器404热侧的凝结水进入水箱回收利用；通过调节1#聚光镜502和1#定日镜501，使气化反应温度维持在最佳数值；通过调节2#聚光镜504和2#定日镜503，使蒸汽重整反应温度维持在最佳数值。
本发明具有以下有益效果：
1)利用光热式煤炭超临界水气化技术，基于能量梯级利用原理，将煤炭化学能与太阳能转化为用户需求的氢能、电能与热能，实现了煤炭清洁高效转化，避免了硫氧化物、氮氧化物以及粉尘颗粒等大气污染物的产生；
2)通过合理布置换热网络，充分回收利用气化产物、合成气与燃烧烟气的余热，减少了***余热损失，提高了***整体能量效率；
3)氢、热、电产品可按用户负荷需求灵活分配，制备氢气可作为储能手段，具备一定的调峰能力；
4)通过重整反应以及两级水气变换反应，有效地将超临界水气化产物中的甲烷与一氧化碳等副产品转化为氢气，提高了***氢气产率。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
其中，101为制浆装置，102为给水调节阀，103为水煤浆增压泵，104为高压给水泵，105为低压给水泵，106为低温回热器，107为中温回热器，108为高温回热器，109为蒸汽发生器，110为太阳能气化反应器，111为减压阀，112为1#气液分离器，113为1#蒸汽调节阀，114为2#蒸汽调节阀，115为3#蒸汽调节阀，201为1#换热器，202为太阳能重整反应器，203为中温变换反应器，204为2#换热器，205为低温变换反应器，206为1#冷凝器，207为2#气液分离器，208为二氧化碳吸收塔，209为1#合成气调节阀，210为2#合成气调节阀，301为空气调节阀，302为压缩机，303为燃烧室，304为燃气透平，305为余热锅炉，306为蒸汽透平，307为2#冷凝器，308为循环水泵，309为1#凝结水阀，310为2#凝结水阀，401为热网水阀，402为1#热网加热器，403为2#热网加热器，404为3#热网加热器，501为1#定日镜，502为1#聚光镜，503为2#定日镜，504为2#聚光镜。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细描述：
如图1所示，本发明所述的光热式煤炭超临界水气化氢热电联产***包括超临界水气化反应***、氢气制备与提纯***、联合循环发电***、供热***和太阳能集热***；
所述超临界水气化反应***包括制浆装置101、低温回热器106、中温回热器107、高温回热器108、蒸汽发生器109、太阳能气化反应器110与1#气液分离器112；外界给水输送管道连接至给水调节阀102进行分流，分别连接至制浆装置101入口、经高压给水泵104连接至低温回热器106冷侧水管路入口、经低压给水泵105连接至蒸汽发生器109冷侧入口；外界煤粉输送管道连接至制浆装置101入口；制浆装置101出口经水煤浆增压泵103连接至低温回热器106冷侧水煤浆管路入口；低温回热器106冷侧水煤浆管路出口连接至太阳能气化反应器110入口；低温回热器106冷侧水管路出口依次经中温回热器107冷侧、高温回热器108冷侧连接至太阳能气化反应器110入口；太阳能气化反应器110出口连接至高温回热器108热侧入口，排灰口通过排灰管道与外界环境相连通；高温回热器108热侧出口进行分流，分别经中温回热器107热侧与蒸汽发生器109热侧共同连接至低温回热器106热侧入口；低温回热器106热侧出口经减压阀111连接至1#气液分离器112入口；1#气液分离器112液相出口与外界水箱相连，气相出口连接至2#换热器204冷侧入口；蒸汽发生器109冷侧出口进行分流，分别经1#蒸汽调节阀113连接至1#换热器201冷侧蒸汽管路入口、经2#蒸汽调节阀114连接至蒸汽透平306中压缸入口、经3#蒸汽调节阀115连接至3#热网加热器404热侧入口；
所述氢气制备与提纯***包括1#换热器201、太阳能重整反应器202、中温变换反应器203、2#换热器204、低温变换反应器205、1#冷凝器206、2#气液分离器207与二氧化碳吸收塔208；2#换热器204冷侧出口进行分流，分别经1#合成气调节阀209连接至1#换热器201冷侧合成气管路入口、经2#合成气调节阀210连接至燃烧室303入口；1#换热器201冷侧蒸汽管路出口与合成气管路出口共同连接至太阳能重整反应器202入口；太阳能重整反应器202出口经1#换热器201热侧连接至中温变换反应器203入口；中温变换反应器203出口经2#换热器204热侧连接至低温变换反应器205入口；低温变换反应器205出口经2#热网加热器403热侧连接至1#冷凝器206入口；1#冷凝器206出口连接至2#气液分离器207入口；2#气液分离器207液相出口与外界水箱相连，气相出口连接至二氧化碳吸收塔208入口；二氧化碳吸收塔208出口与输出氢气管路相连；
所述联合循环发电***包括压缩机302、燃烧室303、燃气透平304、余热锅炉305、蒸汽透平306、2#冷凝器307与循环水泵308；外界环境经空气输送管道与空气调节阀301连接至压缩机302入口；压缩机302出口连接至燃烧室303入口；燃烧室303出口连接至燃气透平304入口；燃气透平304出口连接至余热锅炉305热侧入口；余热锅炉305热侧出口经1#热网加热器402热侧与排烟管道连接至外界环境；余热锅炉305冷侧出口连接至蒸汽透平306高压缸入口；蒸汽透平306出口连接至2#冷凝器307入口；2#冷凝器307出口进行分流，分别经2#凝结水阀310与循环水泵308连接至余热锅炉305冷侧入口、经1#凝结水阀309连接至外部水箱；
所述供热***包括1#热网加热器402、2#热网加热器403与3#热网加热器404；外界热网回水管道依次经热网水阀401、1#热网加热器402冷侧、2#热网加热器403冷侧、3#热网加热器404冷侧连接至热用户；3#热网加热器404热侧出口连接至外界水箱；
所述太阳能集热***包括1#定日镜501、1#聚光镜502、2#定日镜503与2#聚光镜504；1#定日镜501通过光路依次连接1#聚光镜502与太阳能气化反应器110；2#定日镜503通过光路依次连接2#聚光镜504与太阳能重整反应器202。作为本发明的优选实施方式，水煤浆经过低温回热器106一级预热后进入气化反应器110，预热温度为150℃，这样既可以回收一部分气化产物的余热，又可以使水煤浆在气化反应时保持较高的加热速率，提高气化率；气化给水经过低温回热器106、中温回热器107与高温回热器108三级预热后进入气化反应器110，预热温度为439℃，这样既可以充分回收气化产物余热，又能够降低气化反应对热源的能量需求。。
作为本发明的优选实施方式，所述太阳能气化反应器110运行温度为650℃，运行压力为25MPa，在此条件下煤炭具有较高的气化率，可降低不完全反应造成的排渣损失；所述太阳能重整反应器202运行温度为700℃，运行压力为环境压力，在此条件下可以充分转化合成气中的甲烷，提高氢气产率；所述中温变换反应器203运行温度为350-400℃，运行压力为环境压力，所述低温变换反应器205运行温度为200-250℃，运行压力为环境压力，通过两级水气变换反应，可以充分将合成气中的一氧化碳与水蒸气转化为氢气与二氧化碳，提高氢气产率。
如图1所示，本发明所述的光热式煤炭超临界水气化氢热电联产***的工作方法为：外界输入给水经过给水调节阀102调节，实现三路分流：第一路与外界输入煤粉共同进入制浆装置101形成指定浓度的水煤浆，经过水煤浆增压泵103增压以及低温回热器106预热后进入太阳能气化反应器110参与气化反应；第二路经过高压给水泵104增压以及低温回热器106、中温回热器107与高温回热器108三级预热后达到超临界状态，进入太阳能气化反应器110参与气化反应；第三路经过低压给水泵105增压后进入蒸汽发生器109，被加热生成过热蒸汽，受到1#蒸汽调节阀113、2#蒸汽调节阀114和3#蒸汽调节阀115控制，分别用于蒸汽重整制氢、蒸汽透平发电和加热热网给水；太阳能气化反应器110向环境中连续或间歇式排灰，生成的气化产物经过降温降压后进入1#气液分离器112，得到以氢气、二氧化碳、甲烷与一氧化碳为主要成分的气相产物以及以水为主要成分的液相产物，合成气进入2#换热器204进行预热，液相水排出***回收利用；预热后的合成气受到1#合成气调节阀209与2#合成气调节阀210控制，实现两路分流：一路经过太阳能重整反应器202、中温变换反应器203和低温变换反应器205，将合成气中的甲烷与一氧化碳转化为氢气与二氧化碳，然后分离出水分与二氧化碳以得到高纯度氢气，水分回收利用，二氧化碳通过再生手段进行捕集；另一路进入燃气轮机燃烧室303，与压缩空气发生燃烧反应，空气流量由空气阀门301调节，生成高温燃气驱动燃气透平304做功发电，出口烟气余热由余热锅炉305回收，作为底循环的热源，驱动蒸汽透平发电；余热锅炉305出口烟气进入1#热网加热器402预热热网给水，进一步降低排烟温度；2#蒸汽调节阀114出口的蒸汽引入蒸汽透平306的中压缸入口，提高底循环发电功率；2#冷凝器307出口凝结水经1#凝结水阀309与2#凝结水阀310调节，一部分进入循环水泵308用于维持底循环，其余进入水箱回收利用；通过调节热网水阀401控制进入***的热网水流量，热网水依次经过1#热网加热器402和2#热网加热器403，回收***内的部分余热，最终在3#热网加热器404中被加热至热用户需求温度；3#热网加热器404热侧的凝结水进入水箱回收利用；通过调节1#聚光镜502和1#定日镜501，使气化反应温度维持在最佳数值；通过调节2#聚光镜504和2#定日镜503，使蒸汽重整反应温度维持在最佳数值。
以上所述仅为本发明的一个实施例，并不用于限制本发明。对于本领域的技术人员而言，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种光热式煤炭超临界水气化氢热电联产***，其特征在于，所述热电联产***包括超临界水气化反应***、氢气制备与提纯***、联合循环发电***、供热***和太阳能集热***；
所述超临界水气化反应***包括制浆装置(101)、低温回热器(106)、中温回热器(107)、高温回热器(108)、蒸汽发生器(109)、太阳能气化反应器(110)与1#气液分离器(112)；外界给水输送管道经过给水调节阀(102)进行分流，分别连接至制浆装置(101)入口、经高压给水泵(104)连接至低温回热器(106)冷侧水管路入口、经低压给水泵(105)连接至蒸汽发生器(109)冷侧入口；外界煤粉输送管道连接至制浆装置(101)入口；制浆装置(101)出口经水煤浆增压泵(103)连接至低温回热器(106)冷侧水煤浆管路入口；低温回热器(106)冷侧水煤浆管路出口连接至太阳能气化反应器(110)入口；低温回热器(106)冷侧水管路出口依次经中温回热器(107)冷侧、高温回热器(108)冷侧连接至太阳能气化反应器(110)入口；太阳能气化反应器(110)出口连接至高温回热器(108)热侧入口，排灰口通过排灰管道与外界环境相连通；高温回热器(108)热侧出口进行分流，分别经中温回热器(107)热侧、经蒸汽发生器(109)热侧共同连接至低温回热器(106)热侧入口；低温回热器(106)热侧出口经减压阀(111)连接至1#气液分离器(112)入口；1#气液分离器(112)液相出口与外界水箱相连，气相出口连接至2#换热器(204)冷侧入口；蒸汽发生器(109)冷侧出口进行分流，分别经1#蒸汽调节阀(113)连接至1#换热器(201)冷侧蒸汽管路入口、经2#蒸汽调节阀(114)连接至蒸汽透平(306)中压缸入口、经3#蒸汽调节阀(115)连接至3#热网加热器(404)热侧入口；
所述氢气制备与提纯***包括1#换热器(201)、太阳能重整反应器(202)、中温变换反应器(203)、2#换热器(204)、低温变换反应器(205)、1#冷凝器(206)、2#气液分离器(207)与二氧化碳吸收塔(208)；2#换热器(204)冷侧出口进行分流，分别经1#合成气调节阀(209)连接至1#换热器(201)冷侧合成气管路入口、经2#合成气调节阀(210)连接至燃烧室(303)入口；1#换热器(201)冷侧蒸汽管路出口与合成气管路出口共同连接至太阳能重整反应器(202)入口；太阳能重整反应器(202)出口经1#换热器(201)热侧连接至中温变换反应器(203)入口；中温变换反应器(203)出口经2#换热器(204)热侧连接至低温变换反应器(205)入口；低温变换反应器(205)出口经2#热网加热器(403)热侧连接至1#冷凝器(206)入口；1#冷凝器(206)出口连接至2#气液分离器(207)入口；2#气液分离器(207)液相出口与外界水箱相连，气相出口连接至二氧化碳吸收塔(208)入口；二氧化碳吸收塔(208)出口与输出氢气管路相连；
所述联合循环发电***包括压缩机(302)、燃烧室(303)、燃气透平(304)、余热锅炉(305)、蒸汽透平(306)、2#冷凝器(307)与循环水泵(308)；外界环境经空气输送管道与空气调节阀(301)连接至压缩机(302)入口；压缩机(302)出口连接至燃烧室(303)入口；燃烧室(303)出口连接至燃气透平(304)入口；燃气透平(304)出口连接至余热锅炉(305)热侧入口；余热锅炉(305)热侧出口经1#热网加热器(402)热侧与排烟管道连接至外界环境；余热锅炉(305)冷侧出口连接至蒸汽透平(306)高压缸入口；蒸汽透平(306)出口连接至2#冷凝器(307)入口；2#冷凝器(307)出口进行分流，分别经2#凝结水阀(310)与循环水泵(308)连接至余热锅炉(305)冷侧入口、经1#凝结水阀(309)连接至外部水箱；
所述供热***包括1#热网加热器(402)、2#热网加热器(403)与3#热网加热器(404)；外界热网回水管道依次经热网水阀(401)、1#热网加热器(402)冷侧、2#热网加热器(403)冷侧、3#热网加热器(404)冷侧连接至热用户；3#热网加热器(404)热侧出口连接至外界水箱；
所述太阳能集热***包括1#定日镜(501)、1#聚光镜(502)、2#定日镜(503)与2#聚光镜(504)；1#定日镜(501)通过光路依次连接1#聚光镜(502)与太阳能气化反应器(110)；2#定日镜(503)通过光路依次连接2#聚光镜(504)与太阳能重整反应器(202)。
2.根据权利要求1所述的光热式煤炭超临界水气化氢热电联产***，其特征在于，水煤浆经过低温回热器(106)一级预热后进入气化反应器(110)，预热温度为100-150℃；气化给水经过低温回热器(106)、中温回热器(107)与高温回热器(108)三级预热后进入气化反应器(110)，预热温度为400-450℃。
3.根据权利要求1所述的光热式煤炭超临界水气化氢热电联产***，其特征在于，所述太阳能气化反应器(110)运行温度为600-700℃，运行压力为23-25MPa；所述太阳能重整反应器(202)运行温度为650-750℃，运行压力为环境压力；所述中温变换反应器(203)运行温度为350-400℃，运行压力为环境压力；所述低温变换反应器(205)运行温度为200-250℃，运行压力为环境压力。
4.权利要求1至3任一项所述的光热式煤炭超临界水气化氢热电联产***的工作方法，其特征在于，外界输入给水经过给水调节阀(102)调节，实现三路分流：第一路与外界输入煤粉共同进入制浆装置(101)形成指定浓度的水煤浆，经过水煤浆增压泵(103)增压以及低温回热器(106)预热后进入太阳能气化反应器(110)参与气化反应；第二路经过高压给水泵(104)增压以及低温回热器(106)、中温回热器(107)与高温回热器(108)三级预热后达到超临界状态，进入太阳能气化反应器(110)参与气化反应；第三路经过低压给水泵(105)增压后进入蒸汽发生器(109)，被加热生成过热蒸汽，受到1#蒸汽调节阀(113)、2#蒸汽调节阀(114)和3#蒸汽调节阀(115)控制，分别用于蒸汽重整制氢、蒸汽透平发电和加热热网给水；太阳能气化反应器(110)向环境中连续或间歇式排灰，生成的气化产物经过降温降压后进入1#气液分离器(112)，得到以氢气、二氧化碳、甲烷与一氧化碳为主要成分的气相产物以及以水为主要成分的液相产物，合成气进入2#换热器(204)进行预热，液相水排出***回收利用；预热后的合成气受到1#合成气调节阀(209)与2#合成气调节阀(210)控制，实现两路分流：一路经过太阳能重整反应器(202)、中温变换反应器(203)和低温变换反应器(205)，将合成气中的甲烷与一氧化碳转化为氢气与二氧化碳，然后分离出水分与二氧化碳以得到高纯度氢气，水分回收利用，二氧化碳通过再生手段进行捕集；另一路进入燃气轮机燃烧室(303)，与压缩空气发生燃烧反应，空气流量由空气调节阀(301)调节，生成高温燃气驱动燃气透平(304)做功发电，出口烟气余热由余热锅炉(305)回收，作为底循环的热源，驱动蒸汽透平发电；余热锅炉(305)出口烟气进入1#热网加热器(402)预热热网给水，进一步降低排烟温度；2#蒸汽调节阀(114)出口的蒸汽引入蒸汽透平(306)的中压缸入口，提高底循环发电功率；2#冷凝器(307)出口凝结水经1#凝结水阀(309)与2#凝结水阀(310)调节，一部分进入循环水泵(308)用于维持底循环，其余进入水箱回收利用；通过调节热网水阀(401)控制进入***的热网水流量，热网水依次经过1#热网加热器(402)和2#热网加热器(403)，回收***内的部分余热，最终在3#热网加热器(404)中被加热至热用户需求温度；3#热网加热器(404)热侧的凝结水进入水箱回收利用；通过调节1#聚光镜(502)和1#定日镜(501)，使气化反应温度维持在最佳数值；通过调节2#聚光镜(504)和2#定日镜(503)，使蒸汽重整反应温度维持在最佳数值。
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