CN115013102A - 一种煤炭清洁利用热力***及其运行方法 - Google Patents
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Abstract
本申请属于煤炭清洁利用技术领域，具体涉及一种煤炭清洁利用热力***及其运行方法；其中，煤炭清洁利用热力***包括：超临界水热燃烧器，其中，经预热的水煤浆和氧化剂能够在其喷嘴处混合并以雾状颗粒形式喷入其内部，以形成超临界水热燃烧火焰，生成反应产物以排出；水煤浆供应单元，用于提供水煤浆；氧化剂供应单元，用于提供氧化剂；渣分离单元，用于对反应产物进行分离处理；第一发电单元，用于利用渣分离单元分离的混合热流体进行发电；二氧化碳收集单元，用于将第一发电单元排出的乏汽中的二氧化碳进行分离和收集。本申请的煤炭清洁利用热力***其运行方法，能够使得二氧化碳的捕集更容易，并可实现二氧化碳的零排放和煤炭的清洁利用。
Description
技术领域
本申请属于煤炭清洁利用技术领域，具体涉及一种煤炭清洁利用热力***及其运行方法。
背景技术
煤炭资源是我国能源的重要组成部分，在工业生产中起着至关重要的作用。中国每年锅炉用煤约21.5亿吨，电站锅炉用煤约15亿吨，工业锅炉用煤约6.5亿吨。燃煤工业锅炉总体平均热效率在60％～65％左右，耗煤量大，煤炭燃烧会造成大量的CO2排放和大气污染，同时，煤炭燃烧过程中会产生氮氧化物、硫化物和粉尘等有害物质而导致空气质量恶化。各大城市环境监测数据表明，工业与民用直接燃煤排放的二氧化硫和粉尘是造成城市大气污染的重要原因。
英国皇家学会发布碳中和12个重大科学技术问题，其中第5个问题为低碳供热与制冷：供热和制冷站能源相关碳排放量的40％，需通过提高能效、应用清洁技术以及在热能储存和运输方面进行创新，减少排放。
目前，采用的高效燃煤技术如超临界(超超临界)机组、蒸汽燃气联合循环机组(GTCC)、整体气化蒸汽燃气联合循环机组(IGCC)等仍需要配套脱硫、脱硝***以及二氧化碳捕集***才能够实现超低排放的目标，而这些额外配套***又存在工艺及设备复杂、投资和运行成本高等缺点。另外，传统燃煤电厂常采用化学药剂吸收法来捕捉二氧化碳，但加装碳捕集与收集(CCS)会导致净发电效率降低8～13％，从而导致能耗大、成本昂贵。
发明内容
为了解决现有技术中存在的至少一个技术问题，本申请提供了一种煤炭清洁利用热力***及其运行方法。
第一方面，本申请公开了一种煤炭清洁利用热力***，包括：
超临界水热燃烧单元，所述超临界水热燃烧单元包括超临界水热燃烧器，所述超临界水热燃烧器具有物料入口和反应物出口，所述物料入口处设置有喷嘴，其中，经过预热处理的水煤浆和预定氧化剂能够输送至所述喷嘴处进行充分混合，再从所述喷嘴以雾状颗粒形式，喷入事先已充满温度超过水煤浆中煤颗粒自燃温度的超临界水的所述超临界水热燃烧器中，以形成超临界水热燃烧火焰，并生成包含有超临界水、超临界二氧化碳和灰分的反应产物，并从所述反应物出口排出；
水煤浆供应单元，用于向所述喷嘴处提供预热处理后的水煤浆；
氧化剂供应单元，用于向所述喷嘴处提供预热处理后的预定氧化剂；
渣分离单元，用于对从所述超临界水热燃烧器的反应物出口排出的反应产物进行分离处理，并将分离得到的灰分进行存储，以及将分离出的由超临界水和超临界二氧化碳组成的混合热流体向外排出；
第一发电单元，用于利用所述渣分离单元排出的混合热流体作为工质进行发电，并排出乏汽；
二氧化碳收集单元，用于将所述第一发电单元排出的乏汽进行气液分离，并收集得到的二氧化碳。
根据本申请的至少一个实施方式，所述水煤浆供应单元包括：
水煤浆制取装置，用于将从其入料口处输入的煤、原料水及分散剂进行混合，以形成水煤浆，其中，原料水可为有机废水，分散剂可采用磺酸盐型离子表面活性剂、聚氧乙烯系列非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂及其复配物；
储水罐，其出水口连接至所述水煤浆制取装置的入料口，以提供原料水，其中，原料水为高浓度的有机废水或废液；以及
通过管路依次连接设置在所述水煤浆制取装置出料口与所述超临界水热燃烧器的喷嘴之间的第一高压泵、第一过滤器以及第一换热器，其中，从所述水煤浆制取装置出料口流出的水煤浆先通过所述第一高压泵加压后再经过第一过滤器进行过滤处理，最后通过第一换热器进行预热处理后再输送至所述喷嘴处。
根据本申请的至少一个实施方式，所述预定氧化剂是氧气，则所述氧化剂供应单元包括：
空气分离装置，用于将空气进行处理以得到预定纯度的氧气；以及
通过管路依次连接设置在所述空气分离装置出气口与所述超临界水热燃烧器的喷嘴之间的干燥机、压缩机以及第二换热器，其中，从所述空气分离装置出气口流出的氧气先通过所述干燥机干燥处理后，再通过所述压缩机进行压缩，最后通过所述第二换热器进行预热处理后再输送至所述喷嘴处。
根据本申请的至少一个实施方式，所述渣分离单元包括：
渣分离装置，其包括入料口、固定排料口以及气体排料口，其入料口通过管路连接至所述超临界水热燃烧器的反应物出口处；
储渣罐，其入料口通过管路连接至所述渣分离装置的固定排料口，以存储分离得到的灰分；
其中，所述渣分离装置的气体排料口通过管路连接至所述第一换热器的热媒入口，并在该管路上设置有用于过滤气体的第二过滤器，另外，所述第一换热器的热媒出口还通过管路连接至所述第二换热器的热媒入口；
相应的，所述第一发电单元包括：
相连接的第一透平机和第一发电机，所述第一透平机的气流入口通过管路连接至所述第二换热器的热媒出口，通过所述第二换热器流出的气体逐级膨胀做功后以带动所述第一发电机进行发电。
根据本申请的至少一个实施方式，所述二氧化碳收集单元包括：
气液分离装置，其包括进气口、气体排放口以及液体排放口，其进气口通过管路连接至所述第一透平机的气流出口处，用于将该气流出口排出的乏汽进行分离，以及所述气液分离装置的液体排放口还通过管路连接至所述储水罐的入水口，以将分离得到的液体输送至所述储水罐；
浓缩装置，其通过管路连接至所述气液分离装置的气体排放口，用于将所述气液分离装置分离得到的二氧化碳进行浓缩处理或液化；
二氧化碳收集罐，其通过管路连接至所述浓缩装置，用于收集经过所述浓缩装置浓缩处理后的二氧化碳，实现了二氧化碳的零排放。
根据本申请的至少一个实施方式，所述超临界水热燃烧单元还包括：
环绕设置在所述超临界水热燃烧器外侧的冷却套，所述冷却套内壁与所述超临界水热燃烧器外壁之间形成冷却腔，以及在所述冷却套上设置有与所述冷却腔连通的冷却液入口和冷却液出口；
相应的，所述煤炭清洁利用热力***还包括：
中间储罐，用于汇集并存储冷却液，所述中间储罐的出水口通过管路连接至所述冷却液入口处；
第二高压泵，其设置在所述中间储罐与所述冷却液入口之间的管路上，用于向所述冷却液入口输送冷却液。
根据本申请的至少一个实施方式，所述的煤炭清洁利用热力***，还包括：
第二发电单元，用于利用从所述冷却液出口中排出的蒸气作为工质进行发电，并将排出的乏汽输送至所述中间储罐，以转化为冷却液并存储在所述中间储罐中。
根据本申请的至少一个实施方式，所述第二发电单元包括：
相连接的第一透平机和第一发电机，所述第一透平机的气流入口通过管路连接至所述冷却液出口，通过所述冷却液出口流出的蒸气逐级膨胀做功后以带动所述第一发电机进行发电；以及
相连接的第二透平机和第二发电机，所述第二透平机的气流入口通过管路连接至所述第一透平机的气流出口处，通过所述第一透平机排出乏汽逐级膨胀做功后以带动所述第二发电机进行发电，以及所述第二透平机的气流出口通过管路连接至所述中间储罐的入水口，用于将排出的乏汽转化为冷却液并存储在所述中间储罐，以供冷却循环利用。
第二方面，本申请还公开了一种煤炭清洁利用热力***运行方法，包括：
氧化剂供应步骤：生成纯度为90～99％的氧气，将该氧气作为预定氧化剂，将其预热处理到430～600℃后再输送至超临界水热燃烧器的喷嘴处；
水煤浆供应步骤：将煤、水、分散剂按照16％～50％：48％～82.5％： 1.5％～2％的比例混合形成水煤浆，水煤浆的颗粒：40μm～300μm，再依次对于水煤浆进行加压、过滤以及预热处理，以得到温度在430～600℃的水煤浆，并在所述氧化剂供应步骤中向所述喷嘴输送氧气时，同步将处理得到的水煤浆输送至所述喷嘴处；
超临界水热燃烧步骤：经过预热处理的水煤浆，使其达到自燃点以上的温度，和氧气在所述喷嘴处进行充分混合，再从所述喷嘴以雾状颗粒形式，喷入事先已充满温度超过水煤浆中煤颗粒自燃温度的超临界水的所述超临界水热燃烧器中，以形成超临界水热燃烧火焰，并生成包含有超临界水、超临界二氧化碳和灰分的反应产物，并从所述超临界水热燃烧器的反应物出口排出，其中，超临界水热燃烧火焰温度在 800～1000℃，所述超临界水热燃烧器内的压力为23～30MPa；
渣分离步骤：将从所述反应物出口排出的反应产物进行分离处理，并将分离得到的灰分进行存储，以及将分离出的由超临界水和超临界二氧化碳组成的混合热流体向外排出；
一级发电步骤：利用所述渣分离单元排出的混合热流体作为第一发电单元工质进行发电，并排出乏汽；
二氧化碳收集步骤：将所述第一发电单元排出的乏汽进行气液分离，并收集得到的二氧化碳。
根据本申请的至少一个实施方式，所述的煤炭清洁利用热力***运行方法，还包括：
燃烧器冷却步骤：在所述超临界水热燃烧步骤进行时，通过第二高压泵将中间储罐中的冷却液，从冷却液入口输送到所述超临界水热燃烧器与其外侧的冷却套之间形成的冷却腔内，从而实现对所述超临界水热燃烧器进行换热控温。换热后的冷却液受热蒸发并产生高压蒸气，并从冷却液出口排出；
二级发电步骤：利用所述冷却液出口排出的高压蒸气作为工质进行发电，并排出乏汽；
三级发电步骤：利用所述二级发电步骤排出的低压乏汽作为工质进行发电，并排出乏汽；
回收步骤：将所述三级发电步骤中排出的乏汽输送至所述中间储罐，以转化为冷却液进行循环利用；
辅热利用步骤：在利用所述渣分离步骤分离出的混合热流体进行一级发电之前，利用该混合热流体分别对所述氧化剂供应步骤中的氧气以及所述水煤浆供应步骤中的水煤浆进行预热处理；
水回收步骤：将所述二氧化碳收集步骤中得到的冷凝水输送至所述储水罐进行回收利用。
本申请至少存在以下有益技术效果：
1)本申请的煤炭清洁利用热力***及其运行方法中，为避免在煤的利用过程中产生粉尘污染，将煤做成水煤浆；水煤浆可采用长距离的管道输送，杜绝了传统的固体煤输送带来的粉尘污染；水煤浆的生产可采用劣质煤并可工厂化生产，不产生污染；做成水煤浆的水可以是有机废水或废液，将煤的清洁利用和有机废水、废液的无害化处理结合起来，可将污水中的有机污染物转化为热量(14.7kJ/g COD)，实现了污水的资源化利用；
2)本申请的煤炭清洁利用热力***及其运行方法中，以超临界水热燃烧作为水煤浆的氧化反应形式，以超临界水热燃烧反应的放热预热进入燃烧器的氧气和水煤浆。超临界水热燃烧反应器可避免碳的沉积，并具有固体燃料(水煤浆中的煤颗粒)反应充分、反应时间短和更高的热效率等优点；
3)本申请的煤炭清洁利用热力***及其运行方法中，以水煤浆超临界水热燃烧作为水煤浆的氧化反应形式，煤中的硫在超临界水氧化的过程可转化为硫酸盐，氮转化氮气或转化为硝酸盐并沉积在无机颗粒的表面，随渣分离***排出反应器外；因此水煤浆在超临界水热燃烧的过程中不会产生传统的燃煤锅炉排放的氮氧化和硫化物等污染物；
4)本申请的煤炭清洁利用热力***及其运行方法中，以水煤浆超临界水热燃烧的产物，即超临界水和超临界二氧化碳(临界温度Tc≥ 31.26℃，临界压力Pc≥7.3MPa)混合热流体作为膨胀做功的工质，由于混合工质中超临界二氧化碳的密度远高于水蒸气，能量密度高，单位焓降大，做功能力也远大于单一的超临界水；
5)本申请的煤炭清洁利用热力***及其运行方法中，提供的高温高压的超临界水和二氧化碳混合工质可直接用于供热或提供蒸汽或发电后利用乏汽的余热回收再供热；
6)本申请的煤炭清洁利用热力***及其运行方法中，以超临界水和二氧化碳混合工质做功后的乏汽经换热器换热后的乏汽中的水蒸气冷凝后变成冷凝水，回收的冷凝水进入水煤浆制浆；乏汽中的二氧化碳作为不凝气体经气液分离后，可经CO2浓缩***浓缩或液化后储存在CO2收集罐中，不需要像传统的燃煤锅炉设置专门的、投资和运行成本高昂的二氧化碳捕集***；
7)本申请的煤炭清洁利用热力***及其运行方法中，能够通过冷却套以及配套的中间储罐、第二高压泵，可通过控制水流速度，对超临界水热燃烧步骤中的超临界水热燃烧器进行冷却控温，并有效避免反应温度分布不均匀及局部温度过高导致夹套内筒易烧穿的问题，并进一步提高反应中热能的利用率；另外，能够进一步利用超临界水热燃烧器冷却过程中产生的高压水蒸气进行梯级发电，以实现能源的充分回收利用。
附图说明
图1是本申请的煤炭清洁利用热力***的构成图；
其中：
11-超临界水热燃烧器；12-喷嘴；13-反应物出口；14-冷却液入口； 15-冷却液出口；
21-水煤浆制取装置；22-储水罐；23-第一高压泵；24-第一过滤器； 25-第一换热器；
31-空气分离装置；32-干燥机；33-压缩机；34-第二换热器；
41-渣分离装置；42-储渣罐；43-第二过滤器；
51-第一透平机；52第一发电机；
61-气液分离装置；62-浓缩装置；63-二氧化碳收集罐；
71-中间储罐；72-第二高压泵；
81第一透平机；82-第一发电机；83第二透平机；84第二发电机。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
需要理解的是，在本申请的描述中可能涉及到的技术术语，例如“竖直”、“水平”、“上下”、“左右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
在对本申请的煤炭清洁利用热力***及其运行方法进行具体说明之前，先对超临界水和超临界水热燃烧的概念进行如下陈述：
超临界水(Super Critical Water，SCW)是指当温度和压力达到一定值时(Tc≥374.3℃，Pc≥22.1MPa)，因高温而膨胀的水的密度和因高压而被压缩的水蒸气的密度正好相同时的水。此时，水的液体和气体便没有区别，完全交融在一起，成为一种新的、呈现高压高温状态的流体。在超临界条件下，水的性质发生了极大的变化，其密度、介电常数、粘度、扩散系数、电导率和溶解性能都不同于普通水。
超临界水热燃烧(Supercritical hydtothermal combustion，SCHC)是指燃料或一定浓度的有机物与氧化剂在超临界水(温度>374℃，压力>22MPa)中发生的剧烈氧化反应并产生水-热火焰的一种新型燃烧方式，利用超临界水的特性，使有机物与超临界水处于均相的条件下发生的以水、二氧化碳为主要产物的放热反应，其优点在于超临界水热燃烧反应器可避免碳的沉积、固体燃料反应充分、反应时间短和具有更高的热效率。因此，超临界水热燃烧作为一种新型的煤炭高效清洁利用技术，可避免常规燃烧所产生的硫化物、氮氧化物和灰尘等气体污染。
下面结合附图1对本申请的煤炭清洁利用热力***及其运行方法做进一步详细说明。
第一方面，本申请公开了一种煤炭清洁利用热力***，包括超临界水热燃烧单元、水煤浆供应单元、氧化剂供应单元、渣分离单元、第一发电单元以及二氧化碳收集单元。
其中，超临界水热燃烧单元包括超临界水热燃烧器11；超临界水热燃烧器11呈筒状，其顶部具有物料入口，底部具有反应物出口13，以及在物料入口处设置有喷嘴12，经过预热处理的水煤浆和预定氧化剂能够输送至喷嘴12处进行充分混合，再从喷嘴12以雾状颗粒形式喷入事先已充满超临界水(该超临界水的温度超过水煤浆中煤颗粒自燃温度)的超临界水热燃烧器11中，以形成超临界水热燃烧火焰，并生成包含有超临界水、超临界二氧化碳和灰分的反应产物，并从反应物出口13排出。
水煤浆供应单元和氧化剂供应单元分别用于向喷嘴12处提供预热处理后的水煤浆以及预热处理后的预定氧化剂。
渣分离单元用于对从超临界水热燃烧器11的反应物出口13排出的反应产物进行分离处理，并将分离得到的灰分进行存储，以及将分离出的由超临界水和超临界二氧化碳组成的混合热流体向外排出。
第一发电单元用于利用渣分离单元排出的混合热流体作为工质进行发电，并排出乏汽。
二氧化碳收集单元用于将第一发电单元排出的乏汽进行气液分离，并收集得到的二氧化碳，实现二氧化碳的零排放。
可以理解的是，上述本申请的煤炭清洁利用热力***中的各单元，其可以采用目前已知的多种适合的能够实现对应功能的装置和设备。
如图1所示，本实施例中，水煤浆供应单元包括水煤浆制取装置21、储水罐22、第一高压泵23、第一过滤器24以及第一换热器25。
具体的，水煤浆制取装置21用于将从其入料口处输入的煤、原料水及分散剂进行混合，以形成水煤浆；其中，煤、原料水及分散剂的比例为16％～50％：48％～82.5％：1.5％～2％，水煤浆的颗粒：40μm～300μm；另外，煤对品质要求低，可采用劣质煤，原料水可采用污水，尤其是高浓度的有机废水或废液；超临界水热燃烧反应可直接将污水中的有机污染物转化为热值(每氧化1克所述有机废水中的COD(化学需氧量)可产生 14.7kJ热量)，减少传统高浓度有机污水处理的高能耗；另外，分散剂可采用磺酸盐型离子表面活性剂、聚氧乙烯系列非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂及其复配物。
储水罐22的出水口连接至水煤浆制取装置21的入料口，以提供原料水；以及第一高压泵23、第一过滤器24和第一换热器25是通过管路依次连接设置在水煤浆制取装置21出料口与超临界水热燃烧器11的喷嘴12之间，其中，从水煤浆制取装置21出料口流出的水煤浆先通过第一高压泵 23加压后再经过第一过滤器24进行过滤处理，最后通过第一换热器25进行预热处理到430～600℃(使其达到自燃点以上的温度)后再输送至喷嘴 12处。
进一步的，本实施例中，上述的预定氧化剂是氧气，相对应的，氧化剂供应单元包括空气分离装置31、干燥机32、压缩机33以及第二换热器34。
具体的，空气分离装置31用于将空气液化、精馏并最终分离得到预定纯度(90～99％)的氧气；以及干燥机32、压缩机33以及第二换热器34 是通过管路依次连接设置在空气分离装置31出气口与超临界水热燃烧器 11的喷嘴12之间，其中，从空气分离装置31出气口流出的氧气先通过干燥机32干燥处理后，再通过压缩机33进行压缩，最后通过第二换热器34 进行预热处理到430～600℃后再输送至喷嘴12处，从而能够与同时输送到的预热处理后的水煤浆进行混合。
进一步的，本实施例中，上述渣分离单元包括渣分离装置41和储渣罐42。
具体的，渣分离装置41包括入料口、固定排料口以及气体排料口，其入料口通过管路连接至超临界水热燃烧器11的反应物出口13处；另外，渣分离装置41内还设置有高温高压分离器以及金属膜，混合热流体经高温高压分离器去除大部分灰分，再经金属膜过滤进一步去除其中的灰分。
储渣罐42的入料口通过管路连接至渣分离装置41的固定排料口，以存储分离得到的灰分，从而可进一步实现资源化利用。
进一步的，本申请的煤炭清洁利用热力***中，上述渣分离装置41 的气体排料口还通过管路连接至第一换热器25的热媒入口，并在该管路上设置有用于过滤气体的第二过滤器43，另外，第一换热器25的热媒出口还通过管路连接至第二换热器34的热媒入口。
此时，在本实施例中与上述结构相对应的第一发电单元包括相连接的第一透平机51和第一发电机52。
具体的，第一透平机51的气流入口通过管路连接至第二换热器34的热媒出口，从而通过第二换热器34流出的气体逐级膨胀做功后以带动第一发电机32进行发电；可以理解的是，以热流体为动力源的透平机及相应的发电机的发电原理，属于本领域常规技术，因此对于该具体技术原理，此处(包括后续涉及到时)将不再具体赘述。
进一步的，本实施例中，上述二氧化碳收集单元包括气液分离装置 61、浓缩装置62以及二氧化碳收集罐63。
具体的，气液分离装置61包括进气口、气体排放口以及液体排放口，其进气口通过管路连接至第一透平机51的气流出口处，用于将该气流出口排出的乏汽(主要包括水蒸气和二氧化碳)进行分离，以及气液分离装置61的液体排放口还通过管路连接至储水罐22的入水口，以将分离得到的液体(冷凝水)输送至储水罐22，以实现回收再利用。
浓缩装置62通过管路连接至气液分离装置61的气体排放口，用于将气液分离装置61分离得到的二氧化碳进行浓缩处理或液化处理；进一步，二氧化碳收集罐63通过管路连接至浓缩装置62，用于收集经过浓缩装置 62浓缩处理或液化后的二氧化碳。
进一步的，本申请的煤炭清洁利用热力***中，超临界水热燃烧单元还可以包括超临界水热燃烧器冷却装置；具体的，超临界水热燃烧器冷却装置包括冷却套、中间储罐71以及第二高压泵72。
冷却套环绕设置在超临界水热燃烧器11外侧，使得冷却套内壁与超临界水热燃烧器11外壁之间形成一冷却腔，以及在冷却套上设置有与冷却腔连通的冷却液入口14和冷却液出口15；中间储罐71用于汇集并存储冷却液，其出水口通过管路连接至冷却液入口14处；第二高压泵72设置在中间储罐71与冷却液入口14之间的管路上，用于将向中间储罐71中的冷却液通过冷却液入口14输送至上述冷却腔中，以实现对超临界水热燃烧器11的循环冷却，从而控制其反应温度。
进一步的，当具备上述超临界水热燃烧器冷却装置时，本申请的煤炭清洁利用热力***还可以第二发电单元，其能够利用从上述冷却液出口15中排出的高压蒸气作为工质进行发电，并将排出的乏汽输送至中间储罐71，以转化为冷却液并存储在中间储罐71中。
具体的，第二发电单元分两级，包括相连接的第一透平机81和第一发电机82，以及相连接的第二透平机83和第二发电机84；其中，第一透平机81的气流入口通过管路连接至冷却液出口15，通过冷却液出口15流出的蒸气逐级膨胀做功后以带动第一发电机82进行发电；以及第二透平机83的气流入口通过管路连接至第一透平机81的气流出口处，通过第一透平机81排出低压乏汽逐级膨胀做功后以带动第二发电机84进行发电；此时是第二透平机83的气流出口通过管路连接至中间储罐71的入水口，从而将排出的低压乏汽转化为冷却液并存储在中间储罐71，以供冷却循环利用。
综上所述，本申请的煤炭清洁利用热力***易于二氧化碳的捕集，可实现二氧化碳的零排放和煤炭的清洁利用。
第二方面，本申请还公开了上述煤炭清洁利用热力***的运行方法，具体包括如下步骤。
S11、氧化剂供应步骤：
通过上述相应设备生成纯度为90～99％的氧气，将该氧气作为预定氧化剂，并将其预热处理到430～600℃后再输送至超临界水热燃烧器11的喷嘴12处。
S12、水煤浆供应步骤：
通过上述相应设备将煤、水、分散剂按照16％～50％：48％～82.5％：1.5％～2％的比例混合形成水煤浆，水煤浆的颗粒粒径(dp)：40μm～300μm，再依次对于水煤浆进行加压、过滤以及预热处理，以得到温度在 430～600℃的水煤浆，并在上述氧化剂供应步骤S11中向喷嘴12输送氧气时，同步将处理得到的水煤浆输送至喷嘴12处。
水煤浆中煤颗粒的粒径(dp)，供氧的浓度([O2])，燃烧器中超临界水的温度(TG)，煤颗粒的温度(TP)随反应时间的变化可由下式确定：
根据上述公式确定，煤颗粒的粒径dp约为230μm，供氧的浓度([O2]) 约为10％的时候，最低的煤颗粒的自燃温度(Tign)约为439℃。因此在运行超临界水热燃烧反应器时，氧气和水煤浆充分混合后，在喷嘴处的温度应不小于439℃，才能保证在水热燃烧器内形成超临界水热燃烧火焰。
S13、超临界水热燃烧步骤：
经过预热处理的水煤浆和氧气在所述喷嘴12处进行充分混合，再从喷嘴12以雾状颗粒形式喷入超临界水热燃烧器11中，超临界水热燃烧器 11中事先充满温度(TG)超过水煤浆中煤颗粒自燃温度(Tign)的超临界水(需要说明的是，此充入超临界水的步骤只是超临界水热燃烧器在最开始启动时需要，当燃烧器中形成超临界水热燃烧火焰正常运行之后就不需要了，具体可以从超临界水热燃烧器11的喷嘴12或其他的入口处进行输入)，并在燃烧器中形成超临界水热燃烧火焰，同时生成主要包含有超临界水、超临界二氧化碳和灰分的反应产物，并从超临界水热燃烧器11的反应物出口13排出，其中，超临界水热燃烧火焰温度在 800～1000℃，超临界水热燃烧器11内的压力为23～30MPa。
S14、渣分离步骤：
通过上述相应设备将从反应物出口13排出的反应产物进行分离处理，并将分离得到的灰分进行存储，以及将分离出的由超临界水和超临界二氧化碳组成的混合热流体向外排出。
S15、一级发电步骤：
利用所述渣分离单元排出的混合热流体作为第一发电单元工质进行发电，并排出乏汽。
S16、二氧化碳收集步骤：
将第一发电单元排出的乏汽进行分离，并收集得到的二氧化碳。
进一步的，本申请的煤炭清洁利用热力***运行方法，还可以包括如下步骤：
S131、燃烧器冷却步骤：
在上述超临界水热燃烧步骤S13进行时，通过第二高压泵22将中间储罐71中的冷却液，从冷却液入口14输送到超临界水热燃烧器11与其外侧的冷却套之间形成的冷却腔，从而实现对超临界水热燃烧器11的换热控温，换热后冷却液将受热蒸发成蒸气，并从冷却液出口15排出。
S132、二级发电步骤：
利用冷却液出口15排出的高压蒸气作为工质(即上述第一透平机81 的工质)进行发电，并排出乏汽。
S133、三级发电步骤：
利用二级发电步骤排出的低压乏汽作为工质(即上述第二透平机83 的工质)进行发电，并排出乏汽。
S134、回收步骤：
将三级发电步骤中排出的乏汽输送至中间储罐71，以转化为冷却液进行循环利用。
S141、辅热利用步骤：
在利用渣分离步骤S14分离出的混合热流体进行一级发电之前，利用该混合热流体分别对氧化剂供应步骤S11中的氧气以及水煤浆供应步骤 S12中的水煤浆进行预热处理。
S161、水回收步骤：
将二氧化碳收集步骤S16中得到的水输送至储水罐22进行回收利用。
综上所述，经过本申请的煤炭清洁利用热力***的运行方法处理后，使得二氧化碳的捕集更容易，可实现二氧化碳的零排放和煤炭的清洁利用。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种煤炭清洁利用热力***，其特征在于，包括：
超临界水热燃烧单元，所述超临界水热燃烧单元包括超临界水热燃烧器(11)，所述超临界水热燃烧器(11)具有物料入口和反应物出口(13)，所述物料入口处设置有喷嘴(12)，其中，经过预热处理的水煤浆和预定氧化剂能够输送至所述喷嘴(12)处进行充分混合，再从所述喷嘴(12)以雾状颗粒形式，喷入事先已充满温度超过水煤浆中煤颗粒自燃温度的超临界水的所述超临界水热燃烧器(11)中，以形成超临界水热燃烧火焰，并生成包含有超临界水、超临界二氧化碳和灰分的反应产物，并从所述反应物出口(13)排出；
水煤浆供应单元，用于向所述喷嘴(12)处提供预热处理后的水煤浆；
氧化剂供应单元，用于向所述喷嘴(12)处提供预热处理后的预定氧化剂；
渣分离单元，用于对从所述超临界水热燃烧器(11)的反应物出口(13)排出的反应产物进行分离处理，并将分离得到的灰分进行存储，以及将分离出的由超临界水和超临界二氧化碳组成的混合热流体向外排出；
第一发电单元，用于利用所述渣分离单元排出的混合热流体作为工质进行发电，并排出乏汽；
二氧化碳收集单元，用于将所述第一发电单元排出的乏汽进行气液分离，并收集得到的二氧化碳。
2.根据权利要求1所述的煤炭清洁利用热力***，其特征在于，所述水煤浆供应单元包括：
水煤浆制取装置(21)，用于将从其入料口处输入的煤、原料水及分散剂进行混合，以形成水煤浆；
储水罐(22)，其出水口连接至所述水煤浆制取装置(21)的入料口，以提供原料水，其中，原料水为高浓度的有机废水或废液；以及
通过管路依次连接设置在所述水煤浆制取装置(21)出料口与所述超临界水热燃烧器(11)的喷嘴(12)之间的第一高压泵(23)、第一过滤器(24)以及第一换热器(25)，其中，从所述水煤浆制取装置(21)出料口流出的水煤浆先通过所述第一高压泵(23)加压后再经过第一过滤器(24)进行过滤处理，最后通过第一换热器(25)进行预热处理后再输送至所述喷嘴(12)处。
3.根据权利要求2所述的煤炭清洁利用热力***，其特征在于，所述预定氧化剂是氧气，则所述氧化剂供应单元包括：
空气分离装置(31)，用于将空气进行处理以得到预定纯度的氧气；以及
通过管路依次连接设置在所述空气分离装置(31)出气口与所述超临界水热燃烧器(11)的喷嘴(12)之间的干燥机(32)、压缩机(33)以及第二换热器(34)，其中，从所述空气分离装置(31)出气口流出的氧气先通过所述干燥机(32)干燥处理后，再通过所述压缩机(33)进行压缩，最后通过所述第二换热器(34)进行预热处理后再输送至所述喷嘴(12)处。
4.根据权利要求3所述的煤炭清洁利用热力***，其特征在于，所述渣分离单元包括：
渣分离装置(41)，其包括入料口、固定排料口以及气体排料口，其入料口通过管路连接至所述超临界水热燃烧器(11)的反应物出口(13)处；
储渣罐(42)，其入料口通过管路连接至所述渣分离装置(41)的固定排料口，以存储分离得到的灰分；
其中，所述渣分离装置(41)的气体排料口通过管路连接至所述第一换热器(25)的热媒入口，并在该管路上设置有用于过滤气体的第二过滤器(43)，另外，所述第一换热器(25)的热媒出口还通过管路连接至所述第二换热器(34)的热媒入口；
相应的，所述第一发电单元包括：
相连接的第一透平机(51)和第一发电机(52)，所述第一透平机(51)的气流入口通过管路连接至所述第二换热器(34)的热媒出口，通过所述第二换热器(34)流出的气体逐级膨胀做功后以带动所述第一发电机(32)进行发电。
5.根据权利要求4所述的煤炭清洁利用热力***，其特征在于，所述二氧化碳收集单元包括：
气液分离装置(61)，其包括进气口、气体排放口以及液体排放口，其进气口通过管路连接至所述第一透平机(51)的气流出口处，用于将该气流出口排出的乏汽进行分离，以及所述气液分离装置(61)的液体排放口还通过管路连接至所述储水罐(22)的入水口，以将分离得到的液体输送至所述储水罐(22)；
浓缩装置(62)，其通过管路连接至所述气液分离装置(61)的气体排放口，用于将所述气液分离装置(61)分离得到的二氧化碳进行浓缩处理或液化；
二氧化碳收集罐(63)，其通过管路连接至所述浓缩装置(62)，用于收集经过所述浓缩装置(62)浓缩处理或液化后的二氧化碳。
6.根据权利要求1所述的煤炭清洁利用热力***，其特征在于，所述超临界水热燃烧单元还包括：
环绕设置在所述超临界水热燃烧器(11)外侧的冷却套，所述冷却套内壁与所述超临界水热燃烧器(11)外壁之间形成冷却腔，以及在所述冷却套上设置有与所述冷却腔连通的冷却液入口(14)和冷却液出口(15)；
相应的，所述煤炭清洁利用热力***还包括：
中间储罐(71)，用于汇集并存储冷却液，所述中间储罐(71)的出水口通过管路连接至所述冷却液入口(14)处；
第二高压泵(72)，其设置在所述中间储罐(71)与所述冷却液入口(14)之间的管路上，用于向所述冷却液入口(14)输送冷却液。
7.根据权利要求6所述的煤炭清洁利用热力***，其特征在于，还包括：
第二发电单元，用于利用从所述冷却液出口(15)中排出的蒸气作为工质进行发电，并将排出的乏汽输送至所述中间储罐(71)，以转化为冷却液并存储在所述中间储罐(71)中。
8.根据权利要求7所述的煤炭清洁利用热力***，其特征在于，所述第二发电单元包括：
相连接的第一透平机(81)和第一发电机(82)，所述第一透平机(81)的气流入口通过管路连接至所述冷却液出口(15)，通过所述冷却液出口(15)流出的蒸气逐级膨胀做功后以带动所述第一发电机(82)进行发电；以及
相连接的第二透平机(83)和第二发电机(84)，所述第二透平机(83)的气流入口通过管路连接至所述第一透平机(81)的气流出口处，通过所述第一透平机(81)排出乏汽逐级膨胀做功后以带动所述第二发电机(84)进行发电，以及所述第二透平机(83)的气流出口通过管路连接至所述中间储罐(71)的入水口，用于将排出的乏汽转化为冷却液并存储在所述中间储罐(71)，以供冷却循环利用。
9.一种煤炭清洁利用热力***运行方法，其特征在于，包括：
氧化剂供应步骤：生成纯度为90～99％的氧气，将该氧气作为预定氧化剂，将其预热处理到430～600℃后再输送至超临界水热燃烧器(11)的喷嘴(12)处；
水煤浆供应步骤：将煤、水、分散剂按照16％～50％：48％～82.5％：1.5％～2％的比例混合形成水煤浆，水煤浆的颗粒：40μm～300μm，再依次对于水煤浆进行加压、过滤以及预热处理，以得到温度在430～600℃的水煤浆，并在所述氧化剂供应步骤中向所述喷嘴(12)输送氧气时，同步将处理得到的水煤浆输送至所述喷嘴(12)处；
超临界水热燃烧步骤：经过预热处理的水煤浆和氧气在所述喷嘴(12)处进行充分混合，再从所述喷嘴(12)以雾状颗粒形式，喷入事先已充满温度超过水煤浆中煤颗粒自燃温度的超临界水的所述超临界水热燃烧器(11)中，以形成超临界水热燃烧火焰，并生成包含有超临界水、超临界二氧化碳和灰分的反应产物，并从所述超临界水热燃烧器(11)的反应物出口(13)排出，其中，超临界水热燃烧火焰温度在800～1000℃，所述超临界水热燃烧器(11)内的压力为23～30MPa；
渣分离步骤：将从所述反应物出口(13)排出的反应产物进行分离处理，并将分离得到的灰分进行存储，以及将分离出的由超临界水和超临界二氧化碳组成的混合热流体向外排出；
一级发电步骤：利用所述渣分离单元排出的混合热流体作为第一发电单元工质进行发电，并排出乏汽；
二氧化碳收集步骤：将所述第一发电单元排出的乏汽进行气液分离，并收集得到的二氧化碳。
10.根据权利要求9所述的煤炭清洁利用热力***运行方法，其特征在于，还包括：
燃烧器冷却步骤：在所述超临界水热燃烧步骤进行时，通过第二高压泵(22)将中间储罐(71)中的冷却液，从冷却液入口(14)输送到所述超临界水热燃烧器(11)与其外侧的冷却套之间形成的冷却腔，从而实现对所述超临界水热燃烧器(11)的换热控温，换热后冷却液将受热蒸发成蒸气，并从冷却液出口(15)排出；
二级发电步骤：利用所述冷却液出口(15)排出的高压蒸气作为工质进行发电，并排出乏汽；
三级发电步骤：利用所述二级发电步骤排出的低压乏汽作为工质进行发电，并排出乏汽；
回收步骤：将所述三级发电步骤中排出的乏汽输送至所述中间储罐(71)，以转化为冷却液进行循环利用；
辅热利用步骤：在利用所述渣分离步骤分离出的混合热流体进行一级发电之前，利用该混合热流体分别对所述氧化剂供应步骤中的氧气以及所述水煤浆供应步骤中的水煤浆进行预热处理；
水回收步骤：将所述二氧化碳收集步骤中得到的冷凝水输送至所述储水罐(22)进行回收利用。
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Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4558652A (en) * | 1983-12-15 | 1985-12-17 | The Babcock & Wilcox Company | Combustion of coal-water slurries |
| CN1140752A (zh) * | 1995-07-20 | 1997-01-22 | F.B.C.未来生物化学有限责任公司 | 制备煤水悬浮液的方法和其中所含的新的阴离子分散剂 |
| CN1944592A (zh) * | 2006-11-08 | 2007-04-11 | 巨化集团公司 | 一种急冷室可卸式水煤浆气化工艺及急冷设备 |
| CN101709227A (zh) * | 2009-09-27 | 2010-05-19 | 新奥科技发展有限公司 | 利用含碳有机质的综合方法及*** |
| CN101747942A (zh) * | 2009-12-30 | 2010-06-23 | 昆明理工大学 | 湖池底泥富氧熔融气化方法及装置 |
| CN202688283U (zh) * | 2012-04-18 | 2013-01-23 | 李发林 | 一种高灰熔点煤的气化装置 |
| CN103925587A (zh) * | 2014-04-15 | 2014-07-16 | 太原理工大学 | 一种燃煤的超临界水热燃烧发电装置 |
| CN105604618A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-05-25 | 华北电力大学 | 超临界水煤粉直接氧化复合工质循环发电***及方法 |
| CN108952865A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-12-07 | 东南大学 | 煤超临界水热燃烧与超临界二氧化碳循环耦合的发电*** |
| CN111234879A (zh) * | 2020-03-11 | 2020-06-05 | 西安交通大学 | 超临界水气化制氢及浆液超临界水热燃烧耦合***与工艺 |
| CN211896819U (zh) * | 2020-03-11 | 2020-11-10 | 西安交通大学 | 煤炭超临界水气化制氢及固液残余无害化处理*** |
| CN211896821U (zh) * | 2020-03-11 | 2020-11-10 | 西安交通大学 | 碳基能源超临界水气化制氢及二氧化碳能源化利用*** |
| CN113090349A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-07-09 | 西安交通大学 | 光热式煤炭超临界水气化氢热电联产***及工作方法 |
-
2022
- 2022-04-26 CN CN202210447175.1A patent/CN115013102A/zh active Pending
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4558652A (en) * | 1983-12-15 | 1985-12-17 | The Babcock & Wilcox Company | Combustion of coal-water slurries |
| CN1140752A (zh) * | 1995-07-20 | 1997-01-22 | F.B.C.未来生物化学有限责任公司 | 制备煤水悬浮液的方法和其中所含的新的阴离子分散剂 |
| CN1944592A (zh) * | 2006-11-08 | 2007-04-11 | 巨化集团公司 | 一种急冷室可卸式水煤浆气化工艺及急冷设备 |
| CN101709227A (zh) * | 2009-09-27 | 2010-05-19 | 新奥科技发展有限公司 | 利用含碳有机质的综合方法及*** |
| CN101747942A (zh) * | 2009-12-30 | 2010-06-23 | 昆明理工大学 | 湖池底泥富氧熔融气化方法及装置 |
| CN202688283U (zh) * | 2012-04-18 | 2013-01-23 | 李发林 | 一种高灰熔点煤的气化装置 |
| CN103925587A (zh) * | 2014-04-15 | 2014-07-16 | 太原理工大学 | 一种燃煤的超临界水热燃烧发电装置 |
| CN105604618A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-05-25 | 华北电力大学 | 超临界水煤粉直接氧化复合工质循环发电***及方法 |
| CN108952865A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-12-07 | 东南大学 | 煤超临界水热燃烧与超临界二氧化碳循环耦合的发电*** |
| CN111234879A (zh) * | 2020-03-11 | 2020-06-05 | 西安交通大学 | 超临界水气化制氢及浆液超临界水热燃烧耦合***与工艺 |
| CN211896819U (zh) * | 2020-03-11 | 2020-11-10 | 西安交通大学 | 煤炭超临界水气化制氢及固液残余无害化处理*** |
| CN211896821U (zh) * | 2020-03-11 | 2020-11-10 | 西安交通大学 | 碳基能源超临界水气化制氢及二氧化碳能源化利用*** |
| CN113090349A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-07-09 | 西安交通大学 | 光热式煤炭超临界水气化氢热电联产***及工作方法 |
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