专利名称：增压流化床燃烧联合循环发电捕捉二氧化碳的方法
技术领域：
本发明涉及一种增压流化床燃烧联合循环发电捕捉二氧化碳的方法。
背景技术：
近年来，以C02为主体的温室气体大量排放对全球变暖的影响日益严重。 目前已有众多的C02减排方式，如02/C02循环燃烧方式、化学链燃烧法、膜分
离法和MEA法等，但技术经济性是捕捉C02方式选择时考虑的重要因素。国外 学者提出了煤在增压流化床燃烧后利用钙基吸收剂如石灰石和白云石等煅烧后 产生的CaO在炉内直接循环捕捉C02的方法，引起了世界各国学者的广泛关注。 石灰石和白云石等价格低廉、储量丰富，其煅烧后产生的CaO对C02具有较强 的吸收能力。煤进入增压循环流化床燃烧室(碳酸化炉)燃烧，产生的C02被 CaO捕捉形成CaC03，除去C02的烟气经高温除尘净化后进入燃气轮机做功。 CaC03从碳酸化炉进入到流化床煅烧炉内再生为CaO。煅烧炉内的热量由煤纯氧 条件下燃烧产生，便于回收高浓度C02。煅烧炉内产生的CaO再进入到碳酸化 炉内捕捉C02，这样反应循环进行。显然这种捕捉C02的方法是基于第1代增 压流化床燃烧联合循环方式提出的。该C02捕捉方式最大缺点是增压流化床炉 膛出口烟温度小于95(TC，温度再高会导致炉内发生结焦现象，这样燃气轮机的 做功能力受到了极大限制。因此在循环捕捉C02过程中，同时保持高发电效率 是十分重要的。
为了提高燃气轮机入口温度、进而提高联合循环发电系统捕捉C02过程中 的发电效率，将煤首先在增压条件下部分气化，生成的煤气燃烧后能产生1300°C 以上的高温燃气，这样既使燃气轮机做功能力增强、又使燃气循环效率提高，同 时采用石灰石和白云石等煅烧后产生的CaO循环捕捉乏气中的C02。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种基于煤增压部分气化/半焦增压流化床 燃烧联合循环发电捕捉二氧化碳的方法。该燃气/蒸汽联合循环发电系统发电效率高，氧耗低，可实现S02、 C02等多种污染物的近零排放。
技术方案煤首先进入以空气为气化剂的增压流化床气化炉内部分气化，生 成煤气和半焦，煤气脱硫冷却后经过滤除尘进入燃烧室燃烧，产生的高温燃气进 入燃气轮机做功发电。含有C02的乏气进入流化床碳酸化炉，在该炉内CaO捕 捉乏气中的C02发生碳酸化反应，生成CaCCb。通过来自流化床煅烧炉的CaO/ 灰带来的显热和燃气轮机乏气的热量使流化床碳酸化炉达到CaO捕捉C02的最 佳反应温度650°C 700°C 。流化床碳酸化炉内生成的CaC03进入流化床煅烧炉， 利用半焦/CaC03的显热和由半焦燃烧产生的热量使CaC03在该炉内分解为CaO 和C02， CaO再进入碳酸化炉内，这样循环捕捉C02，同时在煅烧炉内补充新鲜 的吸收剂。煅烧炉采用纯氧燃烧方式，可使煅烧炉排放烟气中的C02含量高达 95%以上，便于浓縮封存。在煅烧和碳酸化反应过程中半焦燃烧形成的S02同时 被CaO吸收，可实现C02和S02的近零排放。在煤气冷却器、流化床煅烧炉和 流化床碳酸化炉内产生的蒸汽进入汽轮发电机发电，如此组成高效的燃气/蒸汽 联合循环发电系统。
有益效果
1. 与煤在增压流化床直接燃烧CaO床内脱除C02相比，该联合循环方式中采用 CaO捕捉C02的方法具有更高的系统发电效率。因为该系统能够合理实现煤 的分级转化并提高燃气轮机入口温度。
2. 与02/C02循环燃烧等方式相比，该联合循环方式捕捉C02过程中的耗氧少，
计算表明仅为它们的l/3左右，减少了制氧系统的能耗，降低了运行成本。
3. 与MEA、膜分离法及化学链燃烧技术等方法相比，采用价格低廉、分布广泛 的石灰石和白云石等的煅烧产物CaO作为C02吸收剂，从技术经济性角度具 有更强的竞争力。
4. 与煤在增压流化床直接燃烧CaO床内脱除C02相比，该联合循环方式由于捕 捉了煤在气化中产生的硫化物，使进入碳酸化反应器和煅烧炉内的硫大量减 少，这样就降低了 S02对钙基吸收剂造成的损耗，因为CaS04在循环煅烧/碳 酸化过程中是稳定的，这样可使更多的钙基吸收剂能够参与循环捕捉C02,降 低了新鲜钙基吸收剂的添加量，也降低了运行成本。
5. 该联合循环方式捕捉C02过程中能够实现C02、 S02等污染物的协同脱除， 排放出的失活吸收剂可以用作建筑材料。
图1为基于煤增压部分气化/半焦增压流化床燃烧联合循环方式捕捉C02的
示意图。
具体实施例方式
煤首先进入以空气为气化剂的增压流化床气化炉内部分气化，生成煤气和半
焦，煤气经过脱硫剂(石灰石)脱硫冷却后经过滤除尘，脱硫产物CaS进入氧 化器，与空气反应成为CaS04排出。空气通过压縮机进入到燃烧室，净化的煤 气在燃烧室内燃烧产生高温燃气，进入燃气轮机做功发电。含有C02的乏气进 入流化床碳酸化炉，在该炉内CaO捕捉乏气中的C02发生碳酸化反应，生成 CaC03。通过来自流化床煅烧炉的CaO/灰带来的显热和燃气轮机乏气的热量使 流化床碳酸化炉达到CaO捕捉C02的最佳反应温度65(TC 700'C 。在碳酸化炉 内生成的CaC03进入流化床煅烧炉，利用半焦/CaC03的显热和由半焦燃烧产生 的热量使CaC03在该炉内分解为CaO和C02， CaO再进入碳酸化炉内，这样循 环捕捉C02，同时在煅烧炉内补充新鲜的CaC03。煅烧炉采用纯氧燃烧方式，可 使煅烧炉排放烟气中的C02含量高达95X以上，便于浓縮封存。在煅烧和碳酸 化反应过程中半焦燃烧形成的S02同时被CaO吸收。在煤气冷却器、流化床煅 烧炉和流化床碳酸化炉内产生的蒸汽进入汽轮发电机发电，如此组成高效的捕捉 二氧化碳的燃气/蒸汽联合循环发电系统。
权利要求
1.一种增压流化床燃烧联合循环发电捕捉二氧化碳的方法，其特征在于，煤首先进入以空气为气化剂的增压流化床气化炉内部分气化，生成煤气和半焦，煤气脱硫冷却后经过滤除尘进入燃烧室燃烧产生高温燃气，再进入燃气轮机做功发电，含有CO2的乏气进入流化床碳酸化炉，在该炉内CaO捕捉乏气中的CO2，生成CaCO3，CaCO3进入流化床煅烧炉，在该炉内分解为CaO，CaO再进入碳酸化炉内，这样循环捕捉CO2，同时在煅烧炉内补充新鲜的吸收剂和排出失活的吸收剂。利用来自煅烧炉的CaO/灰带来的显热和燃气轮机乏气的热量使碳酸化炉达到CaO捕捉CO2的最佳反应温度650℃～700℃。在煅烧炉内利用半焦/CaCO3的显热和由半焦纯氧燃烧产生的热量使CaCO3分解为CaO，使煅烧炉排放烟气中的CO2含量高达95％以上，便于浓缩封存；在煅烧和碳酸化反应过程中半焦燃烧形成的SO2同时被CaO吸收；在煤气冷却器、流化床煅烧炉和流化床碳酸化炉内产生的蒸汽进入汽轮发电机发电，如此组成捕捉二氧化碳的燃气、蒸汽联合循环发电系统。
全文摘要
增压流化床燃烧联合循环发电捕捉二氧化碳的方法，是针对煤增压部分气化/半焦增压流化床燃烧联合循环发电系统提出的一种以石灰石或白云石煅烧产生的CaO作为吸收剂捕捉CO<sub>2</sub>的方法，煤进入以空气为气化剂的增压流化床气化炉内部分气化，生成煤气和半焦，煤气净化后燃烧产生高温燃气进入燃气轮机做功发电。含有CO<sub>2</sub>的乏气进入碳酸化炉和煅烧炉双流化床系统，利用CaO的循环碳酸化/煅烧反应捕捉乏气中的CO<sub>2</sub>。在煤气冷却器和双流化床系统内产生的蒸汽进入汽轮机系统做功发电，如此组成捕捉二氧化碳的燃气/蒸汽联合循环发电系统。该系统发电效率高，氧耗低，可实现SO<sub>2</sub>、CO<sub>2</sub>等多种污染物的近零排放。
文档编号C10J3/54GK101539037SQ200910029270
公开日2009年9月23日 申请日期2009年4月3日 优先权日2009年4月3日
发明者李英杰, 财 梁, 赵长遂, 陈晓平 申请人:东南大学