混合器、超临界水分离器、超临界水反应器 进行净化和调节处理，以脱除有机及无机污染物，生产洁净合成气和调节合成气组成，超临 界水反应器出口流出物再通过降压装置对外做功以回收能量，提高系统能量利用效率的方 法。
[0022] 含碳原料S1与气化剂S2在水或者水蒸气S3存在时，在气化炉气化室1内发生反应； 灰渣S4从气化单元1中排出；气化炉气化室1所产的产品气S5在超临界水混合器2与补充水 S6进行混合;在超临界水混合器2中，加入添加剂S7以使出气化单元1的产品气S5中的部分 污染物以无机物的形式析出；超临界水混合器2出口的流出物S8进入超临界水分离器3，以 脱除流出物S8中的无机不溶物S9;不含无机不溶物的流出物S10和氧化剂S11进入超临界水 反应器4以脱除流出物S10中的污染物;超临界水反应器4出口流出物S12进入降压装置5降 压，并对外做功S14;降压装置出口合成气S13进后续处理单元。
[0023] 气化炉气化室或者气化单元1是任何形式的气化炉气化室或者气化技术;气化炉 气化室1的操作压力可以大于等于超临界水单元AU的最高操作压力;气化炉气化室1的操作 压力也可低于超临界水单元AU的最高操作压力，即大于等于0.1 Mpa小于超临界水单元AU 的最高操作压力，此时，气化炉气化室1出口产品气S5需要经压缩后进入超临界水单元AU。
[0024] 超临界水混合器2、超临界水分离器3及超临界水反应器4的操作温度和操作压力 至少分别等于水的超临界点对应的温度和压力;超临界水混合器2的操作压力大于等于超 临界水分离器3的操作压力，超临界水分离器3的操作压力大于等于超临界水反应器4的操 作压力。
[0025] 超临界水分离器3是任何形式的高压连续的无机相-超临界相分离设备。
[0026] 超临界水反应器4是任何形式的能够支持催化剂参与反应的高温高压反应器。 [0027] 气化单元1、超临界水混合器2,超临界水分离器3、超临界水反应器4及降压装置5 是由单个设备或诸多设备组成，且以上单元及设备之间可以进行集成以组成新的单元或新 的装置。
[0028] 补充水S6、添加剂S7及氧化剂S11的添加并非必需，且以上物质在系统中的添加位 置可以变化;补充水S6、添加剂S7及氧化剂S11是两两混合或相互混合或与其它物流混合后 进入超临界水单元AU，或各自进入超临界水单元AU。
[0029] 降压装置5是任何形式的降压装置，包括膨胀装置;降压装置5出口合成气S13的压 力为大于等于0.1 Mpa小于等于超临界水反应器出口流出物S12的压力；降压装置5出口合 成气S13的温度为大于等于0 °C小于等于超临界水反应器出口流出物S12的温度。
[0030] 该方法所提出的集成系统包括气化单元、超临界水混合器、超临界水分离器、超临 界水反应器、降压装置、栗、压缩机、及各主要部分之间的连接管道与阀门等基本结构。
[0031 ] 实施例1 以生物质、水及纯氧为气化单元进料，按如图1所示方法生产合成气，降压装置5出口合 成气S13按照图2所示方法进行热电联产。图2所示方法包括如下步骤： 降压装置5出口合成气S13进入气体分离装置6以脱除非反应性气体和污染物S15;气体 分离装置6出口的气体S16采用第二降压装置7进一步减压至大于等于固体燃料电池9的操 作压力；是否在系统中设置第二降压装置，需由气体分离装置6及固体燃料电池9的操作压 力，以及系统的经济性等确定；固体燃料电池氧化剂S18及减压装置出口气体S17在换热装 置8与烟气S22换热;预热后的燃料气S19及固体燃料电池氧化剂S18进入固体燃料电池9发 生电化学反应，固体燃料电池9通过外电路对外发电S20;是否需要加入额外的水蒸气以调 节固体燃料电池入口燃料气S19中水蒸气与可燃碳的比值，由实际过程中固体燃料电池燃 料气S19中的水蒸气与可燃碳的比值来决定；固体燃料电池9中未转化的原料气和氧化剂 S21在燃烧器10中进行燃烧;燃烧器10出口的烟气S22在换热装置8中预热固体燃料电池9的 进料以回收一部分能量；出换热装置8的烟气S22在热回收蒸汽发生器11中产生过热蒸汽 S24,过热蒸汽S24在蒸汽轮机12中对外做功S26;蒸汽发生器11还可对外提供高温热水S25; 蒸汽发生器11出口烟气S23在烟气冷却装置13中冷却后分成两相，气相尾气S27主要含二氧 化碳或者二氧化碳和氮气，可排放到大气，当固体燃料电池氧化剂为氧气时，气相尾气S27 仅含二氧化碳，可以对二氧化碳进行固定和封存;液相S28主要是洁净的液态水，可作为气 化单元1用水;系统中所产生的电和功可以用于压缩机或者栗等耗能设备。
[0032]生物质的性质分析数据、气化炉操作条件、系统进料条件分别如表1、表2、表3所 示。超临界水混合器和超临界水分离器的操作压力为250 atm。超临界水反应器的操作温度 和操作压力分别为858 °C和250 atm，超临界水反应器内采用Ru/A12〇3作为催化剂。超临界 水单元中不添加氧化剂。补充水和添加剂混合后添加到超临界水混合器。超临界水混合器 补充水的温度、压力及流量分别为104 °C、1 atm、409 kg/h。降压装置出口压力为15 bar， 对外膨胀做功的等熵效率为ο . 9，功转化为电的效率为0.9。气体分离装置的分离效率为1。 第二降压装置不对外做功，且出口气体压力为1 atm。固体燃料电池进口燃料气和氧化剂 (空气）的预热温度均为800 °C。空气由21 % 02，78 % N2和1 % Ar组成。固体燃料电池的 操作温度、操作压力、燃料利用率、空气利用因子及发电效率分别为800°C、1 atm、0.85、 16.7 %和67 %。热回收蒸汽发生器所产高压过热蒸汽的温度和压力为418 °C、50 bar，所产 低压过热蒸汽的温度和压力为270 °C、15 bar，换热温差为35 °C。蒸汽轮机出口压力25 bar、6 bar、4 bar和0.5 bar对应的等熵效率分别为0.9、0.89、0.38和0.33，蒸汽轮机做功 转化为电的效率为〇. 8。栗效率为0.7。压缩机的等熵效率为0.75。环境温度和压力分别为25 〇C、l atm〇
表4和表5是气化炉气化室出口产品气组成和超喰界水反应器出口流出物组成。表6是 以气化单元和超临界水单元这一集成系统所产合成气为原料的热电联产系统的能量利用 分析结果。其中，系统能量输出仅计算系统发电和做功。
由表4和表5可知，超临界反应器出口流出物组成中几乎不含焦油（C6H6、C7H 8及C10H8) 和1125,因而，将气化单元与超临界水单元进行系统集成后，可以得到洁净的合成气，而且该 集成系统的整体操作步骤相对简单，避免了常规气体净化单元繁杂的步骤;流出物组成中 H2和C0的含量减少，0)2和014的含量增加，因此，超临界水单元还发生水气变换反应和甲烷 化反应，有助于调节气体组成，可减少或省略后续水气变换及甲烷化反应装置，使得系统整 体布置更加紧凑。
[0035] 由表6可知，基于气化单元和超临界水单元这一集成系统的热电联产系统的能量 利用效率和发电效率分别为44 %和43 %，其中，发电效率高于以往报道的将常压固体燃料 电池与生物质蒸汽气化过程进行集成的系统的发电效率（36 %)，也高于整体气化联合循 环技术（IGCC)的发电效率（40 %)。因而，将气化单元与超临界水单元进行系统集成有助 于提高系统的能量利用效率。当固体燃料电池氧化剂采用氧气时，系统可以副产高纯度二 氧化碳，有助于进行二氧化碳固定和封存。
[0036] 实施例2 以生物质、水蒸气及纯氧为气化单元进料，按如图1所示方法生产合成气，降压装置5出 口合成气S13按照图2所示方法进行热电联产。图2所示方法包括如下步骤： 降压装置5出口合成气S13进入气体分离装置6以脱除非反应性气体和污染物S15;气体 分离装置6出口的气体S16采用第二降压装置7进一步减压至大于等于固体燃料电池9的操 作压力；是否在系统中设置第二降压装置，需由气体分离装置6及固体燃料电池9的操作压 力，以及系统的经济性等确定；固体燃料电池氧化剂S18及减压装置出口气体S17在换热装 置8与烟气S22换热;预热后的燃料气S19及固体燃料电池氧化剂S18进入固体燃料电池9发 生电化学反应，固体燃料电池9通过外