煤气化耦合电站锅炉深度调峰的零碳排放系统和方法与流程

本公开的实施例属于电站锅炉深度调峰，具体涉及一种煤气化耦合电站锅炉深度调峰的零碳排放系统和方法。

背景技术：

1、近年来，我国风力发电与光伏发电的装机容量不断上升，但是随之而来的就是弃光弃风的现象不断发生。火力发电装机容量的占比虽在近年来不断下降，但是其发电量占比依旧超过60％，这说明火电依旧在我国的能源结构中扮演着“压舱石”的作用。因此，随着我国能源形式的不断变化，这就要求火电机组进行深度调峰。

2、在新能源发电的装机容量很大、但弃风弃光现象较为明显的地区，用电高峰期依旧需要火力发电机组高负荷运行。这就要求火电机组进行深度调峰，并且在用电低谷期减少新能源发电对电网带来的冲击。然而，目前我国低阶煤储量的占比超过已探明煤炭储量的45％，低阶煤由于其煤化程度较低，因此难以在电站锅炉中直接燃烧，尤其是在深度调峰时进行低负荷稳燃。并且，由于火力发电机组的碳排放较高，对环境污染也较为严重。

技术实现思路

1、本公开的实施例旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种煤气化耦合电站锅炉深度调峰的零碳排放系统和方法。

2、一方面，本公开的实施例提供一种煤气化耦合电站锅炉深度调峰的零碳排放系统，所述零碳排放系统包括煤气化炉、电站锅炉、二氧化碳贮存罐和气化剂混合器；

3、所述煤气化炉的第一气化气喷口连通所述电站锅炉的锅炉本体主燃区，所述煤气化炉的第二气化气喷口连通所述电站锅炉的锅炉本体再燃区，所述电站锅炉的锅炉本体出口与所述二氧化碳贮存罐连通，以对二氧化碳进行收集；

4、所述二氧化碳贮存罐还与所述气化剂混合器相连通，所述气化剂混合器连通所述煤气化炉；其中，

5、所述气化剂混合器用于混合汽轮机抽汽以及所述二氧化碳贮存罐内的部分二氧化碳，以产生气化剂供应至所述煤气化炉实现深度调峰。

6、可选的，所述零碳排放系统还包括焦炭贮存装置和磨煤机；

7、所述焦炭贮存装置与所述煤气化炉的焦炭出口连通，所述焦炭贮存装置还与所述磨煤机的入口连通，所述磨煤机的出口连通所述电站锅炉的锅炉本体主燃区；其中，

8、所述磨煤机用于将焦炭研磨成粉焦，并将所述粉焦输送至所述电站锅炉的锅炉本体主燃区。

9、可选的，所述磨煤机的出口包括第一粉焦喷口和第二粉焦喷口；

10、所述第一粉焦喷口和第二粉焦喷口连通所述电站锅炉的锅炉本体主燃区，并且所述第一粉焦喷口和第二粉焦喷口位于所述第一气化气喷口和所述第二气化气喷口之间。

11、可选的，所述电站锅炉的锅炉本体自下而上依次布置有所述主燃区、所述再燃区和燃尽区。

12、可选的，所述零碳排放系统还包括电解水槽、氧气贮存罐、气体混合器和第一风机；

13、所述电解水槽通过新能源发电产生氧气，该氧气进入所述氧气贮存罐内，所述氧气贮存罐连通所述气体混合器，所述气体混合器还与所述二氧化碳贮存罐连通；其中，

14、所述气体混合器用于混合所述氧气贮存罐内的氧气以及所述二氧化碳贮存罐内的部分二氧化碳，以产生一次风、二次风和燃尽风；

15、所述第一风机用于将所述一次风、二次风和燃尽风输送至所述电站锅炉的锅炉本体内。

16、可选的，所述零碳排放系统还包括第一换热器、第二换热器和设于所述锅炉本体内的空气预热器；

17、所述第一换热器连通所述气体混合器，所述第一换热器用于将所述一次风输送至所述第一风机，并通过所述第一风机将该一次风输送至所述空气预热器；

18、所述第二换热器连通所述第一换热器，所述第二换热器用于将所述二次风和燃尽风输送至所述第一风机，并通过所述第一风机将该二次风和燃尽风输送至所述空气预热器。

19、可选的，所述第一换热器和所述第二换热器中换热所需热量为惰性气体在所述焦炭贮存装置中带出的干熄焦余热。

20、可选的，所述零碳排放系统还包括空气捕获二氧化碳装置；

21、所述空气捕获二氧化碳装置通过新能源发电捕获二氧化碳，并将该二氧化碳输送至所述二氧化碳贮存罐内。

22、可选的，所述零碳排放系统还包括烟气除尘器和第二风机；

23、所述烟气除尘器和所述第二风机依次设置在所述电站锅炉的锅炉本体出口与所述二氧化碳贮存罐之间；以及从所述电站锅炉的锅炉本体出口排出的二氧化碳依次经由所述烟气除尘器和所述第二风机进入至所述二氧化碳贮存罐。

24、另一方面，本公开的实施例提供一种煤气化耦合电站锅炉深度调峰的零碳排放方法，采用前文记载的所述的零碳排放系统，所述方法包括：

25、当新能源发电过剩时，分别为电解水槽和空气捕获二氧化碳系统供电，产生的氢气、氧气和二氧化碳分别在氢气贮存罐、氧气贮存罐和二氧化碳贮存罐中进行贮存；

26、所述二氧化碳贮存罐中一部分二氧化碳和一部分汽轮机抽汽在气化剂混合器中进行混合，作为气化剂；

27、所述氢气贮存罐中一部分氢气用作制备氨气，另一部分则制备为液氢通入液氢贮存罐中贮存；

28、所述氧气贮存罐中的氧气和所述二氧化碳贮存罐中的二氧化碳通入气体混合器中进行充分混合，得到氧气/二氧化碳混合气体作为一次风、二次风和燃尽风；

29、在所述气化剂与煤作用下，煤气化炉会产生气化气、焦油和焦炭；其中，所述气化气分别作为助燃燃料和再燃燃料通过第一气化气喷口和第二气化气喷口送入锅炉本体主燃区和再燃区；焦炭则是先收集在焦炭贮存装置中，大颗粒焦炭作为化工产品进行收集，小颗粒焦炭则在磨煤机粉碎为粉焦，再送入锅炉本体主燃区燃烧；

30、一次风在第一换热器中进行预热，二次风和燃尽风在第一换热器和第二换热器进行梯级预热；预热所需热量为惰性气体在所述焦炭贮存装置中带出的焦炭的干熄焦余热；

31、尾部烟气分别经过烟气除尘器和风机后送入所述二氧化碳贮存罐中进行贮存。

32、本公开的实施例的煤气化耦合电站锅炉深度调峰的零碳排放系统和方法，通过所设置的煤气化炉、电站锅炉、二氧化碳贮存罐和气化剂混合器的深度耦合，能够实现电站锅炉深度调峰下的低负荷稳燃、化工多联产、整个工业系统零碳排放等目标；并且，煤气化炉和电站锅炉中能量和物质的交互也实现了电站锅炉的高效低nox燃烧，推动了我国低阶煤应用的发展，最终实现工业系统生产效率的提升。

技术特征：

1.一种煤气化耦合电站锅炉深度调峰的零碳排放系统，其特征在于，所述零碳排放系统包括煤气化炉、电站锅炉、二氧化碳贮存罐和气化剂混合器；

2.根据权利要求1所述的零碳排放系统，其特征在于，所述零碳排放系统还包括焦炭贮存装置和磨煤机；

3.根据权利要求2所述的零碳排放系统，其特征在于，所述磨煤机的出口包括第一粉焦喷口和第二粉焦喷口；

4.根据权利要求3所述的零碳排放系统，其特征在于，所述电站锅炉的锅炉本体自下而上依次布置有所述主燃区、所述再燃区和燃尽区。

5.根据权利要求2至4任一项所述的零碳排放系统，其特征在于，所述零碳排放系统还包括电解水槽、氧气贮存罐、气体混合器和第一风机；

6.根据权利要求5所述的零碳排放系统，其特征在于，所述零碳排放系统还包括第一换热器、第二换热器和设于所述锅炉本体内的空气预热器；

7.根据权利要求6所述的零碳排放系统，其特征在于，所述第一换热器和所述第二换热器中换热所需热量为惰性气体在所述焦炭贮存装置中带出的干熄焦余热。

8.根据权利要求6所述的零碳排放系统，其特征在于，所述零碳排放系统还包括空气捕获二氧化碳装置；

9.根据权利要求1至4任一项所述的零碳排放系统，其特征在于，所述零碳排放系统还包括烟气除尘器和第二风机；

10.一种煤气化耦合电站锅炉深度调峰的零碳排放方法，其特征在于，采用权利要求1至9任一项所述的零碳排放系统，所述方法包括：

技术总结本公开的实施例提供一种煤气化耦合电站锅炉深度调峰的零碳排放系统和方法，零碳排放系统包括煤气化炉、电站锅炉、二氧化碳贮存罐和气化剂混合器；煤气化炉的第一气化气喷口连通电站锅炉的锅炉本体主燃区，煤气化炉的第二气化气喷口连通电站锅炉的锅炉本体再燃区，电站锅炉的锅炉本体出口与二氧化碳贮存罐连通，以对二氧化碳进行收集；二氧化碳贮存罐还与气化剂混合器相连通，气化剂混合器连通煤气化炉；气化剂混合器用于混合汽轮机抽汽以及二氧化碳贮存罐内的部分二氧化碳，以产生气化剂供应至煤气化炉实现深度调峰。本公开的实施例的零碳排放系统通过深度耦合煤气化炉和电站锅炉，实现了电站锅炉深度调峰下的低负荷稳燃且整个系统零碳排放。技术研发人员：王超伟,柳宏刚,周平,王志刚,胡自坤受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/20