專利名稱：基于化石燃料化學(xué)能適度轉(zhuǎn)化的多功能能源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能源動(dòng)力技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種基于煤和天然氣等化石燃料化學(xué) 能適度轉(zhuǎn)化的多功能能源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前煤炭和天然氣等化石燃料主要應(yīng)用于化工和電力生產(chǎn)系統(tǒng)。煤大多通過(guò)燃煤 電站直接燃燒生產(chǎn)蒸汽，蒸汽再推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電，煤直接燃燒發(fā)電方法不但效率偏低，而且 污染嚴(yán)重。近來(lái)，煤氣化被認(rèn)為是一項(xiàng)非常有應(yīng)用前景的技術(shù)，煤先通過(guò)氣化轉(zhuǎn)化成合成氣 (主要成分為CO和H2)，不但可以作為聯(lián)合循環(huán)燃料，提高能源利用效率，減少污染，還可以 作為化工生產(chǎn)的原料。煤完全氣化追求高碳轉(zhuǎn)化率，使得氣化爐體積龐大，投資高昂，嚴(yán)重 限制了煤氣化技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。煤部分氣化提供了一個(gè)解決方案，在部分氣化過(guò)程中，化 學(xué)活性高的富氫成分可以迅速地轉(zhuǎn)化為合成氣，而化學(xué)活性較低的富碳成分轉(zhuǎn)化成半焦。 通過(guò)這種方法，氣化爐體積可以大幅減小。煤部分氣化可以用于發(fā)電系統(tǒng)中，多以空氣為氣 化劑，主要技術(shù)難點(diǎn)是高溫合成氣凈化方法。但少有文獻(xiàn)對(duì)部分氣化合成氣制備化工產(chǎn)品 的利用方法進(jìn)行研究。天然氣是另一種電力和化工生產(chǎn)的主要化石燃料。在聯(lián)合循環(huán)中，天然氣直接在 燃燒室中燃燒，燃燒的畑損失大約占整個(gè)循環(huán)畑損失的一半。在化工生產(chǎn)過(guò)程中，天然氣 必須首先通過(guò)甲烷/蒸汽重整反應(yīng)將天然氣轉(zhuǎn)化成合成氣。由于重整反應(yīng)需要較高的溫 度，通常高于900°C，大約33%的天然氣需要在重整爐內(nèi)燃燒，提供高溫環(huán)境。由于重整爐 的尺寸大，重整反應(yīng)器的設(shè)備價(jià)格會(huì)很高。近年提出了甲烷的部分氧化和自熱式重整方法， 這些方法避免了傳統(tǒng)重整方法中間壁式高溫傳熱過(guò)程，使反應(yīng)器結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，但是這些 方法仍然不成熟，并且需要增設(shè)空分設(shè)備?？紤]傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于煤和天然氣等化石燃料 化學(xué)能適度轉(zhuǎn)化的多功能能源系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了煤根據(jù)其組分化學(xué)活性進(jìn)行適度轉(zhuǎn)化， 煤、水蒸汽和氧氣在氣化爐中進(jìn)行部分氣化反應(yīng)，高活性組分可以快速的轉(zhuǎn)化為合成氣，由 于煤是部分轉(zhuǎn)化，氣化爐的尺寸得以大幅減小。大約50 %的煤轉(zhuǎn)化成合成氣，剩余未轉(zhuǎn)化的 成分(半焦)燃燒來(lái)提供甲烷/蒸汽的重整反應(yīng)所需要的熱量，這樣，天然氣和焦碳得到了 綜合的利用。重整反應(yīng)也是適度反應(yīng)，甲烷的轉(zhuǎn)化率由92. 5%降低到66. 5%，重整溫度由 950°C降低到800°C，重整反應(yīng)器尺寸得以減小。由煤部分氣化的富碳合成氣和天然氣重整 的富氫合成氣混合后以一個(gè)適當(dāng)?shù)谋壤?比傳統(tǒng)的化工過(guò)程低)轉(zhuǎn)化成甲醇。該系統(tǒng)采用 了部分甲醇合成，新鮮氣中大約47%的活性組分轉(zhuǎn)化成了甲醇，大幅度降低了合成的循環(huán) 倍率，減小了壓縮功。最后，未轉(zhuǎn)化的合成氣作為聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的燃料?？傊?，本發(fā)明提供的化石燃料化學(xué)能適度轉(zhuǎn)化的多功能能源系統(tǒng)，在提高能源利 用率的同時(shí)，降低了系統(tǒng)的設(shè)備投資。燃料化學(xué)能得到有效經(jīng)濟(jì)利用。研究結(jié)果表明，與分 產(chǎn)系統(tǒng)相比，在相同燃料消耗量和甲醇產(chǎn)出條件下多功能系統(tǒng)可以多發(fā)電10 15%。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于煤和天然氣適度轉(zhuǎn)化的多功能能 源系統(tǒng)，以解決煤完全氣化和天然氣全部重整時(shí)不可逆損失大，設(shè)備龐大成本昂貴的問(wèn)題， 以提高系統(tǒng)的效率，降低系統(tǒng)設(shè)備投資。( 二 )技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于化石燃料化學(xué)能適度轉(zhuǎn)化的多功能能源 系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含合成氣制備與余熱回收子系統(tǒng)、化工產(chǎn)品合成與精制子系統(tǒng)和發(fā)電子系 統(tǒng)，其中合成氣制備與余熱回收子系統(tǒng)，用于將煤和天然氣分別通過(guò)部分氣化和重整單元 適度轉(zhuǎn)化成高溫合成氣，將該高溫合成氣冷卻后輸送給化工產(chǎn)品合成與精制子系統(tǒng)，同時(shí) 將產(chǎn)生的高溫蒸汽輸送給發(fā)電子系統(tǒng)；化工產(chǎn)品合成與精制子系統(tǒng)，用于將接收的高溫合成氣加壓輸送到化工產(chǎn)品合成 反應(yīng)器，合成化工產(chǎn)品，然后再經(jīng)過(guò)精制單元得到精制的化工產(chǎn)品，化工產(chǎn)品合成過(guò)程中排 放的未轉(zhuǎn)化氣體，回收后輸送給發(fā)電子系統(tǒng)加以利用；發(fā)電子系統(tǒng)，用于將化工產(chǎn)品合成與精制子系統(tǒng)中未轉(zhuǎn)化的合成氣以及來(lái)自余熱 回收子系統(tǒng)的高溫蒸汽轉(zhuǎn)化成電能輸出，同時(shí)為合成氣制備與化工產(chǎn)品合成與精制子系統(tǒng) 提供工藝蒸汽。優(yōu)選地，所述合成氣制備與余熱回收子系統(tǒng)至少包括煤/純氧部分氣化爐、半焦 燃燒重整反應(yīng)器和余熱回收裝置，煤、純氧和水蒸汽在該煤/純氧部分氣化爐中發(fā)生部分 氣化反應(yīng)進(jìn)行煤氣化過(guò)程生成合成煤氣，未反應(yīng)部分轉(zhuǎn)化成半焦，該半焦在半焦燃燒重整 反應(yīng)器內(nèi)部的反應(yīng)管外燃燒產(chǎn)生熱量，供天然氣和水蒸汽在反應(yīng)管內(nèi)的催化劑表面發(fā)生重 整反應(yīng)；煤氣化過(guò)程生成的合成氣與重整反應(yīng)制備的合成氣，二者的余熱經(jīng)過(guò)余熱回收裝 置回收，同時(shí)生產(chǎn)過(guò)熱蒸汽。優(yōu)選地，該煤氣化過(guò)程是適度轉(zhuǎn)化，其中的化學(xué)活性較高的組分轉(zhuǎn)化為合成煤氣， 煤在氣化過(guò)程的碳轉(zhuǎn)化率通過(guò)改變純氧輸入量、蒸汽輸入量和反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整范 圍為20% 70%。優(yōu)選地，該合成煤氣富一氧化碳，而重整合成氣富氫氣，兩種合成氣以一定的比例 混合，有利于后續(xù)化工產(chǎn)品合成。優(yōu)選地，該重整反應(yīng)的溫度被控制在大于等于550°C，重整反應(yīng)水碳比為2至5， 重整反應(yīng)壓力控制在0. 2至2MPa，重整反應(yīng)中甲烷的轉(zhuǎn)化率能夠通過(guò)改變反應(yīng)溫度進(jìn)行調(diào)整。優(yōu)選地，該余熱回收裝置生產(chǎn)的過(guò)熱蒸汽的參數(shù)與發(fā)電子系統(tǒng)中汽輪機(jī)入口的參 數(shù)相同。優(yōu)選地，煤氣化過(guò)程生成的合成煤氣與重整反應(yīng)制備的合成氣混合，利用合成煤 氣富碳特性和合成氣富氫特性，靈活的調(diào)整混合氣的碳?xì)浔取?yōu)選地，該合成氣制備與余熱回收子系統(tǒng)進(jìn)一步包括除灰和FGD脫硫裝置，半焦 在半焦燃燒重整反應(yīng)器內(nèi)部的反應(yīng)管外燃燒產(chǎn)生的煙氣余熱通過(guò)余熱回收裝置回收，生產(chǎn) 蒸汽和預(yù)熱燃燒空氣，低溫?zé)煔庀冉?jīng)過(guò)脫硫裝置將硫脫除，然后再排入大氣，余熱回收裝置生產(chǎn)的過(guò)熱蒸汽后送往汽輪機(jī)發(fā)電。優(yōu)選地，所述化工產(chǎn)品合成與精制子系統(tǒng)包括合成器、分離和精制單元，合成器將 煤氣與合成氣的混合氣經(jīng)過(guò)化工產(chǎn)品合成過(guò)程轉(zhuǎn)化為粗化工產(chǎn)品，分離和精制單元用于提 高化工產(chǎn)品純度和質(zhì)量。優(yōu)選地，該化工產(chǎn)品合成過(guò)程根據(jù)合成氣成分的化學(xué)活性將合成氣活性高的組分 轉(zhuǎn)化為化工產(chǎn)品，將活性低的組分輸出給發(fā)電子系統(tǒng)作為燃料。優(yōu)選地，在該化工產(chǎn)品合成過(guò)程中部分未反應(yīng)氣經(jīng)過(guò)加壓后混入新鮮合成氣，循 環(huán)倍率控制在3以下。優(yōu)選地，所述化工產(chǎn)品合成與精制子系統(tǒng)包括甲醇合成器、分離器和精餾單元；甲 醇合成器將合成氣轉(zhuǎn)化成甲醇，分離器將粗甲醇與合成氣分離，精餾單元?jiǎng)t將分離器得到 的粗甲醇精制成純甲醇。優(yōu)選地，所述化工產(chǎn)品合成與精制子系統(tǒng)將合成氣中活性組分適度轉(zhuǎn)化為甲醇， 分離器將部分未反應(yīng)合成氣循環(huán)回到甲醇合成器，其余未反應(yīng)合成氣送往發(fā)電子系統(tǒng)作為 燃料發(fā)電。優(yōu)選地，所述發(fā)電子系統(tǒng)至少包含一發(fā)電裝置。優(yōu)選地，所述發(fā)電裝置為燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)的發(fā)電裝置，包括燃?xì)廨啓C(jī)、余熱鍋 爐與蒸汽輪機(jī)，用于將燃料的化學(xué)能和蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為電能。(三)有益效果從上述技術(shù)方案中可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明提供的這種基于化石燃料化學(xué)能適度轉(zhuǎn)化的多功能能源系統(tǒng)，克服了單 一天然氣基化工產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)中天然氣直接燃燒提供重整反應(yīng)熱，以及傳統(tǒng)燃煤電站中煤 直接燃燒利用方法的弊端，使化石燃料化學(xué)能得到了更充分利用，大幅提高了系統(tǒng)的效率， 使系統(tǒng)生產(chǎn)相同產(chǎn)品(化工產(chǎn)品和電)的條件下，系統(tǒng)節(jié)約化石燃料10%以上。2、本發(fā)明提供的這種新型的化石燃料化學(xué)能適度轉(zhuǎn)化的多功能能源系統(tǒng)，對(duì)煤氣 化、天然氣重整和余熱回收系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化組合，用煤部分氣化產(chǎn)物(半焦)代替天然氣提 供天然氣重整所需要的熱量，原來(lái)的燃料天然氣全部參加重整反應(yīng)，使天然氣和煤得到了 更合理的利用。新型的化石燃料化學(xué)能適度轉(zhuǎn)化的多功能能源系統(tǒng)，為煤、天然氣等化石燃 料提供了 一種更有效合理利用新方法。3、本發(fā)明提供的這種新型的化石燃料化學(xué)能適度轉(zhuǎn)化的多功能能源系統(tǒng)，吸收了 煤部分氣化的優(yōu)點(diǎn)，只有煤中的化學(xué)活性較高的組分氣化，碳轉(zhuǎn)化率為30% 70%，煤部 分氣化純氧消耗量大幅減小，空分單元所消耗的功減小；例如當(dāng)碳轉(zhuǎn)化率為50%時(shí)，煤部 分氣化耗氧量?jī)H為完全氣化的20%左右。與傳統(tǒng)化工生產(chǎn)系統(tǒng)追求高成分轉(zhuǎn)化率不同，系 統(tǒng)中合成氣適當(dāng)轉(zhuǎn)化為化工產(chǎn)品，循環(huán)倍率可以減小50% 70%，循環(huán)氣所耗循環(huán)壓縮功 減小一半以上。4、本發(fā)明提供的這種新型的化石燃料化學(xué)能適度轉(zhuǎn)化的多功能能源系統(tǒng)，煤部分 氣化減小了氣化爐尺寸，天然氣部分重整使得重整設(shè)備也得以減小，合成反應(yīng)器中合成氣 部分轉(zhuǎn)化成化工產(chǎn)品也會(huì)使合成反應(yīng)器設(shè)備體積大幅減小。因此，本發(fā)明所提系統(tǒng)可以降 低系統(tǒng)的設(shè)備投資。


圖1為本發(fā)明提供的基于化石燃料化學(xué)能適度轉(zhuǎn)化的多功能能源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示 意圖；圖2為本發(fā)明提供的基于化石燃料化學(xué)能適度轉(zhuǎn)化的甲醇電力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的流程 圖；圖2中各部件及相應(yīng)的標(biāo)記為1-空分單元；2-部分氣化爐；3，6，8，9，10，12，13， 14，15，17，20，23-換熱器；4-除塵器；5-脫硫裝置；7-燃燒爐；11-蒸汽重整反應(yīng)器；16， 18，19-合成氣壓縮機(jī)；21，30-泵；22-甲醇合成器；24-分離器；25-精餾塔；26-壓氣機(jī)； 27-燃燒室；28-燃?xì)廨啓C(jī)；29-余熱鍋爐；31-凝汽器；32-汽輪機(jī)。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖1為本發(fā)明提供的基于化石燃料化學(xué)能適度轉(zhuǎn)化的多功能能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意 圖，其中，煤在部分氣化爐與來(lái)自空分單元的氧氣和水蒸汽一起進(jìn)行部分氣化反應(yīng)，生成合 成煤氣和半焦。天然氣與水蒸汽進(jìn)入重整反應(yīng)器的反應(yīng)管中，在催化劑表明發(fā)生重整反應(yīng)， 適度轉(zhuǎn)化生成合成氣，同時(shí)半焦也輸送到重整反應(yīng)器，與空氣一起在反應(yīng)管外燃燒，為重整 反應(yīng)提供反應(yīng)熱。合成煤氣與合成氣進(jìn)入余熱回收裝置，冷卻后的合成煤氣經(jīng)過(guò)凈化裝置 凈化后，與合成氣混合輸送給化學(xué)能合成與精制子系統(tǒng)，制取化工產(chǎn)品，未反應(yīng)的合成氣作 為燃料提供給發(fā)電子系統(tǒng)。余熱回收裝置產(chǎn)生的蒸汽一部分提供給煤部分氣化和天然氣重 整作為氧化劑外，其余全部提供給發(fā)電子系統(tǒng)。發(fā)電子系統(tǒng)，為聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，包括燃 氣輪機(jī)、余熱鍋爐與汽輪機(jī)，用于將未轉(zhuǎn)化的合成氣以及高溫蒸汽轉(zhuǎn)化成電能。圖2為本發(fā)明提供的基于化石燃料化學(xué)能適度轉(zhuǎn)化的甲醇電力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的流程 圖，該系統(tǒng)包含合成氣制備與余熱回收子系統(tǒng)、化工產(chǎn)品合成與精制子系統(tǒng)和發(fā)電子系統(tǒng)， 其中再參照?qǐng)D2，左上方為合成氣制備與余熱回收子系統(tǒng)，空分單元1將分離出來(lái)的氧 氣送到煤部分氣化爐2，在其中煤發(fā)生部分氣化反應(yīng)，生成的高溫合成煤氣通過(guò)換熱器3冷 卻后分別經(jīng)過(guò)除塵單元4和脫硫單元5和冷卻器6，剩余的半焦送到燃燒爐7提供甲烷蒸 汽重整所需的熱量，甲烷蒸汽部分重整所生成的合成氣，經(jīng)過(guò)換熱器(12，13，14，15，17)及 壓氣機(jī)16加壓后與煤氣化得到的合成煤氣混合，然后進(jìn)入化工產(chǎn)品合成與精制子系統(tǒng)，同 時(shí)換熱器產(chǎn)生的高溫蒸汽送到發(fā)電子系統(tǒng)發(fā)電?；旌虾蟮暮铣蓺饨?jīng)過(guò)壓氣機(jī)(18，19)加壓 后進(jìn)入甲醇合成器22，合成氣部分轉(zhuǎn)化成甲醇，冷凝后送到分離器24，分離出來(lái)的粗甲醇 送到精餾塔25得到純甲醇，未反應(yīng)的合成氣一部分循環(huán)返回甲醇合成器，其余送到發(fā)電子 系統(tǒng)燃燒發(fā)電。燃?xì)廨啓C(jī)高溫排煙進(jìn)入余熱鍋爐，生產(chǎn)高壓過(guò)熱蒸汽，低溫排煙排放到環(huán)境 中，過(guò)熱蒸汽送入汽輪機(jī)做功，汽輪機(jī)排汽在凝汽器31冷凝后，凝結(jié)水經(jīng)泵30升壓后送入 換熱器(14，8)和余熱鍋爐29，產(chǎn)生高壓過(guò)熱蒸汽，完成蒸汽側(cè)循環(huán)過(guò)程。對(duì)圖2所述實(shí)施例進(jìn)行模擬，系統(tǒng)中物流的主要參數(shù)如表1所示。采用如下條 件化工產(chǎn)品合成子系統(tǒng)中，甲醇合成壓力為lOMPa，甲醇合成溫度270°C，合成器壓力損失5%，換熱器壓力損失3%，重整器冷側(cè)流體壓力損失10%，重整器熱側(cè)流體壓力損失1%， 合成氣壓縮機(jī)等熵效率為75% ；發(fā)電子系統(tǒng)中，燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)壓比為15，燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)口 溫度為1308 V，換熱器壓力損失3 %，壓氣機(jī)等熵效率為88 %，燃?xì)馔钙降褥匦蕿?9 %， 泵的等熵效率為80%，余熱鍋爐節(jié)點(diǎn)溫差為10°C，余熱鍋爐煙氣側(cè)壓力損失為3%，余熱鍋 爐蒸汽/水側(cè)壓力損失為10%，凝汽器冷凝壓力0. 0085MPa
權(quán)利要求
一種基于化石燃料化學(xué)能適度轉(zhuǎn)化的多功能能源系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包含合成氣制備與余熱回收子系統(tǒng)、化工產(chǎn)品合成與精制子系統(tǒng)和發(fā)電子系統(tǒng)，其中合成氣制備與余熱回收子系統(tǒng)，用于將煤和天然氣分別通過(guò)部分氣化和重整單元適度轉(zhuǎn)化成高溫合成氣，將該高溫合成氣冷卻后輸送給化工產(chǎn)品合成與精制子系統(tǒng)，同時(shí)將產(chǎn)生的高溫蒸汽輸送給發(fā)電子系統(tǒng)；化工產(chǎn)品合成與精制子系統(tǒng)，用于將接收的高溫合成氣加壓輸送到化工產(chǎn)品合成反應(yīng)器，合成化工產(chǎn)品，然后再經(jīng)過(guò)精制單元得到精制的化工產(chǎn)品，化工產(chǎn)品合成過(guò)程中排放的未轉(zhuǎn)化氣體，回收后輸送給發(fā)電子系統(tǒng)加以利用；發(fā)電子系統(tǒng)，用于將化工產(chǎn)品合成與精制子系統(tǒng)中未轉(zhuǎn)化的合成氣以及來(lái)自余熱回收子系統(tǒng)的高溫蒸汽轉(zhuǎn)化成電能輸出，同時(shí)為合成氣制備與化工產(chǎn)品合成與精制子系統(tǒng)提供工藝蒸汽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于化石燃料化學(xué)能適度轉(zhuǎn)化的多功能能源系統(tǒng)，其特征在 于，所述合成氣制備與余熱回收子系統(tǒng)至少包括煤/純氧部分氣化爐、半焦燃燒重整反應(yīng) 器和余熱回收裝置，煤、純氧和水蒸汽在該煤/純氧部分氣化爐中發(fā)生部分氣化反應(yīng)進(jìn)行 煤氣化過(guò)程生成合成煤氣，未反應(yīng)部分轉(zhuǎn)化成半焦，該半焦在半焦燃燒重整反應(yīng)器內(nèi)部的 反應(yīng)管外燃燒產(chǎn)生熱量，供天然氣和水蒸汽在反應(yīng)管內(nèi)的催化劑表面發(fā)生重整反應(yīng)；煤氣 化過(guò)程生成的合成氣與重整反應(yīng)制備的合成氣，二者的余熱經(jīng)過(guò)余熱回收裝置回收，同時(shí) 生產(chǎn)過(guò)熱蒸汽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于化石燃料化學(xué)能適度轉(zhuǎn)化的多功能能源系統(tǒng)，其特征 在于，該煤氣化過(guò)程是適度轉(zhuǎn)化，其中的化學(xué)活性較高的組分轉(zhuǎn)化為合成煤氣，煤在氣化過(guò) 程的碳轉(zhuǎn)化率通過(guò)改變純氧輸入量、蒸汽輸入量和反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整范圍為20% 70%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于化石燃料化學(xué)能適度轉(zhuǎn)化的多功能能源系統(tǒng)，其特征在 于，該合成煤氣富一氧化碳，而重整合成氣富氫氣，兩種合成氣以一定的比例混合，有利于 后續(xù)化工產(chǎn)品合成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于化石燃料化學(xué)能適度轉(zhuǎn)化的多功能能源系統(tǒng)，其特征在 于，該重整反應(yīng)的溫度被控制在大于等于550°C，重整反應(yīng)水碳比為2至5，重整反應(yīng)壓力控 制在0. 2至2MPa，重整反應(yīng)中甲烷的轉(zhuǎn)化率能夠通過(guò)改變反應(yīng)溫度進(jìn)行調(diào)整。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于化石燃料化學(xué)能適度轉(zhuǎn)化的多功能能源系統(tǒng)，其特征在 于，該余熱回收裝置生產(chǎn)的過(guò)熱蒸汽的參數(shù)與發(fā)電子系統(tǒng)中汽輪機(jī)入口的參數(shù)相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于化石燃料化學(xué)能適度轉(zhuǎn)化的多功能能源系統(tǒng)，其特征在 于，煤氣化過(guò)程生成的合成煤氣與重整反應(yīng)制備的合成氣混合，利用合成煤氣富碳特性和 合成氣富氫特性，靈活的調(diào)整混合氣的碳?xì)浔取?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于化石燃料化學(xué)能適度轉(zhuǎn)化的多功能能源系統(tǒng)，其特征在 于，該合成氣制備與余熱回收子系統(tǒng)進(jìn)一步包括除灰和FGD脫硫裝置，半焦在該半焦燃燒 重整反應(yīng)器內(nèi)部的反應(yīng)管外燃燒產(chǎn)生的煙氣余熱通過(guò)余熱回收裝置回收，生產(chǎn)蒸汽和預(yù)熱 燃燒空氣，低溫?zé)煔庀冉?jīng)過(guò)脫硫裝置將硫脫除，然后再排入大氣，余熱回收裝置生產(chǎn)的過(guò)熱 蒸汽送往汽輪機(jī)發(fā)電。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于化石燃料化學(xué)能適度轉(zhuǎn)化的多功能能源系統(tǒng)，其特征在于，所述化工產(chǎn)品合成與精制子系統(tǒng)包括合成器、分離和精制單元，合成器將煤氣與合成氣 的混合氣經(jīng)過(guò)化工產(chǎn)品合成過(guò)程轉(zhuǎn)化為粗化工產(chǎn)品，分離和精制單元用于提高化工產(chǎn)品純 度和質(zhì)量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于化石燃料化學(xué)能適度轉(zhuǎn)化的多功能能源系統(tǒng)，其特征 在于，該化工產(chǎn)品合成過(guò)程根據(jù)合成氣成分的化學(xué)活性將合成氣活性高的組分轉(zhuǎn)化為化工 產(chǎn)品，將活性低的組分輸出給發(fā)電子系統(tǒng)作為燃料。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于化石燃料化學(xué)能適度轉(zhuǎn)化的多功能能源系統(tǒng)，其特征 在于，在該化工產(chǎn)品合成過(guò)程中部分未反應(yīng)氣經(jīng)過(guò)加壓后混入新鮮合成氣，循環(huán)倍率控制 在3以下。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于化石燃料化學(xué)能適度轉(zhuǎn)化的多功能能源系統(tǒng)，其特征 在于，所述化工產(chǎn)品合成與精制子系統(tǒng)包括甲醇合成器、分離器和精餾單元；甲醇合成器將 合成氣轉(zhuǎn)化成甲醇，分離器將粗甲醇與合成氣分離，精餾單元?jiǎng)t將分離器得到的粗甲醇精 制成純甲醇。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的基于化石燃料化學(xué)能適度轉(zhuǎn)化的多功能能源系統(tǒng)，其特征 在于，所述化工產(chǎn)品合成與精制子系統(tǒng)將合成氣中活性組分適度轉(zhuǎn)化為甲醇，分離器將部 分未反應(yīng)合成氣循環(huán)回到甲醇合成器，其余未反應(yīng)合成氣送往發(fā)電子系統(tǒng)作為燃料發(fā)電。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于化石燃料化學(xué)能適度轉(zhuǎn)化的多功能能源系統(tǒng)，其特征 在于，所述發(fā)電子系統(tǒng)至少包含一發(fā)電裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的基于化石燃料化學(xué)能適度轉(zhuǎn)化的多功能能源系統(tǒng)，其特征 在于，所述發(fā)電裝置為燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)的發(fā)電裝置，包括燃?xì)廨啓C(jī)、余熱鍋爐與蒸汽輪 機(jī)，用于將燃料的化學(xué)能和蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為電能。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于化石燃料化學(xué)能適度轉(zhuǎn)化的多功能能源系統(tǒng)，包含合成氣制備與余熱回收子系統(tǒng)，用于將煤和天然氣分別通過(guò)部分氣化和重整單元適度轉(zhuǎn)化成高溫合成氣，將高溫合成氣冷卻后輸送給化工產(chǎn)品合成與精制子系統(tǒng)，同時(shí)將產(chǎn)生的高溫蒸汽輸送給發(fā)電子系統(tǒng)；化工產(chǎn)品合成與精制子系統(tǒng)，用于將接收的高溫合成氣加壓輸送到化工產(chǎn)品合成反應(yīng)器，合成化工產(chǎn)品，然后再經(jīng)過(guò)精制單元得到精制的化工產(chǎn)品；發(fā)電子系統(tǒng)，用于將化工產(chǎn)品合成與精制子系統(tǒng)中未轉(zhuǎn)化的合成氣以及來(lái)自余熱回收子系統(tǒng)的高溫蒸汽轉(zhuǎn)化成電能。利用本發(fā)明，解決了煤完全氣化和天然氣全部重整時(shí)不可逆損失大，設(shè)備龐大成本昂貴的問(wèn)題，提高了系統(tǒng)的效率，降低了系統(tǒng)設(shè)備投資。
文檔編號(hào)C10J3/00GK101993730SQ20091009047
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2009年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月12日
發(fā)明者林汝謀, 王亞龍, 金紅光, 韓巍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所