超临界机组一种零污染超临界水气化安全发电技改方法

本发明涉及发电技术领域，具体是指超临界机组一种零污染超临界水气化安全发电技改方法。

目前，工程界对超临界水气化技术的认识已经成熟，运用广泛。如何将此技术嫁接到煤电机组中，进行有效利用并获得纯净的高温高压水蒸气，避免使用有损机组的腐蚀性混合气体去推动汽轮机，从而使煤电机组系统能够有效运行，无碳无烟的环保安全发电，是本发明技改方法的实质着力点、发明点。

为解决上述技术问题，本发明为实现煤电厂没有烟囱烟尘排放，没有碳化物、硫化物、重金属等其他污染物的空中排放，同时又使电厂汽机发电系统安全可靠营运，本发明提供的技术方案为：超临界机组一种零污染超临界水气化安全发电技改方法，包括以下步骤：

1)改变了明火烧煤、通过锅炉获得蒸气的传统工艺，将煤粉与水搅拌成水煤浆，送入外循环浆态床反应器，在601℃超临界水的作用下，水煤浆进行超临界水气化反应；

2)煤电厂通过风光电、储能系统加热电炉，即通过清洁能源得到的该超临界水，其温度和压力均高于临界点(即温度为374.24℃，压力为22.12MPa)，成为一种特殊状态的水，此处系统设计为有利于外循环浆态床反应器材质保护的601℃高温水，持续与进入反应器的水煤浆，在临界水中进行超临界水气化反应，生产氢气、二氧化碳等小分子化合物；

3)煤电厂的主要工作就是将煤碳能源转化为清洁的电能，也是其主要目的；因此，本发明设计从外循环浆态床反应器出来的这些高温高压氢气、二氧化碳等小分子化合物，被送入换热器；一方面，从换热器得到的热水进入蒸气发生器；另一方面，换热器管内的氢气、二氧化碳等小分子化合物气体，进入分离器被分离出纯净的氢气，可以被送入注有氧气的反应器，进行燃烧反应形成热水，进入蒸气发生器；

4)如果煤电厂需要产出多元化产品，为电厂增加收入，为当下的氢能经济提供纯净的氢能，那么，本发明在这个阶段引导换热器里的上述低温气体可以引出部分，进入分离器分离、提纯得到氢气，可以商用；

5)本发明设计的引导换热器里的低温气体进入低温分离提纯氢气，用于与氧气的燃烧反应、或用于商用，都是系统的可以省去的选；如果系统安排了提纯氢气，则要安排除下的二氧化碳等气体重新回到外循环浆态床反应器进行循环反应；

6)从外循环浆态床反应器出来的高温高压气体，进入除渣分离，也是对碳渣等进行微藻固碳、重新送入外循环浆态床反应器，实现碳等循环再利用；

7)分离器中的除渣等其他物质，同样可以送入下一个外循环浆态床反应器，与那里的新的水煤浆进行超临界水气化的新一轮循环反应；

8)本发明各换热器出来的热水，与系统各氢氧燃烧反应器出来的热水，加热加压分配给各蒸气发生器产生的纯净蒸气，并合为一处给泵，供给与汽轮机匹配的高温压力纯净蒸气。

作为改进，系统蒸气发生器出来并经过给泵供给国内等超临界煤电机组的合格蒸气，350MW、660MW超临界机组工况压力为24.0-25.0MPa，温度为566℃。

作为改进，本发明设计的外循环浆态床反应器到蒸气发生器的使用，以及与此相关的系统工艺配套，是本专利的一大特，由此可以保证供给上述汽轮机所需要的合格高温高压纯净蒸气。

作为改进，高温分离器、低温分离器，除被分离出的氢气之外，处于后部的外循环浆态床反应器，需要对二氧化碳、其他杂质等进行气体固体的分离，对固碳或二氧化碳再次送入后部的外循环浆态床反应器，实现了碳的循环利用；而捕捉的碳还可以型砖修路，用途很多。

作为改进，以上发明，为实现对超临界煤电机组的安全有效改造，本发明技改方法对国内存量的350MW、 660MW等超临界煤电机组设计的为实现超临界水气化反应的无碳无污染排放发电；通过运用超临界水气化发电、无烟尘排放安全运行技术的350MW、660MW新型煤碳发电机组，从而实现煤电机组零排放的革命性变革。

本发明具有如下优点：

1)本发明完全改变了明火烧煤、通过锅炉获得蒸气的传统工艺，使煤电厂发电无烟尘排放，不再使用明火燃烧的锅炉系统，煤电厂没有了向空中排放的大烟囱，没有了对锅炉水进行水处理设施，实现了煤电厂碳的零排放；

2)本发明蒸气发生器向汽轮机提供安全可靠运行的高温高压纯净水蒸气，避免了其他混合气体对汽机安全运行带来明显腐蚀的问题，延长了汽轮机的使用寿命，提高了汽轮机的运行安全；

3)本发明完全去除明火烧煤系统，避免了煤炭中各种物质与混合气体带给机组的危害，避免了直接将超临界水气化混合气体送入汽机的危害，延长了机组的使用寿命，保证了电厂安全发电、有效的运行；

4)本发明使煤电厂可以得到氢能经济必需的纯净氢气，在满足社会需要的同时，增加了煤电厂的经济效益；

5)本发明使目前煤炭能源重点行业、重点企业的煤电厂，实现减排去碳，符合国家的“双碳”政策，实现了煤电机组零排放的革命性变革，具有特殊的意义。

6)本发明的实施，改变了传统的煤电厂给锅炉明火烧煤发电的方式，取消了锅炉锅炉、烟囱、锅炉给水的水处理设施，没有碳和其他污染的空中排放，因而是对煤电厂用煤发电方式的根本性变革，是符合绿低碳去碳政策的技术改造措施。

图1是本发明超临界机组一种零污染超临界水气化安全发电技改方法的工序流程图。

结合附图1，超临界机组一种零污染超临界水气化安全发电技改方法，包括以下步骤：

1)改变了明火烧煤、通过锅炉获得蒸气的传统工艺，将煤粉与水搅拌成水煤浆，送入外循环浆态床反应器，在601℃超临界水的作用下，水煤浆进行超临界水气化反应；

2)煤电厂通过风光电、储能系统加热电炉，即通过清洁能源得到的该超临界水，其温度和压力均高于临界点(即温度为374.24℃，压力为22.12MPa)，成为一种特殊状态的水，此处系统设计为有利于外循环浆态床反应器材质保护的601℃高温水，持续与进入反应器的水煤浆，在临界水中进行超临界水气化反应，生产氢气、二氧化碳等小分子化合物；

3)煤电厂的主要工作就是将煤碳能源转化为清洁的电能，也是其主要目的；因此，本发明设计从外循环浆态床反应器出来的这些高温高压氢气、二氧化碳等小分子化合物，被送入换热器；一方面，从换热器得到的热水进入蒸气发生器；另一方面，换热器管内的氢气、二氧化碳等小分子化合物气体，进入分离器被分离出纯净的氢气，可以被送入注有氧气的反应器，进行燃烧反应形成热水，进入蒸气发生器；

4)如果煤电厂需要产出多元化产品，为电厂增加收入，为当下的氢能经济提供纯净的氢能，那么，本发明在这个阶段引导换热器里的上述低温气体可以引出部分，进入分离器分离、提纯得到氢气，可以商用；

5)本发明设计的引导换热器里的低温气体进入低温分离提纯氢气，用于与氧气的燃烧反应、或用于商用，都是系统的可以省去的选；如果系统安排了提纯氢气，则要安排除下的二氧化碳等气体重新回到外循环浆态床反应器进行循环反应；

6)从外循环浆态床反应器出来的高温高压气体，进入除渣分离，也是对碳渣等进行微藻固碳、重新送入外循环浆态床反应器，实现碳等循环再利用；

7)分离器中的除渣等其他物质，同样可以送入下一个外循环浆态床反应器，与那里的新的水煤浆进行超临界水气化的新一轮循环反应；

8)本发明各换热器出来的热水，与系统各氢氧燃烧反应器出来的热水，加热加压分配给各蒸气发生器产生的纯净蒸气，并合为一处给泵，供给与汽轮机匹配的高温压力纯净蒸气。

作为本实施例较佳实施方案的是，系统蒸气发生器出来并经过给泵供给国内等超临界煤电机组的合格蒸气，350MW、660MW超临界机组工况压力为24.0-25.0MPa，温度为566℃。

作为本实施例较佳实施方案的是，本发明设计的外循环浆态床反应器到蒸气发生器的使用，以及与此相关的系统工艺配套，是本专利的一大特，由此可以保证供给上述汽轮机所需要的合格高温高压纯净蒸气。

作为本实施例较佳实施方案的是，高温分离器、低温分离器，除被分离出的氢气之外，处于后部的外循环浆态床反应器，需要对二氧化碳、其他杂质等进行气体固体的分离，对固碳或二氧化碳再次送入后部的外循环浆态床反应器，实现了碳的循环利用；而捕捉的碳还可以型砖修路，用途很多。

作为本实施例较佳实施方案的是，以上发明，为实现对超临界煤电机组的安全有效改造，本发明技改方法对国内存量的350MW、660MW等超临界煤电机组设计的为实现超临界水气化反应的无碳无污染排放发电；通过运用超临界水气化发电、无烟尘排放安全运行技术的350MW、660MW新型煤碳发电机组，从而实现煤电机组零排放的革命性变革。

本发明在具体实施时，高温分离器、低温分离器，除分离出的氢气之外，处于后部的外循环浆态床反应器，需要对二氧化碳、其他杂质等进行气体固体的分离，对固碳或二氧化碳再次送入后部的外循环浆态床反应器，实现了碳的循环利用。而捕捉的碳还可以型砖修路，用途很多。

外循环浆态床反应器到蒸气发生器的使用，保证了供给到汽轮机的蒸气为合格高温纯净水蒸气。运用超临界水气化发电、无烟尘排放安全运行技术的350-660MW新型煤碳发电机组，从而实现煤电机组零排放的革命性变革。本发明所使用的外循环浆态床反应器分别为16组和32组，以及相对应的搅拌器、清洁电炉、热交换器、加热加压器、蒸汽发生器、高压分离器、低压分离器，以及同等数量的作为热能补充的可能的氢氧燃烧反应器等，以满足超临界煤电机组安全有效地发电。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。