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一、总述
新型一体化绿色生态产业链以燃煤火电企业为平台,利用“富燃”煤炭分级分质清洁高效利用技术所生产型炭,并结合新型固定床气化工艺生产水煤气;该水煤气经过充分变换后制取H2,同时收集变换过程中产生的CO2;以上过程所制取H2通过掺烧技术替代发电燃煤,降低煤耗,减少碳排放;所收集CO2与可再生能源电解水制取的H2合成生产绿色甲醇。
通过上述过程在降低煤电行业碳排放,达到国家发展改革委、国家能源局 《煤电低碳化改造建设行动方案》要求的同时,还可实现煤电深度调峰运行,并充分消纳可再生能源,从而大规模生产绿醇。
二、工艺路径
技术路线图如下:
具体工艺流程如下:
(1)一级干馏板块
①将灰分高的低阶煤或低质煤,送入洗选装置降低灰分;
②将洗后的煤送入一级干馏装置,在400~450℃低温环境下,有效降低煤中的水分及挥发分;
③一级干馏后的产品为提质煤、荒煤气;其中提质煤作为二级干馏原料之一,荒煤气送入后端二级干馏的煤气净化处理装置。
(2)二级干馏板块
①将提质煤送入原料精确配料系统,与专属材料及粘合剂按比例配料形成混合原料,混合原料破碎后送入煤改质成型装置,制作为生产气化焦的型煤;
②将生产气化焦的型煤送入清洁碳水分离装置进行烘干脱水;
③干燥后的型煤送入二级干馏装置(煤的无氧油气炭分离装置(一体炉)),动态生产气化焦及荒煤气,荒煤气再进入煤气净化处理装置与一级干馏产生的荒煤气共同净化,生产煤焦油、富氢煤气及其它副产品;富氢煤气一部分供一级、二级干馏使用,剩余部分进入煤气深冷吸附分离装置生产LNG、H2。
(3)联合降碳板块
①将气化焦送入新型固定床气化装置产出水煤气,再通过水煤气变换技术,将所含的CO变换为H2和CO2;
②气化变换产生的H2与煤气深冷吸附分离的H2共同用于煤电锅炉燃烧,通过富燃燃烧的方式,取代30%热值的原煤,达到降低CO2排放30%的目的,同时具备煤电深度调峰能力;
③将水煤气变换过程产生的高浓度CO2进行收集(CO2浓度可到80%以上,实现低成本收集),再与可再生能源电解水产生的H2,进行绿醇的合成。
三、技术优势
(1)降低燃煤发电碳排放
新型一体化绿色生态产业链通过低阶煤干馏、气化方式产生的H2燃烧直接替代发电标煤耗,达到国家发展改革委、国家能源局印发的《煤电低碳化改造建设行动方案(2024—2027 年)》要求的降低碳排放20%的目的;同时通过H2的直接掺烧,有效杜绝生物质掺烧、绿氨掺烧存在的技术难题。
(2)有效消纳可在生能源电
新型一体化绿色生态产业链计划年产绿醇2000万吨,可消纳可再生能源电2100亿kw/年,内蒙古目前可再生能源总装机约6500万kw,本产业链可消纳内蒙古可再生能源总装机发电3200h以上的电能。另外据统计2022内蒙古可再生能源发电利用约2145小时,本产业链即可全部消纳现有内蒙古地区的可再生能源电。
(3)低成本、零碳排放制取氢气
新型一体化绿色生态产业链采用低阶煤干馏、气化方式制取H2,可将氢气成本控制0.5元/Nm³以内;同时制取过程产生的CO2全面收集后与可再生能源点解水产生的H2合成绿醇,实现生产过程零碳排放。
(4)实现燃煤发电深度调峰、释放可再生能源建设指标
新型一体化绿色生态产业链通过富氧燃烧技术燃烧H2降低燃煤发电碳排放的同时,还可实现燃煤发电锅炉20%额定负荷深度调峰,进一步为可再生能源发电上网保驾护航,同时释放可再生能源建设指标约8600MW。
四、总结
新型一体化绿色生态产业链充分利用风光可再生能源,建设绿醇生产线,打造世界上最大的绿色甲醇生产基地,实现能源制造、出口创汇、解决就业、拉动投资和新质生产力。
为有效降低煤电二氧化碳排放、实现深度调峰运行、消纳可再生能源、生产绿醇提供了一条科学高效的技术路径,为国家能源战略做出积极贡献。
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