高鋁煤igcc發電石墨烯合金聯產裝置及其工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及發電領域、石墨烯合金制造領域，尤其涉及高鋁煤IGCC發電石墨烯合金聯產裝置及其工藝。
【背景技術】
[0002]目前，國內外煤電普遍存在熱能利用率低和電解招、電石、多晶硅行業高能耗、高污染的問題，尤其:一是浪費大量的二氧化碳資源，增加溫室效應。二是大量的粉煤灰到處亂放，形成二次污染。
[0003]IGCC (Integrated Gasificat1n Combined Cycle)整體煤氣化聯合循環發電系統，是將煤氣化技術和高效的聯合循環相結合的先進動力系統。它由兩大部分組成，即煤的氣化與凈化部分和燃氣一蒸汽聯合循環發電部分。
[0004]現行IGCC發電技術，在煤氣化時，用的是水蒸汽一一煤氣化技術，主要缺點:一是消耗水量較大，在很多缺水地區較難推廣。二是采用空氣燃燒，煙氣中含有約78— 85%的氮氣，捕集二氧化碳成本高，較難產業化綜合利用。
[0005]石墨稀(Graphene)的命名來自英文的graphite (石墨)+_e石墨稀ne (稀類結尾)。石墨烯是世上最薄也是最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3 %的光；導熱系數高達5300W/(m.K)，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子迀移率超過15000cm2/(V.s)，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10-6 Ω.cm,比銅或銀更低，為世上電阻率最小的材料。因為它的電阻率極低，電子跑的速度極快，因此被期待可用來發展出更薄、導電速度更快的新一代電子元件或晶體管。由于石墨烯實質上是一種透明、良好的導體，也適合用來制造透明觸控屏幕、光板、超級太陽能電池、超輕飛機、超輕汽車。
[0006]但是，現行石墨烯制造成本昂貴，是限制石墨烯產業推廣應用發展的主要原因。
【發明內容】
[0007]本發明為克服上述的不足之處，目的在于提供高鋁煤IGCC發電石墨烯合金聯產裝置及其工藝，有效利用二氧化碳和高鋁粉煤灰資源，減少環境污染，結合IGCC發電技術與石墨稀合金合成技術，降低石墨稀合金制造成本，利于二氧化碳和高招粉煤灰產業化綜合利用。
[0008]本發明是通過以下技術方案達到上述目的:高鋁煤IGCC發電石墨烯合金聯產裝置，包括:高鋁煤催化器、IGCC碳氧循環發電系統、二氧化循環利用裝置、空心電極密閉升降催化裝置、遠程防爆監控中心；所述高鋁煤催化器與IGCC碳氧循環發電系統連接，IGCC碳氧循環發電系統與二氧化碳循環利用裝置、空心電極密閉升降催化裝置連接，二氧化碳循環利用裝置與高鋁煤催化器、空心電極密閉升降催化裝置連接，遠程防爆監控中心在線實時監控。
[0009]作為優選，所述空心電極密閉升降催化裝置包括:滾筒篩貯罐、智能計量送料器、料斗、空心電極密閉升降催化爐、冷卻鍋、顎式破碎機、斗式提升機、過濾篩、石墨烯合金合成裝置；IGCC碳氧循環發電系統與滾筒篩貯罐連接，滾筒篩貯罐與智能計量送料器連接，智能計量送料器與料斗連接，料斗與空心電極密閉升降催化爐連接，空心電極密閉升降催化爐與冷卻鍋、二氧化碳循環利用裝置連接，冷卻鍋與顎式破碎機連接，顎式破碎機與斗式提升機連接，斗式提升機通過過濾篩將鋁合金送石墨烯合金合成裝置；IGCC碳氧循環發電系統產生的高鋁粉煤灰送滾筒篩貯罐儲存，智能計量送料器將滾筒篩貯罐中的高鋁粉煤灰經料斗送入空心電極密閉升降催化爐進行還原催化反應，產生CO送空心電極密閉升降催化爐燃燒，產生CO2送二氧化碳循環利用裝置，產生的單質金屬經冷卻鍋、顎式破碎機、斗式提升機、過濾篩送石墨烯合金合成裝置。
[0010]作為優選，高鋁煤IGCC發電石墨烯合金聯產裝置還包括有雙輥破碎機，高鋁焦炭或無煙煤焦經雙輥破碎機粉碎送滾筒篩貯罐儲存。
[0011]作為優選，所述空心電極密閉升降催化爐包括:空心電極、升降套、旋轉升降柱、燃燒室、防爆裝置、CO收集罐；所述升降套形成的封閉空間內安裝有空心電極，燃燒室提供動力驅動旋轉升降柱上下移動，旋轉升降柱帶動升降套移動，封閉空間設有排氣口，排氣口與CO收集罐連接，CO收集罐與燃燒室連接，燃燒室與二氧化碳循環利用裝置連接，防爆裝置實時監控空心電極密閉升降催化爐的反應情況并將監控參數送遠程防爆監控中心。
[0012]作為優選，所述空心電極密閉升降催化爐的感應變頻范圍為低頻(O —150赫茲)或中頻(150—10000赫茲)。
[0013]作為優選，所述空心電極形狀為:空心長方型或空心啞鈴型或圓空心型或多圓空心型。
[0014]作為優選，所述空心電極排列方式為:圓型爐3空心電極排列或圓型爐5空心電極排列或圓型爐9空心電極排列或長圓型爐13空心電極排列或長方型18空心電極排列。
[0015]作為優選，二氧化循環利用裝置包括0)2捕集器、0)2分離器，CO2捕集器捕集0)2送CO2分離器分離。
[0016]高鋁煤IGCC發電石墨烯合金聯產工藝，包括以下步驟:
[0017]I)打開各系統、裝置開關，遠程防爆在線監控各系統工況；
[0018]2)將0)2送入高鋁煤催化器催化，產生CO，一部分CO送IGCC碳氧循環發電系統進行純氧或富氧燃燒發電，一部分CO送高溫煙氣CO收集儲罐；
[0019]3)將IGCC碳氧循環發電系統燃燒產生的CO2捕集:一部分CO 2送CO2分離器分離，碳黑送空心電極密閉升降催化爐循環利用，02送IGCC碳氧循環發電系統進行純氧或富氧燃燒發電；一部分(302送高招煤催化器；
[0020]4)將IGCC碳氧循環發電系統產生的高鋁粉煤灰送空心電極密閉升降催化爐內，在空心電極的作用下，與高鋁粉煤灰中的氧化物進行還原脫氧反應，產生的單質金屬送石墨烯合金合成裝置，生產石墨烯合金、鋁合金、多晶硅；
[0021]5)將空心電極密閉升降催化爐催化產生的高溫煙氣CO進行收集，一部分CO送IGCC碳氧循環發電系統發電，一部分CO送空心電極作為熱源生產電極，一部分CO送空心電極密閉升降催化爐的燃燒室作為熱源使用。
[0022]作為優選，步驟5)還包括:將一部分CO送作為熱源與高鋁煤或無煙煤生產高鋁焦炭或無煙煤焦炭，共空心電極密閉升降催化爐催化使用，
[0023]作為優選，空心電極密閉升降催化爐反應的溫度為2000— 2300°C。
[0024]本發明的有益效果在于:一是IGCC碳氧循環發電，進行純氧或富氧燃燒，節煤25%，熱能利用率提高15%，捕集二氧化碳，碳減排100%，節水80% ;二是高鋁粉煤灰100%綜合利用，低成本生產高附加值的石墨烯合金、鋁合金、單晶硅產品。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發明裝置的結構示意圖；
[0026]圖2是本發明裝置的具體結構示意圖；
[0027]圖3是本發明工藝原理示意圖；
[0028]圖4是本發明空心電極密閉升降催化爐的結構示意圖；
[0029]圖5是空心電極形狀示意圖；
[0030]圖6是空心電極排列方式示意圖；
[0031]圖7是本發明實施例2裝置的具體結構示意圖；
[0032]圖8是本發明實施例2的工藝原理示意圖；
[0033]圖中:A、空心長方型、空心啞鈴型；C、圓空心型；D、多圓空心型；E、圓型爐3空心電極；F、圓型爐5空心電極；G、圓型爐9空心電極；H、長圓型爐13空心電極；1、長方型18空心