[发明专利]CO2气化焦炭的化学链燃烧发电系统及方法

权利要求书

1.一种CO₂气化焦炭的化学链燃烧发电系统，其特征在于，该系统包括煤炭分级气化子系统、燃煤供热子系统、化学链燃烧子系统和发电子系统，其中：

气化煤首先经过煤炭分级气化子系统，在炭化室中吸收来自隔墙的热量，并经过粘结和结焦过程生成粗焦炭、焦炉煤气以及少量的焦油，焦炭随后进入气化室中与气化剂CO₂发生反应，产生CO，实现煤的碳氢组分的分级气化；

供热煤经过燃煤供热子系统，在外置的燃烧室中燃烧放热，产生的高温烟气除尘以后进入传热室，通过隔墙同时向炼焦及气化过程供应高温热量，燃烧后产生的烟气进行余热回收；

CO经过化学链燃烧子系统，先将金属氧载体循环颗粒还原为金属单质，金属单质随后被空气氧化再生，放热产生高温烟气，将CO的化学能转化为高温烟气的热能；

焦炉煤气经过化学链燃烧子系统，与氧载体循环材料再生过程产生的高温排烟中的剩余O₂在燃气透平燃烧室中发生反应，进一步提高烟气温度驱动燃气透平做功；

补燃后的烟气经过发电子系统，在燃气透平中膨胀做功，而后在余热锅炉中回收余热，产生蒸汽做功后，排入环境中。

2.根据权利要求1所述的CO₂气化焦炭的化学链燃烧发电系统，其特征在于，所述煤炭分级气化子系统包括炭化室(1)、气化室(2)和第一除尘室(3)，其中：

炭化室(1)，是炼焦设备，气化煤在其中吸收来自传热室的高温热量，在隔绝空气的情况下，经过粘结和结焦过程生成粗焦炭、焦炉煤气以及少量的焦油；

气化室(2)，是气化设备，与炭化室并排排列，焦炭在气化室中吸收来自传热室的高温热量，与气化剂CO₂在高温条件下发生非催化气固反应，生成CO；

第一除尘室(3)，是净化设备，用于对CO进行净化处理。

3.根据权利要求1所述的CO₂气化焦炭的化学链燃烧发电系统，其特征在于，所述燃煤供热子系统包括煤炭燃烧室(4)、第二除尘室(5)、传热室(6)、隔墙(7)、蓄热式换热器(8)和第一废热锅炉(9)，其中：

煤炭燃烧室(4)，是燃烧设备，供热煤与预热空气在其中充分燃烧，释放高温热量；

第二除尘室(5)，是净化设备，用于对高温烟气进行净化处理；

传热室(6)，净化后高温烟气在其中以辐射、对流方式向隔墙(7)传递高温热量；

隔墙(7)，以热传导方式将得到的热量传递到炭化室(1)和气化室(2)中；

蓄热式换热器(8)，放热降温后的高温烟气通过蓄热式换热器预热空气，回收余热；

第一废热锅炉(9)，是余热回收设备，燃煤烟气进行第二次余热回收，初步预热新鲜空气，同时加热产生高压蒸汽。

4.根据权利要求1所述的CO₂气化焦炭的化学链燃烧发电系统，其特征在于，所述化学链燃烧子系统包括压气机(10)、热交换器(11)、还原反应器(12)、氧化反应器(13)、第一旋风分离器(14)、第二旋风分离器(15)、气固换热器(16)、废热锅炉(17)、第三除尘室(18)、煤气压气机(19)和补燃燃烧室(20)，其中：

压气机(10)，用于对新鲜空气进行压缩处理；

热交换器(11)，CO与压缩空气进行热交换；

还原反应器(12)，用于氧载体循环颗粒与换热后的CO进行还原反应，该反应是放热反应，无需添加热源设备；

氧化反应器(13)，用于预热后的压缩空气与还原后的循环颗粒发生强放热的氧化反应；

第一及第二旋风分离器(14、15)，用于将气固混合物进行气固分离；

气固换热器(16)，是换热设备，用于实现冷、热物流间的热量交换，再次预热空气；

废热锅炉(17)，回收焦炉煤气余热，加热产生高压蒸汽；

煤气压气机(19)，用于对焦炉煤气进行压缩处理；

补燃燃烧室(20)，用于焦炉煤气与接收来自旋风分离器(15)的高温烟气中的剩余O₂发生燃烧反应，进一步提高烟气温度。