[发明专利]一种化学链燃烧耦合超临界CO2

说明书

本发明提供了一种化学链燃烧耦合超临界CO₂循环的热电联产系统，包括化学链燃烧单元、sCO₂循环单元和供热单元；化学链燃烧单元作为热源为sCO₂循环单元中sCO₂循环的加热和再热过程提供热量；sCO₂循环单元利用高温sCO₂气流对透平装置做功，并将做功后的低压sCO₂进行回热、加压后，输送回化学链燃烧单元参与循环；供热单元用于吸收在sCO₂循环单元对透平做功后的sCO₂的热量，并对外部用户供热。本发明将化学链燃烧和sCO₂循环耦合在一起，化学链燃烧作为热源驱动sCO₂循环的加热和再热过程，实现了CO₂的内分离和捕获，同时具有高效、节能的优点，sCO₂冷却过程中回收的热量用于区域供暖，提高了系统热效率，有望广泛用于燃煤热电联产碳捕集电厂。

技术领域

本发明涉及CO₂分离捕集的热电联产技术领域，特别涉及一种化学链燃烧耦合超临界CO₂循环的热电联产系统。

背景技术

碳捕获和储存是一种有效缓解大气中CO₂的方法，对于以煤等化石燃料为基础的电厂，目前CO₂捕集有三种选择，即燃烧前、富氧燃烧和燃烧后。

常规燃煤锅炉与sCO₂循环耦合形成超临界CO₂(sCO₂)布雷顿循环发电系统，超临界CO₂ (sCO₂)布雷顿循环发电采用超临界CO₂作为工质，利用CO₂在其临界点附近独特的物理性质变化，如：CO₂临界温度和压力远低于水的临界点，容易达到超临界状态，有利于工程应用； sCO₂是一种非常稠密的流体，具有液体特性，密度大、传热效率高、做功能力强，兼具气体特性，粘性小，流动性强，系统循环损耗小，即sCO₂循环与传统的蒸汽和天然气循环相比，可以在较高的热效率下运行。

然而，常规燃煤锅炉虽然可以作为sCO₂循环的热源，但是无法实现CO₂内分离，CO₂分离和捕集还需要额外的设备和能耗。

化学链燃烧是一种具有发展前途的二氧化碳分离发电技术，有利于提高燃料利用率，其由两个相互连接的反应器组成：燃料反应器和空气反应器，其基本原理是将传统的燃料与空气直接接触反应的燃烧借助于载氧体(如Fe₂O₃、NiO和CuO等)的作用分解为几个气固反应，燃料与空气无需接触，由载氧体将空气中的氧传递给燃料。

目前，缺少将化学链燃烧和超临界CO₂(sCO₂)布雷顿循环发电耦合形成可实现CO₂内分离、效率高经济性好的发电系统设计方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，基于化学链燃烧和超临界sCO₂布雷顿循环发电系统，利用sCO₂作为工质，联合化学链燃烧和sCO₂循环，实现了CO₂的自分离，同时又提高了系统的效率。

本发明采用的技术方案如下：

一种化学链燃烧耦合超临界CO₂循环的热电联产系统，包括化学链燃烧单元、sCO₂循环单元和供热单元；