[发明专利]耦合化学链反应及CO2

权利要求书

1.一种耦合化学链反应及CO₂分离捕集的高效低能耗氢电热冷多联产系统，其特征在于，该系统包括化学链气化重整单元、气体处理净化单元、化学链制氢单元以及联合循环发电和多联产单元，其中，

化学链气化重整单元，用于将含碳燃料在气化剂或重整剂的作用下与固体载氧体发生氧化还原反应转化为高品质燃料气；

气体处理净化单元，用于将气化重整所得的燃料气、以及载氧体再生装置的贫氧空气进行热量回收利用、除尘、净化，获得清洁燃料气和清洁贫氧空气；

化学链制氢单元，基于金属载氧体的循环“氧化-还原”反应，将水蒸气中的氢元素转化为高纯H₂，清洁燃料气被氧化后生成高纯度CO₂，同时实现制备高纯氢气和CO₂捕集，所制备的纯氢用于化工合成、交通运输或发电、供热、供冷，所捕集的纯CO₂用于燃料气化重整或进行储运、利用、封存；

联合循环发电和多联产单元，用于利用燃料电池、燃气-蒸汽轮机联合循环、低压蒸汽换热器、吸收式制冷装置将氢气或清洁燃料气的化学能高效转化为电力、热能、冷能；

所述化学链气化重整单元与气体处理净化单元连接，所述气体处理净化单元与化学链制氢单元、联合循环发电和多联产单元连接，所述化学链制氢单元与联合循环发电和多联产单元连接。

2.如权利要求1所述的耦合化学链反应及CO₂分离捕集的高效低能耗氢电热冷多联产系统，其特征在于，所述的化学链气化重整单元包括依次连接的气化重整反应器和空气反应器，其中，在气化重整反应器中，含碳燃料在金属载氧体化合物作用下转化为含有H₂、CO、CH₄、CO₂的高品质燃料气，金属载氧体化合物被还原，元素的化学价态变低；在空气反应器中，被还原的金属载氧体被空气中的氧气氧化，元素的化学价态变高并实现循环利用，向外排出以N₂为主的贫氧空气。

3.如权利要求1或2所述的耦合化学链反应实现制氢和CO₂捕集的高效低能耗氢电热冷多联产系统，其特征在于，所述的气体处理净化单元包括燃料气热量回收利用装置、除尘装置、净化装置以及贫氧空气的热量回收利用装置、净化装置和除尘装置，其中，两套热量回收利用装置分别利用燃料气、贫氧空气的高温显热产生高温水蒸气；两套除尘装置分别用于脱除燃料气、贫氧空气的固体颗粒物；两套净化装置分别将燃料气、贫氧空气的S、N污染物进行脱除。

4.如权利要求1所述的耦合化学链反应实现制氢和CO₂捕集的高效低能耗氢电热冷多联产系统统，其特征在于，所述的化学链制氢单元包括燃料反应器、CO₂气体热量回收利用装置、冷凝器；水蒸气反应器和H₂显热回收装置，其中，在燃料反应器中，清洁合成气被载氧体氧化生成含CO₂和H₂O的高温气体，载氧体被还原生成低价态化合物；在水蒸气反应器中，载氧体被水蒸气氧化，重新生成高价态的化合物并实现循环利用，被还原的水蒸气生成高纯H₂，两套热量回收装置分别利用高温CO₂和H₂O混合气、高温H₂的热量，生成高温水蒸气；在冷凝器中，CO₂和H₂O的热量进一步被回收，H₂O冷凝为液态水，从而获得高纯、便于输运、利用和封存的CO₂气体。