[发明专利]太阳能供热的新型化学链空分制氧系统、方法及其应用

说明书

本发明的太阳能供热的新型化学链空分制氧系统，包括吸氧反应器、释氧反应器、太阳能加热装置、蒸汽发生装置、第一换热器、发电装置，吸氧反应器和释氧反应器之间通过管道进行连接，太阳能加热装置用于向释氧反应器提供热量，吸氧反应器的出口、蒸汽发生装置、发电装置之间通过管道依次连接在一起，释氧反应器的出口和第一换热器之间连接在一起。本发明的太阳能供热的新型化学链空分制氧方法包括：吸氧反应器发生氧化反应；贫氧空气通入蒸汽发生装置，释氧反应器发生还原反应；蒸汽发生装置生成水蒸气通入发电装置；释氧反应器释放氧气通入第一换热器，氧气与惰性气体混合形成富氧气流。本发明还提供太阳能供热的新型化学链空分制氧系统的应用。

技术领域

本发明属于制氧技术领域，具体涉及一种太阳能供热的新型化学链空分制氧系统、方法及其应用。

背景技术

温室效应影响着全人类的生活，因此受到世界各国的广泛关注，其中碳捕集与封存是其主要解决手段。富氧燃烧是“燃烧中”捕集二氧化碳的重要技术手段，但是由于传统深冷空分制氧技术的成本高昂，阻碍了其进一步应用与发展，所以目前迫切需要研究一种低耗能的制氧技术。

化学链空分制氧技术是一种新型的制氧技术，该方法是基于氧载体在吸氧反应器和释氧反应器中分别发生氧化反应并吸氧和还原反应并释氧提出的。研究表明，化学链空分的制氧能耗相较于深冷空分系统大约降低了40％-70％。因此化学链空分制氧能较好地满足富氧燃烧电厂所需的低能耗制氧。

在自热条件下，即外部不供给能量，利用吸氧反应器释放的热量供给释氧反应器所需吸收的热量，化学链空分系统只能提供氧气浓度为12％-14％的富氧气流到富氧燃烧炉膛中。对于富氧燃烧锅炉，为了维持炉膛中火焰稳定及良好的煤粉燃烬率，合适的入流氧气浓度为30％或以上。因此，自热条件的化学链空分制氧系统无法满足富氧燃烧锅炉对于氧气浓度的要求。为了获得更高的氧浓度，可以提高吸氧反应器的运行温度并高于释氧反应器，以提高平衡氧分压，进而提高氧气浓度。而因为吸氧反应器的运行温度低于释氧反应器，所以不能再通过氧载体携带吸氧反应器中释放的热量来维持释氧反应器中反应的进行，而需要额外的能量提供给释氧反应器。

综上所述，现在亟需研发出一种释氧反应器温度高于吸氧反应器的化学链空分制氧系统，以增大释氧反应器中的平衡氧分压，并促进其释氧和提高产气中的氧气浓度的新型化学链空分制氧系统。

发明内容：

本发明目的是提供了一种太阳能供热的新型化学链空分制氧系统、方法及其应用，能解决现有技术中所存在的化学链空分系统只能提供氧气浓度为12％-14％的富氧气流的技术问题，以实现释氧反应器温度高出吸氧反应器温度50-100℃，以增大释氧反应器中的平衡氧分压，进而促进其释氧以及提高产气中的氧气浓度。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种太阳能供热的新型化学链空分制氧系统，包括吸氧反应器、释氧反应器、太阳能加热装置、蒸汽发生装置、第一换热器、发电装置，所述吸氧反应器和所述释氧反应器之间通过管道进行连接，所述太阳能加热装置用于向所述释氧反应器提供热量，所述吸氧反应器的出口、所述蒸汽发生装置、所述发电装置之间通过管道依次连接在一起，所述释氧反应器的出口和所述第一换热器之间通过管道连接在一起；所述蒸汽发生装置上还设置有给水入口和贫氧空气排出口，所述第一换热器上还设置有惰性气体入口和富氧气流出口。

在上述实施方式的基础上，在另一改进的实施方式中，所述太阳能加热装置为塔式太阳能加热装置。

在上述实施方式的基础上，在另一改进的实施方式中，所述蒸汽发生装置为第二换热器，所述发电装置包括汽轮机和发电机。

在上述实施方式的基础上，在另一改进的实施方式中，还包括空气引风机和惰性气体引风机，所述空气引风机用于向所述吸氧反应器的入口通入空气，所述惰性气体引风机用于向所述第一换热器通入惰性气体。