[发明专利]一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统与工艺

说明书

本发明属于可再生能源耦合液态化学链燃烧的热电联产技术领域，具体公开一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统与工艺。一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统，包括可再生能源系统为液态化学链燃烧系统和载氧体再生系统提供热量；液态化学链燃烧系统用来发生化学链燃烧反应；载氧体再生系统是用氧化剂氧化载氧体实现载氧体的再生；发电系统用于将化学链燃烧系统反应产生的热量和气体产物携带的热量转化为电能；COsubgt;2/subgt;分离与捕集系统用于去除水蒸气得到富集COsubgt;2/subgt;。通过使用可再生能源系统为化学链燃烧系统和载氧体再生系统供能，可以实现系统运行过程中节能减排。

技术领域

本发明属于可再生能源耦合液态化学链燃烧的热电联产技术领域，具体涉及一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统与工艺。

背景技术

作为能源大国，我国的能源结构为“富煤贫油少气”。我国煤炭的传统利用主要以燃烧为主，因此会出现能源利用效率较低、燃料燃烧不充分、回收和利用燃烧产物CO₂等温室气体较难。碳基燃料的高效利用对实现双碳目标有着重要意义。化学链燃烧为传统碳基燃料提供了高效清洁的利用方式，可以避免碳基燃料传统转化过程带来的环境问题，而且还可以实现产物CO₂原位捕集和能源高效清洁转化，是能源和环境领域崭新的发展方向。化学链燃烧反应在两个反应器中进行，空气反应器和燃料反应器，核心过程是利用氧载体从空气中捕获氧原子，循环到燃料反应器后向燃料反应提供氧，从而代替气化介质。化学链燃烧技术日益成熟，已经有多种载氧体被应用于化学链转化中去，包括氧化铜、氧化铁、氧化镍等。

但是传统的固态载氧体在中容易产生烧结现象，在化学链燃烧过程中由于固体输运会造成载氧体的磨损情况，同时燃料在化学链燃烧过程中产生的灰粉会沉积在固体载氧体颗粒表面影响氧载体的使用效果。载氧体在燃烧反应器和再生反应器之间的循环需要大量能耗。并且反应过程需要大量的热能，选用化石燃料驱动的电力系统供热的话会消耗很高的电量，且会造成污染物的排放，难以起到碳减排的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统与工艺。针对固态载氧体在化学链燃烧过程中存在的问题，提出使用液态载氧体的方法。即通过熔融金属氧化物代替原本的固态金属氧化物颗粒作为液态氧载体。目前研究较多的液态载氧体包括锑/氧化锑、铋/氧化铋、铅/氧化铅以及铟/氧化铟等体系，铟/氧化铟等体系比较特殊，是浆料系统。通过设计液态化学链工艺流程、优化反应器结构提高可再生能源利用效率、载氧体使用寿命以及降低化学链燃烧的工艺能耗，同时实现二氧化碳的高效捕集。将可再生能源技术与液态化学链燃烧相结合的热电联产技术可以实现高效的碳减排碳中和，对实现双碳目标有着突出意义。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统，包括可再生能源系统、液态化学链燃烧系统、载氧体再生系统、发电系统和CO₂分离与捕集系统；

所述可再生能源系统连接液态化学链燃烧系统和载氧体再生系统；

所述发电系统连接液态化学链燃烧系统；

所述CO₂分离与捕集系统连接所述发电系统。

本发明的进一步改进在于：所述可再生能源系统为太阳能集热器，所述液态化学链燃烧系统为燃烧反应器，所述载氧体再生系统为载氧体再生反应器，所述发电系统包括汽轮机；所述液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统还包括空气换热器和压缩机；

太阳能集热器将能量传递给燃烧反应器和载氧体再生反应器，燃烧反应器和载氧体再生反应器耦合；