[发明专利]一种实现高效发电与CO2

说明书

本发明公开了一种实现高效发电与CO₂捕集的方法，生物质与水蒸气在气化反应器中发生反应，气化所需热量由气化系统的燃烧反应器提供；气化产生的合成气进入固体氧化物燃料电池进行发电转化，从燃料电池阳极和阴极排出的尾气进入化学链燃烧系统，阳极尾气与高价态金属氧化物反应生成CO₂和水，被还原的低价态金属氧化物在空气反应器和阴极尾气中的氧气反应，重新生成高价态金属氧化物，形成循环；燃料反应器排出富含CO₂的烟气，和空气反应器排出尾气并行进入余热锅炉；给水吸收余热锅炉热量，生成高温水蒸气，进入高中低压气缸做功；本发明与生物质热转化结合，实现生物质气化‑发电与CO₂捕集协同。

技术领域

本发明涉及一种实现高效发电与CO₂捕集的方法与装置，属于生物质流化床气化技术、固体氧化物燃料电池以及化学链燃烧技术领域。

背景技术

近年来，生物质气化技术由于其燃料适应性广、污染小等优点逐渐成为人们提倡的生物质处理方式，另外固体氧化物燃料电池由于其发电效率高、占地面积小等优点成为气化合成气最适配的动力装置，因此生物质气化-固体氧化物燃料电池发电系统在我国小城镇或农村地区有很大的发展前景。

燃料电池阳极排出气体存在不完全燃烧的问题，加入后燃烧室则会导致排放烟气中除CO₂以外还含有O₂、N₂等气体，这些混合成分不利于CO₂分离和捕集。在碳中和背景下，迫切需要发展新型高效的碳捕集技术实现发电系统的碳分离和捕集。

发明内容

本发明的目的在于克服现有固体氧化物燃料电池燃料转化率有限的问题，提供了一种实现高效发电与CO₂捕集的方法与装置，与生物质热转化结合，实现生物质气化-发电与CO₂捕集协同。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种实现高效发电与CO₂捕集的方法与装置，包括气化反应器、燃烧反应器、第一空气预热器、等离子体发生器、第一换热器、第二换热器、气体净化装置、固体氧化物燃料电池、燃料反应器、空气反应器、余热锅炉、第二空气预热器、高压缸、中压缸、低压缸、凝汽器；

所述气化反应器溢流槽出口与燃烧反应器相连，所述燃烧反应器烟气出口与第一空气预热器相连，所述气化反应器合成气出口与等离子体发生器入口相连，所述等离子体发生器出口与第一换热器热端进口相连，所述第一换热器热端出口与第二换热器热端进口相连，所述第二换热器热端出口与气体净化装置气体入口相连，所述气体净化装置出口与燃料电池阳极进口相连；

所述燃料电池阴极入口与第二空气预热器空气出口相连，所述燃料电池阳极出口与燃料反应器入口相连，所述燃料电池阴极出口与空气反应器入口相连，所述燃料反应器和空气反应器气体出口与余热锅炉气体入口相连，给水与余热锅炉给水入口相连；

所述余热锅炉气体出口与第二空气预热器热端进口相连，所述余热锅炉给水出口与高压缸入口相连，所述高压缸出口与中压缸入口相连，所述中压缸出口与低压缸入口相连，所述低压缸出口与凝汽器入口相连。

第二方面，本发明提供一种根据上述所述的实现高效发电与CO₂捕集的装置的实现方法，包括：

生物质与水蒸气在气化系统的气化反应器中发生反应，部分未完全反应碳和惰性床料进入气化系统的燃烧反应器，空气经第一空气预热器预热后进入燃烧反应器，与未完全反应焦炭发生燃烧反应，释放热量，吸收热量的惰性床料被分离出来，重新落回气化反应器，为气化反应提供热量。

进一步的，还包括：