[發(fā)明專利]太陽能與甲醇燃料互補(bǔ)的化學(xué)鏈燃燒發(fā)電系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910084034.2
• 申請日: 2009-05-13
• 公開（公告）號: CN101888194A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金紅光;洪慧;隋軍;劉啟斌;韓濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院工程熱物理研究所
• 主分類號: H02N6/00
• 分類號: H02N6/00;F01K11/02;F01K27/02
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 周國城

1.一種控制CO₂排放的太陽能與甲醇燃料互補(bǔ)的化學(xué)鏈燃燒循環(huán)方法，其特征在于，該方法包括：

甲醇燃料在中低溫太陽能的驅(qū)動下還原Fe₂O₃循環(huán)顆粒，將中低溫太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在還原產(chǎn)物FeO中，F(xiàn)eO繼續(xù)被空氣氧化再生，放出大量熱產(chǎn)生高溫?zé)煔?，同時儲存在FeO中的中低溫太陽能以高溫?zé)崮艿男问结尫懦?，實現(xiàn)中低溫太陽能的品位提升；所述中低溫太陽能是指溫度范圍在150℃至300℃之間的太陽能。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制CO₂排放的太陽能與甲醇燃料互補(bǔ)的化學(xué)鏈燃燒循環(huán)方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括：

甲醇燃料在還原Fe₂O₃循環(huán)顆粒的同時，在中低溫太陽能驅(qū)動下被分解為包含H₂和CO的合成氣，將中低溫太陽能轉(zhuǎn)化為合成氣的化學(xué)能，合成氣與循環(huán)顆粒再生過程產(chǎn)生的高溫?zé)煔獍l(fā)生燃燒反應(yīng)，以進(jìn)一步提高煙氣溫度驅(qū)動燃?xì)馔钙阶龉Γ瑫r儲存在合成氣中的中低溫太陽能以高溫?zé)崮艿男问结尫懦?，完成中低溫太陽能品位到高溫?zé)崮芷肺坏奶嵘?/p>

3.一種用于實現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的控制CO₂排放的太陽能與甲醇燃料互補(bǔ)的化學(xué)鏈燃燒發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)由中低溫太陽能驅(qū)動的化學(xué)鏈燃燒裝置和中低溫太陽能驅(qū)動的補(bǔ)燃裝置構(gòu)成，其中：

中低溫太陽能驅(qū)動的化學(xué)鏈燃燒裝置，包括太陽能集熱-還原反應(yīng)器(2)、氧化反應(yīng)器(6)、氣固換熱器(3、5、12、13)、分流器(19)、旋風(fēng)分離器(7)、預(yù)熱器(1)和泵(9)，其中：

太陽能集熱-還原反應(yīng)器(2)，利用太陽能集熱器，以線性聚焦方式將低能流密度的太陽能聚集成高能流密度的中低溫?zé)崮?，用以?qū)動接收自太陽能預(yù)熱器(1)的甲醇與循環(huán)顆粒Fe₂O₃的還原反應(yīng)；

氧化反應(yīng)器(6)，用于預(yù)熱后的壓縮空氣與預(yù)熱后的循環(huán)顆粒FeO發(fā)生強(qiáng)放熱的氧化反應(yīng)；

氣固換熱器(3、5、12、13)，換熱設(shè)備，用于實現(xiàn)冷、熱物流間的熱量交換；

分流器(19)，分流裝置，用于對甲醇進(jìn)行質(zhì)量分流；

旋風(fēng)分離器(7)，用于將氣固混合物進(jìn)行氣固分離；

中低溫太陽能驅(qū)動的補(bǔ)燃裝置，包括太陽能集熱-分解反應(yīng)器(11)、補(bǔ)燃燃燒室(8)、燃?xì)馔钙?14)、余熱鍋爐(15)、蒸汽透平(16)、冷凝器(17)、預(yù)熱器(10)、泵(18)和壓縮機(jī)(4)，其中：

太陽能集熱-分解反應(yīng)器(11)，利用太陽能集熱器，以線性聚焦方式將低能流密度的太陽能聚集成高能流密度的中低溫?zé)崮埽靡则?qū)動接收自太陽能預(yù)熱器(10)的甲醇分解反應(yīng)；

補(bǔ)燃燃燒室(8)，用于甲醇分解后的合成氣與接收自旋風(fēng)分離器的煙氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，進(jìn)一步提高煙氣溫度；

燃?xì)馔钙?14)，用于接收自補(bǔ)燃燃燒室的高溫?zé)煔馀蛎涀龉Γ?/p>

余熱鍋爐(15)，用于回收來自燃?xì)馔钙降臒煔庥酂幔a(chǎn)生高壓、低壓蒸汽，然后進(jìn)入蒸汽透平(16)做功。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制CO₂排放的太陽能與甲醇燃料互補(bǔ)的化學(xué)鏈燃燒發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，中低溫太陽能與甲醇燃料按照品位不同進(jìn)行互補(bǔ)，綜合梯級利用。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制CO₂排放的太陽能與甲醇燃料互補(bǔ)的化學(xué)鏈燃燒發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述甲醇燃料采用中低溫太陽能驅(qū)動的化學(xué)鏈燃燒方式，預(yù)熱后的甲醇蒸汽進(jìn)入太陽能集熱-還原反應(yīng)器，在中低溫太陽能驅(qū)動下與循環(huán)顆粒Fe₂O₃發(fā)生還原反應(yīng)，產(chǎn)生固體顆粒FeO和氣態(tài)產(chǎn)物水蒸氣和CO₂，F(xiàn)eO經(jīng)預(yù)熱后在氧化反應(yīng)器中被壓縮空氣氧化再生，放出大量的熱，生成高溫Fe₂O₃和煙氣，經(jīng)氣固分離后，高溫?zé)煔膺M(jìn)入補(bǔ)燃燃燒室，F(xiàn)e₂O₃顆粒經(jīng)換熱器回收余熱后進(jìn)入還原反應(yīng)器再循環(huán)。