[發(fā)明專利]一種基于化學(xué)鏈空分制氧和燃燒前CO2捕集的發(fā)電系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710163702.5
• 申請日: 2017-03-17
• 公開（公告）號: CN107057767A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何伯述;曹旸;丁廣超;嚴(yán)林博;段志鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號: C10J3/48
• 分類號: C10J3/48;C10K1/00;C10K1/02;F02C6/00;F02C6/18;F01K23/10;F01D15/10;C01B32/50
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司11257
• 代理人: 張文祎,陳君智

1.一種基于化學(xué)鏈空分制氧和燃燒前CO₂捕集的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電系統(tǒng)包括：氧化還原單元、氣化反應(yīng)器、除塵器、水煤氣變換單元、脫硫裝置、脫碳單元、燃?xì)廨啓C(jī)裝置和余熱鍋爐-蒸汽輪機(jī)裝置；

所述氧化還原單元、氣化反應(yīng)器、除塵器、水煤氣變換單元、脫硫裝置、脫碳單元、燃?xì)廨啓C(jī)裝置和余熱鍋爐-蒸汽輪機(jī)裝置依次通過管路連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，

所述氧化還原單元包括：第一換熱器、氧化反應(yīng)器、第一氣固分離器、還原反應(yīng)器、第二氣固分離器、第二換熱器、第一冷凝器和第一壓縮機(jī)；

所述水煤氣變換單元包括第三換熱器、第四換熱器、第五換熱器、高溫反應(yīng)器和低溫反應(yīng)器；

所述脫碳單元包括：吸收塔、沉淀池、液力透平、三級閃蒸罐、第三壓縮機(jī)、第四壓縮機(jī)、第一混合器和第一冷卻器；

所述燃?xì)廨啓C(jī)裝置包括：燃燒室、加熱器、第二壓縮機(jī)、分流器、第二冷卻器、第二混合器、第三混合器和氣輪機(jī)；

所述余熱鍋爐-蒸汽輪機(jī)裝置包括：泵、余熱鍋爐、蒸汽輪機(jī)和第二冷凝器。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，

所述氧化反應(yīng)器的輸入端分別與第一換熱器的輸出端、第二氣固分離器載氧體的輸出端相連接，氧化反應(yīng)器的輸出端與第一氣固反應(yīng)器的輸入端相連接；所述第一氣固分離器氣體的輸出端與第一換熱器的輸入端相連接，還原反應(yīng)器的輸入端分別與第一氣固分離器載氧體的輸出端和第二換熱器水蒸氣的輸出端相連接；所述還原反應(yīng)器的輸出端與第二氣固反應(yīng)器的輸入端相連接；

所述第二換熱反應(yīng)器的輸入端與第二氣固分離器氣體的輸出端相連接；第二換熱反應(yīng)器氣體的輸出端、第一冷凝器、第一壓縮機(jī)、氣化反應(yīng)器、除塵器、第三換熱器、高溫反應(yīng)器、第四換熱器、低溫反應(yīng)器、第五換熱器、脫硫裝置的輸入端依次連接；

所述吸收塔的輸入端分別與脫硫裝置氣體的輸出端、第一冷卻器的輸出端和沉淀池氣體的輸出端相連接，吸收塔流體的輸出端與沉淀池輸入端相連接；所述沉淀池富液的輸出端與液力透平的輸入端相連接；所述液力透平的輸出端與三級閃蒸罐的輸入端相連接；所述三級閃蒸罐貧液的輸出端與第一混合器的輸入端相連接；所述第一混合器的輸出端與第一冷卻器的輸入端相連接；所述吸收塔凈合成氣的輸出端與加熱器的輸入端相連接；

所述加熱器的輸出端和燃燒室凈合成氣的輸入端相連接；所述分流器的輸出端分別與燃燒室空氣的輸入端、第三混合器空氣的輸入端和第二冷卻器的輸入端相連接，分流器的輸入端和第二壓縮機(jī)相連接；所述第二混合器的輸入端分別與燃燒室的輸出端和第二冷卻器的輸出端相連接，第二混合器的輸出端與氣輪機(jī)的輸入端相連接；所述氣輪機(jī)的輸出端與第三混合器的其它氣體輸入端相連接；

所述余熱鍋爐的輸入端分別與第三混合反應(yīng)器的輸出端和泵的輸出端相連接，余熱鍋爐的輸出端、蒸汽輪機(jī)、第二冷凝器和泵的輸入端依次連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述氣化反應(yīng)器所需氧氣是通過氧化還原單元化學(xué)鏈空分制氧得到的。

5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述氧化反應(yīng)器和還原反應(yīng)器的壓力均為0.5-1.5bar。

6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述還原反應(yīng)器中可加入惰性組分水蒸氣。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述氣化反應(yīng)器生成以H₂和CO為主的第一粗合成氣，通過水煤氣變換單元變?yōu)橐訦₂和CO₂為主的第二粗合成氣；所述第二粗合成氣經(jīng)過脫硫裝置和脫碳單元變?yōu)橐訦₂為主的凈合成氣進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)裝置中燃燒。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述高溫反應(yīng)器的溫度為300-350℃，低溫反應(yīng)器的溫度為150-200℃。

9.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述高溫反應(yīng)器中水蒸氣和CO的摩爾比為2-4。

10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述第一混合器中需通入聚乙二醇二甲醚溶液；所述第一換熱器中需通入空氣；所述第二換熱器中需通入水；所述氣化反應(yīng)器中需通入水蒸氣和煤粉；所述高溫反應(yīng)器需通入水蒸氣。