一种分布式供能系统中实现CO₂零排放的方法及其系统

摘要

本发明涉及一种分布式供能系统中实现CO₂零排放的方法及其系统，本发明利用化学链燃烧系统零能耗分离CO₂的特点和甲烷通过与CO₂发生重整反应制取合成气燃料的特点，将二者融汇耦合。耦合后系统通过甲烷重整子系统产出合成气，通过动力子系统产出电能，通过余热利用子系统产出冷冻水用于空调系统制冷和生活热水的同时，实现了CO₂分离与利用一体化，实现了CO_2的零排放。本发明所述系统配置合理，能够充分发挥各个子系统的特点，实现化学成分对口转化和能量的梯级利用原则，不仅提高了系统的能源利用率，还起到了减排CO₂的重要作用。

主权项

一种分布式供能系统中实现CO₂零排放的方法，其特征在于，所述分布式供能系统包括燃料反应侧、空气反应侧和化学链载氧体循环三部分；所述燃料反应侧的操作如下：甲烷(CH₄)与CO₂在重整化学反应器(1)中发生重整反应，如式(一)所示，CO₂+CH₄→2CO+2H₂       (一)所述反应为强吸热反应，反应所需热量由太阳能提供，反应生成的合成气中，一氧化碳(CO)与氢气(H₂)的摩尔比为1:1；所述重整化学反应器(1)由管路依次连通热管式气液换热器(2)和分流器(3)，将合成气冷却、分流；所述燃料侧压气机(4)将分流后的合成气压缩后，其出口由管路连接至化学链还原反应器(5)、化学链还原反应旋风分离器(6)；压缩后的合成气与硫酸钙(CaSO₄)固体颗粒在化学链还原反应器(5)中发生还原反应，如式(二)和(三)所示，1/4CaSO₄+CO→1/4CaS+CO₂      (二)1/4CaSO₄+H₂→1/4CaS+H₂O      (三)反应后生成的气固混合物经化学链还原反应旋风分离器(6)分离成气体流(CO2和H2O混合气体)和固体流(硫化钙(CaS))；气体流经过气固换热器(7)再加热后，进入到燃料侧燃气透平(8)做功；所述燃料侧燃气透平(8)出口管路依次连通烟气吸收式制冷机组(9)和热水换热器(10)进行换热，分别制取冷冻水和生活热水；热水换热器(10)出口排放的烟气通入到CO₂分离器(11)中，将水冷凝后，分离出的CO₂气体被引入到重整化学反应器(1)中，作为甲烷重整化学反应的反应物，分流器(3)的分流比例为1:1。