CO₂气化焦炭的化学链燃烧发电系统及方法

摘要

本发明公开了一种CO₂气化焦炭的化学链燃烧发电系统及方法，该系统包括煤炭分级气化子系统、燃煤供热子系统、化学链燃烧子系统、发电子系统。利用本发明，气化煤先通过炭化过程进行部分气化，生成焦炉煤气和粗焦炭，粗焦炭再与CO₂反应生成CO，从而实现了煤的碳氢组分的分级气化，且省去了昂贵的空气分离单元，降低了系统能耗；CO通过化学链燃烧，降低了燃烧过程的损失，提高系统的效率；而通过焦炉煤气补燃，避免了焦炉煤气的能量浪费，提高了燃气透平入口温度，解决了化学链燃烧动力系统因循环材料限制引起的燃气透平入口初温低的问题。化学链燃烧还原反应器中产生的CO₂由于未被N₂稀释，经过简单冷凝除去水蒸气即可实现CO₂的零能耗分离。

主权项

一种CO₂气化焦炭的化学链燃烧发电系统，其特征在于，该系统包括煤炭分级气化子系统、燃煤供热子系统、化学链燃烧子系统和发电子系统，其中：气化煤首先经过煤炭分级气化子系统，在炭化室中吸收来自隔墙的热量，并经过粘结和结焦过程生成粗焦炭、焦炉煤气以及少量的焦油，焦炭随后进入气化室中与气化剂CO₂发生反应，产生CO，实现煤的碳氢组分的分级气化；供热煤经过燃煤供热子系统，在外置的燃烧室中燃烧放热，产生的高温烟气除尘以后进入传热室，通过隔墙同时向炼焦及气化过程供应高温热量，燃烧后产生的烟气进行余热回收；CO经过化学链燃烧子系统，先将金属氧载体循环颗粒还原为金属单质，金属单质随后被空气氧化再生，放热产生高温烟气，将CO的化学能转化为高温烟气的热能；焦炉煤气经过化学链燃烧子系统，与氧载体循环材料再生过程产生的高温排烟中的剩余O₂在燃气透平燃烧室中发生反应，进一步提高烟气温度驱动燃气透平做功；补燃后的烟气经过发电子系统，在燃气透平中膨胀做功，而后在余热锅炉中回收余热，产生蒸汽做功后，排入环境中；其中，所述煤炭分级气化子系统包括炭化室(1)、气化室(2)和第一除尘室(3)，其中：炭化室(1)，是炼焦设备，气化煤在其中吸收来自传热室的高温热量，在隔绝空气的情况下，经过粘结和结焦过程生成粗焦炭、焦炉煤气以及少量的焦油；气化室(2)，是气化设备，与炭化室并排排列，焦炭在气化室中吸收来自传热室的高温热量，与气化剂CO₂在高温条件下发生非催化气固反应，生成CO；第一除尘室(3)，是净化设备，用于对CO进行净化处理。