一種二氧化碳近零排放的高經(jīng)濟(jì)性能源熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種二氧化碳近零排放的高經(jīng)濟(jì)性能源熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及方法。系統(tǒng)主要包括空氣分離設(shè)備、承壓氮?dú)獯鎯?chǔ)設(shè)備、承壓氧氣存儲(chǔ)設(shè)備、能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備、除塵設(shè)備、氣體再循環(huán)設(shè)備、二氧化碳置換設(shè)備、熱回收設(shè)備、引風(fēng)機(jī)、氣體壓縮設(shè)備和承壓可燃性氣體存儲(chǔ)設(shè)備。燃料在能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備中發(fā)生氧化反應(yīng)，生成以二氧化碳和水蒸氣為主要成分的高溫氣體；一部分高溫氣體進(jìn)入二氧化碳置換設(shè)備中，二氧化碳與含碳燃料發(fā)生反應(yīng)，生成可燃性氣體，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的近零排放；另一部分高溫氣體重新進(jìn)入能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備，維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。通過對(duì)可燃性氣體的利用，實(shí)現(xiàn)能源熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的大幅提高，彌補(bǔ)了現(xiàn)有能源熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中二氧化碳減排技術(shù)的不足。
【專利說明】
一種二氧化碳近零排放的高經(jīng)濟(jì)性能源熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于能源熱轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種二氧化碳近零排放的高經(jīng)濟(jì)性能源熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002 ]現(xiàn)有的能源熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)在運(yùn)行過程中排放出大量的二氧化碳，可對(duì)地球生態(tài)環(huán)境造成惡劣的影響?？刂颇茉礋徂D(zhuǎn)換過程中二氧化碳的排放已成為全球各國(guó)共同關(guān)注的話題，并為之制定了不同程度的二氧化碳減排計(jì)劃。2013年，我國(guó)二氧化碳的排放量已經(jīng)超出了美國(guó)和歐洲的總和，其中人均二氧化碳的排放量也首次超過歐洲水平。2014年，我國(guó)在《中美氣候變化聯(lián)合聲明》中承諾，二氧化碳排放量在2030年達(dá)到峰值。然而，我國(guó)獨(dú)特的能源結(jié)構(gòu)決定了，在未來相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)能源熱轉(zhuǎn)換技術(shù)仍將占據(jù)主導(dǎo)地位。2017年全國(guó)碳排放交易市場(chǎng)將啟動(dòng)，發(fā)展新型低碳能源熱轉(zhuǎn)換技術(shù)，大幅減少二氧化碳的排放具有極為重要的環(huán)境保護(hù)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
[0003]捕集能源熱轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的二氧化碳是當(dāng)前主流的技術(shù)路線。捕集后的二氧化碳可用于驅(qū)油、驅(qū)氣、打入合適地質(zhì)的深層地下或海底，實(shí)現(xiàn)封存，達(dá)到減排二氧化碳的目的。該類技術(shù)又稱為二氧化碳捕集與封存技術(shù)。然而，該類技術(shù)主要存在以下兩點(diǎn)不足:
[0004](I) 二氧化碳捕集、壓縮、分離、提純、運(yùn)輸?shù)葘?dǎo)致能源熱轉(zhuǎn)換整體系統(tǒng)的效率和經(jīng)濟(jì)性大幅下降；
[0005](2)封存二氧化碳逃逸和泄露的可能性極大。
[0006]上述不足也從根本上限制了二氧化碳捕集與封存技術(shù)的商業(yè)化進(jìn)程，不利于國(guó)家二氧化碳減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
[0007]因此，如何在減少能源熱轉(zhuǎn)換過程中二氧化碳排放的同時(shí)，保證系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性是當(dāng)前新型能源熱轉(zhuǎn)換技術(shù)發(fā)展所面臨的重大挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)現(xiàn)有的能源熱轉(zhuǎn)換二氧化碳減排技術(shù)所存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種二氧化碳近零排放的高經(jīng)濟(jì)性能源熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及方法，其具有經(jīng)濟(jì)性高、效率高、能耗低、安全性高且系統(tǒng)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
[0009 ]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0010]一種二氧化碳近零排放的高經(jīng)濟(jì)性能源熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括空氣分離設(shè)備、承壓氮?dú)獯鎯?chǔ)設(shè)備、承壓氧氣存儲(chǔ)設(shè)備、能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備、第一除塵設(shè)備、氣體再循環(huán)設(shè)備、二氧化碳置換設(shè)備、第一熱回收設(shè)備、第二熱回收設(shè)備、第二除塵設(shè)備、引風(fēng)機(jī)、氣體壓縮設(shè)備、承壓可燃性氣體存儲(chǔ)設(shè)備；
[0011]所述空氣分離設(shè)備具有空氣入口、氮?dú)獬隹诤脱鯕獬隹冢諝馊肟谂c大氣相通，氮?dú)獬隹诮?jīng)管道與承壓氮?dú)獯鎯?chǔ)設(shè)備相連，氧氣出口經(jīng)管道與承壓氧氣存儲(chǔ)設(shè)備相連;所述承壓氧氣存儲(chǔ)設(shè)備出口經(jīng)管道與能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備入口相連;所述能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備經(jīng)管道與第一除塵設(shè)備入口和二氧化碳置換設(shè)備入口相連，能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備上設(shè)有第一燃料加料口、第一固態(tài)產(chǎn)物排出口 ；所述第一除塵設(shè)備出口經(jīng)管道與氣體再循環(huán)設(shè)備入口相連;所述氣體再循環(huán)設(shè)備出口與承壓氧氣存儲(chǔ)設(shè)備出口一起經(jīng)管道與所述第一燃料加料口相連;所述二氧化碳置換設(shè)備上設(shè)有第二燃料加料口、第二固態(tài)產(chǎn)物排出口和氣體產(chǎn)物排出口，第二固態(tài)產(chǎn)物排出口經(jīng)管道與第一熱回收設(shè)備相連，氣體產(chǎn)物排出口經(jīng)管道與第二熱回收設(shè)備相連;所述第一熱回收設(shè)備上熱回收介質(zhì)的出口經(jīng)管道與能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備相連，第一熱回收設(shè)備上的冷卻固體出口經(jīng)管道與所述第一燃料加料口相連;所述第二熱回收設(shè)備上的熱回收介質(zhì)出口經(jīng)管道與能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備相連;所述第二熱回收設(shè)備上的氣體出口經(jīng)管道與第二除塵設(shè)備入口相連;所述第二除塵設(shè)備出口經(jīng)管道與引風(fēng)機(jī)入口相連;所述引風(fēng)機(jī)出口經(jīng)管道與氣體壓縮設(shè)備入口相連;所述氣體壓縮設(shè)備出口經(jīng)管道與承壓可燃性氣體存儲(chǔ)設(shè)備入口相連。
[0012]進(jìn)一步地，所述能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備包括煤粉鍋爐、流化床鍋爐、層燃爐和窯爐。
[0013 ]本發(fā)明一種二氧化碳近零排放的高經(jīng)濟(jì)性能源熱轉(zhuǎn)換方法，包括步驟:
[0014]所述方法包括步驟:
[0015]所述空氣分離裝置分離出氮?dú)夂脱鯕?，氮?dú)饨?jīng)管道進(jìn)入承壓氮?dú)獯鎯?chǔ)設(shè)備，氧氣經(jīng)管道進(jìn)入承壓氧氣存儲(chǔ)設(shè)備，以防系統(tǒng)運(yùn)行過程中氧氣的供應(yīng)不足;氧氣經(jīng)管道與燃料混合均勻后進(jìn)入能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備，在能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備中發(fā)生反應(yīng)，生成以二氧化碳和水蒸氣為主要成分，同時(shí)含有部分氧氣和飛灰的高溫氣體;一部分高溫氣體經(jīng)冷卻、除塵后經(jīng)管道進(jìn)入所述氣體再循環(huán)設(shè)備，而后重新進(jìn)入所述能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備，維持設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行;另一部分高溫氣體未經(jīng)冷卻和除塵，直接經(jīng)管道進(jìn)入所述二氧化碳置換設(shè)備中，二氧化碳和水蒸氣與含碳燃料發(fā)生氣化反應(yīng)，生成以一氧化碳、氫氣和甲烷為主，含有灰塵的高溫可燃性氣體，氧氣與含碳燃料發(fā)生燃燒反應(yīng)為所述氣化反應(yīng)提供反應(yīng)熱;所述二氧化碳置換設(shè)備中的高溫可燃?xì)怏w通過氣體產(chǎn)物排出口經(jīng)管道進(jìn)入所述第二熱回收設(shè)備進(jìn)行冷卻;冷卻后的可燃性氣體經(jīng)所述第二除塵設(shè)備除塵，除塵后的可燃性氣體經(jīng)過所述引風(fēng)機(jī)進(jìn)入所述氣體壓縮設(shè)備;可燃性氣體經(jīng)壓縮后經(jīng)管道進(jìn)入承壓可燃性氣體儲(chǔ)存設(shè)備。
[0016]進(jìn)一步地，能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備出口的高溫氣體中，氧氣的體積濃度低于10%。
[0017]進(jìn)一步地，未經(jīng)冷卻和除塵的高溫氣體溫度在800攝氏度以上，保證氣化反應(yīng)和氧化反應(yīng)的發(fā)生。
[0018]進(jìn)一步地，進(jìn)入二氧化碳置換反應(yīng)器內(nèi)的部分高溫氣體體積占據(jù)總高溫氣體體積的30%以上。
[0019]進(jìn)一步地，所述二氧化碳置換反應(yīng)器所用的燃料為固體含碳燃料。如煤、生物質(zhì)等。
[0020]進(jìn)一步地，所述二氧化碳置換反應(yīng)器內(nèi)未反應(yīng)盡的固體產(chǎn)物在第一熱回收設(shè)備內(nèi)冷卻后，進(jìn)入所述能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備進(jìn)一步利用。
[0021]進(jìn)一步地，所述第一熱回收設(shè)備和第二熱回收設(shè)備中選用的熱回收介質(zhì)為水或者導(dǎo)熱油。當(dāng)選用的熱回收介質(zhì)為水時(shí)，加熱后的水進(jìn)入所述能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備的水循環(huán)體系，當(dāng)選用的熱回收介質(zhì)為導(dǎo)熱油時(shí)，加熱后的導(dǎo)熱油用于干燥高水分燃料。
[0022]總體而言，本發(fā)明的技術(shù)方案相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0023](I)本發(fā)明首次提出了能源熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，通過資源化利用二氧化碳的方式，達(dá)到能源熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中二氧化碳近零排放的目的，克服了現(xiàn)有二氧化碳減排技術(shù)下二氧化碳難以處理的難題。
[0024](2)本發(fā)明創(chuàng)新性基于能源熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中生成的煙氣特性，結(jié)合化學(xué)反應(yīng)條件，使二氧化碳與固體含碳燃料(煤、生物質(zhì)、固體廢棄物等)發(fā)生反應(yīng)，生成可燃性氣體。通過對(duì)可燃性氣體的進(jìn)一步利用，大幅提高了能源熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，解決了現(xiàn)有二氧化碳減排技術(shù)大大降低系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的問題。
[0025](3)本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，能源利用效率高，既可用于改造現(xiàn)有的能源熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)又可用于新能源熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)用前景廣闊。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明的二氧化碳近零排放的高經(jīng)濟(jì)性能源熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]其中，1-空氣分離設(shè)備;2-承壓氧氣存儲(chǔ)設(shè)備;3-承壓氮?dú)獯鎯?chǔ)設(shè)備;4-能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備;5-氣體再循環(huán)設(shè)備;6-第一除塵設(shè)備;7-二氧化碳置換設(shè)備;8-第一熱回收設(shè)備;9-第二熱回收設(shè)備；10-第二除塵設(shè)備；11-引風(fēng)機(jī)；12-氣體壓縮設(shè)備；13-承壓可燃性氣體存儲(chǔ)設(shè)備。
[0028]其中，A-空氣;B-氮?dú)?C-氧氣;D-二氧化碳與水蒸氣;E-燃料;F-燃料反應(yīng)后的固體產(chǎn)物;G-含碳固體燃料;H-未反應(yīng)盡的固體產(chǎn)物;1-熱回收介質(zhì);J-可燃性氣體。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案更加清晰，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0030]本發(fā)明的基本思想和目的是:如能將能源熱轉(zhuǎn)換過程生成的二氧化碳進(jìn)行資源化利用，在達(dá)到二氧化碳近零排放目的的同時(shí)提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)推動(dòng)二氧化碳減排技術(shù)的發(fā)展具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0031]用于實(shí)現(xiàn)這一目的的二氧化碳近零排放的高經(jīng)濟(jì)性能源熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)如圖1所示。利用這一系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)二氧化碳近零排放的高經(jīng)濟(jì)性能源熱轉(zhuǎn)換的方式如下:
[0032]空氣分離設(shè)備I將空氣A中的氮?dú)釨和氧氣C分離，氮?dú)釨進(jìn)入承壓氮?dú)獯鎯?chǔ)設(shè)備3，氧氣C經(jīng)管道進(jìn)入承壓氧氣存儲(chǔ)設(shè)備2，以防生產(chǎn)過程中氧氣的供應(yīng)不足;氧氣C經(jīng)管道與燃料E進(jìn)入能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備，在能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備4中發(fā)生反應(yīng)，生成以二氧化碳和水蒸氣為主要成分，同時(shí)含有部分氧氣和飛灰的高溫氣體D，高溫氣體D中氧氣濃度低于10% ;由引風(fēng)機(jī)11將至少30%未經(jīng)冷卻和除塵的高溫氣體D引入二氧化碳置換設(shè)備7;在二氧化碳置換設(shè)備7中二氧化碳和水蒸氣與含碳固體燃料G發(fā)生氣化反應(yīng)，生成以一氧化碳、氫氣和甲烷為主，含有灰塵的高溫可燃性氣體J;同時(shí)高溫氣體D中含有的低濃度氧氣與含碳燃料發(fā)生氧化反應(yīng)為氣化反應(yīng)提供反應(yīng)熱;二氧化碳置換設(shè)備7中生成的高溫可燃?xì)怏wJ在第二熱回收設(shè)備9中進(jìn)行冷卻，熱量回收;冷卻后的可燃性氣體J在第二除塵設(shè)備內(nèi)除塵;除塵后的可燃性氣體J經(jīng)引風(fēng)機(jī)11進(jìn)入氣體壓縮設(shè)備12;可燃性氣體J經(jīng)壓縮后由承壓可燃性氣體儲(chǔ)存設(shè)備存儲(chǔ);能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備4生成的剩余至多70%的高溫氣體D，經(jīng)冷卻、除塵后經(jīng)管道與氧氣C和燃料E—起重新進(jìn)入到能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備，保證燃料燃燒產(chǎn)生的高溫氣體中二氧化碳的濃度；至此，能源熱轉(zhuǎn)換生成的二氧化碳已經(jīng)置換成為可燃性氣體，實(shí)現(xiàn)了二氧化碳的近零排放；同時(shí)，可燃性氣體進(jìn)一步的利用可大大提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。
[0033]為進(jìn)一步提高資源的利用率，二氧化碳置換設(shè)備7中未完全反應(yīng)盡的燃料G生成高溫固體產(chǎn)物H，高溫固體產(chǎn)物H在第一熱回收設(shè)備8中冷卻，冷卻后的固體產(chǎn)物H與氣體D，氧氣C，燃料E—同進(jìn)入能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備4中。此外，第一熱回收設(shè)備8和第二熱回收設(shè)備9回收的熱量可進(jìn)一步利用。
[0034]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)此發(fā)明加以進(jìn)一步說明。
[0035]參照?qǐng)D1所示，針對(duì)某600Mffth級(jí)煤粉燃燒機(jī)組的二氧化碳近零排放的高經(jīng)濟(jì)性系統(tǒng)。能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備4采用煤粉爐，煤粉燃燒機(jī)組選用的燃料為典型的煙煤，含碳量80 %，低位發(fā)熱量27000千焦/千克。二氧化碳置換設(shè)備7采用氣化爐，氣化爐選用的燃料為生物質(zhì)。氣體再循環(huán)設(shè)備5采用再循環(huán)風(fēng)機(jī)。
[0036]空氣分離設(shè)備I將空氣A中的氮?dú)釨和氧氣C分離，氧氣C經(jīng)管道進(jìn)入承壓氧氣存儲(chǔ)設(shè)備2，保證生產(chǎn)過程中的氧氣供應(yīng)充足;氧氣C經(jīng)管道與煙煤E進(jìn)入煤粉爐，發(fā)生劇烈的燃燒反應(yīng)釋放熱量，并生成以二氧化碳和水蒸氣為主要成分，同時(shí)含有部分氧氣和飛灰的高溫?zé)煔釪;煤粉爐爐膛出口處的高溫?zé)煔釪中氧氣濃度控制在10%以下;在煙氣溫度800攝氏度以上的煤粉爐煙道處開設(shè)旁路，經(jīng)引風(fēng)機(jī)11將約30%的高溫?zé)煔釪引入氣化爐;在氣化爐中，煙氣中所含的氧氣與生物之發(fā)生氧化反應(yīng)為氣化反應(yīng)提供反應(yīng)熱，二氧化碳和水蒸氣與生物質(zhì)G發(fā)生氣化反應(yīng)，生成以一氧化碳、氫氣和甲烷為主，含有灰塵的高溫可燃性氣體J，氣化爐中未反應(yīng)盡的固體產(chǎn)物H在第一熱回收設(shè)備8中冷卻，冷卻后進(jìn)入煤粉爐內(nèi)充分利用;氣化爐出口高溫可燃?xì)怏wJ在第二熱回收設(shè)備9中冷卻，回收熱量;冷卻后的可燃性氣體J經(jīng)第二除塵設(shè)備10除塵后，經(jīng)引風(fēng)機(jī)11進(jìn)入氣體壓縮設(shè)備12;可燃性氣體J經(jīng)壓縮后由承壓可燃性氣體儲(chǔ)存設(shè)備13存儲(chǔ)，可用于銷售，提高電站的經(jīng)濟(jì)性。
[0037]煤粉爐燃燒生成的剩余70%左右的高溫氣體D在鍋爐尾部煙道經(jīng)冷卻、除塵后，經(jīng)管道與氧氣C和煙煤E及氣化爐內(nèi)未反應(yīng)盡固體產(chǎn)物H—起進(jìn)入到煤粉爐爐膛，維持爐膛溫度穩(wěn)定和煙氣中高二氧化碳濃度;至此，能源熱轉(zhuǎn)換生成的二氧化碳已經(jīng)置換成為可燃性氣體J，實(shí)現(xiàn)了二氧化碳的近零排放。
[0038]依據(jù)煤的燃燒反應(yīng)特性，該燃煤機(jī)組I千克煙煤燃燒后生成約2.9千克的二氧化碳。依據(jù)該機(jī)組出力，煤炭消耗量約為180,000千克/小時(shí)，則每小時(shí)生成的二氧化量為522，000千克。二氧化碳與生物質(zhì)在氣化爐內(nèi)發(fā)生氣化反應(yīng)，每小時(shí)生成一氧化碳的量為664,000千克。以煤粉爐每年運(yùn)行7，000小時(shí)計(jì)算，氣化爐效率90 %計(jì)算，每年產(chǎn)生的一氧化碳量約為4,180,000，000千克。一氧化碳價(jià)格以1.2元每千克計(jì)算，通過出售一氧化碳可收入5，000，000，000元，極大提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。需說明的是，該計(jì)算方法尚未考慮2017年實(shí)行碳交易后，通過減排二氧化碳獲得的收益。
[0039]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不以上述實(shí)施方式為限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所揭示內(nèi)容所作的等效修飾或變化，皆應(yīng)納入權(quán)利要求書中記載的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種二氧化碳近零排放的高經(jīng)濟(jì)性能源熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括空氣分離設(shè)備、承壓氮?dú)獯鎯?chǔ)設(shè)備、承壓氧氣存儲(chǔ)設(shè)備、能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備、第一除塵設(shè)備、氣體再循環(huán)設(shè)備、二氧化碳置換設(shè)備、第一熱回收設(shè)備、第二熱回收設(shè)備、第二除塵設(shè)備、引風(fēng)機(jī)、氣體壓縮設(shè)備、承壓可燃性氣體存儲(chǔ)設(shè)備； 所述空氣分離設(shè)備具有空氣入口、氮?dú)獬隹诤脱鯕獬隹?，空氣入口與大氣相通，氮?dú)獬隹诮?jīng)管道與承壓氮?dú)獯鎯?chǔ)設(shè)備相連，氧氣出口經(jīng)管道與承壓氧氣存儲(chǔ)設(shè)備相連;所述承壓氧氣存儲(chǔ)設(shè)備出口經(jīng)管道與能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備入口相連;所述能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備經(jīng)管道與第一除塵設(shè)備入口和二氧化碳置換設(shè)備入口相連，能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備上設(shè)有第一燃料加料口、第一固態(tài)產(chǎn)物排出口；所述第一除塵設(shè)備出口經(jīng)管道與氣體再循環(huán)設(shè)備入口相連;所述氣體再循環(huán)設(shè)備出口與承壓氧氣存儲(chǔ)設(shè)備出口 一起經(jīng)管道與所述第一燃料加料口相連;所述二氧化碳置換設(shè)備上設(shè)有第二燃料加料口、第二固態(tài)產(chǎn)物排出口和氣體產(chǎn)物排出口，第二固態(tài)產(chǎn)物排出口經(jīng)管道與第一熱回收設(shè)備相連，氣體產(chǎn)物排出口經(jīng)管道與第二熱回收設(shè)備相連;所述第一熱回收設(shè)備上熱回收介質(zhì)的出口經(jīng)管道與能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備相連，第一熱回收設(shè)備上的冷卻固體出口經(jīng)管道與所述第一燃料加料口相連;所述第二熱回收設(shè)備上的熱回收介質(zhì)出口經(jīng)管道與能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備相連;所述第二熱回收設(shè)備上的氣體出口經(jīng)管道與第二除塵設(shè)備入口相連;所述第二除塵設(shè)備出口經(jīng)管道與引風(fēng)機(jī)入口相連;所述引風(fēng)機(jī)出口經(jīng)管道與氣體壓縮設(shè)備入口相連;所述氣體壓縮設(shè)備出口經(jīng)管道與承壓可燃性氣體存儲(chǔ)設(shè)備入口相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二氧化碳近零排放的高經(jīng)濟(jì)性能源熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備包括煤粉鍋爐、流化床鍋爐、層燃爐和窯爐。3.利用如權(quán)I所述的一種二氧化碳近零排放的高經(jīng)濟(jì)性能源熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的方法，其特征在于，所述方法包括步驟: 所述空氣分離裝置分離出氮?dú)夂脱鯕?，氮?dú)饨?jīng)管道進(jìn)入承壓氮?dú)獯鎯?chǔ)設(shè)備，氧氣經(jīng)管道進(jìn)入承壓氧氣存儲(chǔ)設(shè)備，以防系統(tǒng)運(yùn)行過程中氧氣的供應(yīng)不足;氧氣經(jīng)管道與燃料混合均勻后進(jìn)入能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備，在能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備中發(fā)生反應(yīng)，生成以二氧化碳和水蒸氣為主要成分，同時(shí)含有部分氧氣和飛灰的高溫氣體;一部分高溫氣體經(jīng)冷卻、除塵后經(jīng)管道進(jìn)入所述氣體再循環(huán)設(shè)備，而后重新進(jìn)入所述能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備，維持設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行；另一部分高溫氣體未經(jīng)冷卻和除塵，直接經(jīng)管道進(jìn)入所述二氧化碳置換設(shè)備中，二氧化碳和水蒸氣與含碳燃料發(fā)生氣化反應(yīng)，生成以一氧化碳、氫氣和甲烷為主，含有灰塵的高溫可燃性氣體，氧氣與含碳燃料發(fā)生燃燒反應(yīng)為所述氣化反應(yīng)提供反應(yīng)熱;所述二氧化碳置換設(shè)備中的高溫可燃?xì)怏w通過氣體產(chǎn)物排出口經(jīng)管道進(jìn)入所述第二熱回收設(shè)備進(jìn)行冷卻;冷卻后的可燃性氣體經(jīng)所述第二除塵設(shè)備除塵，除塵后的可燃性氣體經(jīng)過所述引風(fēng)機(jī)進(jìn)入所述氣體壓縮設(shè)備;可燃性氣體經(jīng)壓縮后經(jīng)管道進(jìn)入承壓可燃性氣體儲(chǔ)存設(shè)備。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備出口的高溫氣體中，氧氣的體積濃度低于10%。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，未經(jīng)冷卻和除塵的高溫氣體溫度在800攝氏度以上，保證氣化反應(yīng)和氧化反應(yīng)的發(fā)生。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，進(jìn)入二氧化碳置換反應(yīng)器內(nèi)的部分高溫氣體體積占據(jù)總高溫氣體體積的30 %以上。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳置換反應(yīng)器所用的燃料為固體含碳燃料。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳置換反應(yīng)器內(nèi)未反應(yīng)盡的固體產(chǎn)物在第一熱回收設(shè)備內(nèi)冷卻后，進(jìn)入所述能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備進(jìn)一步利用。9.根據(jù)權(quán)利要求3至8之一所述的方法，其特征在于，所述第一熱回收設(shè)備和第二熱回收設(shè)備中選用的熱回收介質(zhì)為水或者導(dǎo)熱油。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一熱回收設(shè)備和第二熱回收設(shè)備中選用的熱回收介質(zhì)為水時(shí)，加熱后的水進(jìn)入所述能源熱轉(zhuǎn)換設(shè)備的水循環(huán)體系，所述第一熱回收設(shè)備和第二熱回收設(shè)備中選用的熱回收介質(zhì)為導(dǎo)熱油時(shí)，加熱后的導(dǎo)熱油用于干燥高水分燃料。
【文檔編號(hào)】C10J3/86GK105861057SQ201610256844
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月22日
【發(fā)明人】卜昌盛, 申成, 盧路, 龍芳, 顧婷婷, 鄭際童, 宮潤(rùn), 樸桂林, 盧平
【申請(qǐng)人】南京師范大學(xué)