[发明专利]一种基于化学链燃烧耦合超临界水热反应的CO2

权利要求书

1.一种基于化学链燃烧耦合超临界水热反应的CO₂捕集系统，包括化学链燃烧系统，所述化学链燃烧系统包括空气反应器（2）、热解炉（3）、燃料反应器（4）和旋风分离器（5），所述热解炉（3）有三个接口，分别为底部燃料进口、侧面气体产物出口和侧面残焦出口；所述燃料反应器（4）包括4个接口，分别为底部燃料进口、底部侧面的载氧体出口、顶部气体输出口和顶部的载氧体入口；所述的旋风分离器（5）包括3个接口，分别为侧面切线入口、顶部的气体出口和底部料腿；所述热解炉（3）和空气反应器（2）连接，所述热解炉（3）的侧面气体产物出口和燃料反应器（4）的底部燃料进口连接，所述燃料反应器（4）的底部侧面的载氧体出口与空气反应器（2）连接，所述旋风分离器（5）的底部料腿和燃料反应器（4）的顶部相连，所述旋风分离器（5）的侧面切线入口和空气反应器（2）连接；其特征在于：还包括CO₂储存装置（1）、水煤浆系统和超临界水热反应系统，所述水煤浆系统包括磨煤设备（7）、储水罐（8）、混合罐（9）、胶体罐（10）和储浆罐（11），所述磨煤设备（7）是一种焦炭环辊磨，所述储水罐（8）包括3个接口，分别为第一入水口、第二入水口与出水口，所述第一入水口与所述燃料反应器（4）的顶部相连，所述第二入水口与CO₂分离器（15）相连；所述混合罐（9）包括3个接口，分别为输水入口、煤粉输入口及输出口，所述混合罐（9）的输水入口与储水罐（8）的出水口相连，所述煤粉输入口与所述磨煤设备（7）相连，所述磨煤设备（7）与热解炉（3）的侧面残焦出口连接，所述混合罐（9）的内部设置有搅拌器，所述胶体罐（10）设有转齿和定齿，所述混合罐（9）的输出口与胶体罐（10）相连，所述胶体罐（10）与储浆罐（11）相连；所述超临界水热反应系统包括高压水煤浆泵（12）、超临界水氧化反应器（13）、预热器（14）和CO₂分离器（15），所述超临界水氧化反应器（13）包括4个接口，分别为一次风入口、二次风入口、水煤浆入口及顶部气体出口，所述一次风入口位于所述超临界水氧化反应器（13）的底部，所述二次风入口位于超临界水氧化反应器（13）的侧面中部，二次风入口与所述旋风分离器（5）的顶部的气体出口相连，所述水煤浆入口与所述高压水煤浆泵（12）连接，所述高压水煤浆泵（12）与储浆罐（11）连接，所述超临界水氧化反应器（13）的顶部气体出口与CO₂分离器（15）相连；所述预热器（14）有2个接口，包括空气入口和空气出口，所述空气入口与外界大气连接，所述空气出口与超临界水氧化反应器（13）的一次风入口连接。

2.根据权利要求1所述的基于化学链燃烧耦合超临界水热反应的CO₂捕集系统，其特征在于：所述热解炉（3）和空气反应器（2）的上部通过一号传热墙（6）连接，所述一号传热墙（6）的厚度为3mm，四周用高温耐火砖密封。

3.根据权利要求1所述的基于化学链燃烧耦合超临界水热反应的CO₂捕集系统，其特征在于：所述热解炉（3）的四周墙身埋设有辅助电加热丝。

4.根据权利要求1所述的基于化学链燃烧耦合超临界水热反应的CO₂捕集系统，其特征在于：所述预热器（14）和超临界水氧化反应器（13）通过二号传热墙（16）连接，所述二号传热墙（16）的厚度为2mm，四周用耐火砖密封。

5.一种基于化学链燃烧耦合超临界水热反应的CO₂捕集系统的工作方法，其特征在于：使用如权利要求1～4任一项所述的基于化学链燃烧耦合超临界水热反应的CO₂捕集系统，所述工作方法具体如下：

1）化学链燃烧过程：

在惰性气氛下，煤粉进入热解炉（3），一方面接受来自空气反应器（2）通过一号传热墙（6）传导的热量，另一方面接受来自四周埋设的辅助电加热丝的加热，在这两部分热量的作用下，煤粉充分热解，热解产物包括气体产物与剩余固体残焦；

热解的气体产物通过燃料反应器（4）的底部燃料进口进入燃料反应器（4），与金属载氧体发生还原反应，生成的CO₂、H₂O通过顶部气体输出口输出，经过冷凝后纯净的CO₂进入CO₂储存装置（1），冷凝的水通过第一入水口进入储水罐（8）；而被还原后的金属载氧体则通过底部侧面的载氧体出口进入空气反应器（2），与通过底部空气入口进入的空气发生氧化反应，被氧化后的载氧体在烟气的携带下进入旋风分离器（5）；

载氧体与烟气在旋风分离器（5）中实现气固分离，分离后的载氧体通过旋风分离器（5）的底部料腿进入燃料反应器（4），从而完成金属载氧体的一次循环；

2）水煤浆制作过程：

热解后的剩余固体残焦进入磨煤设备（7），在焦炭环辊磨的作用下，粉末状的残焦从磨煤设备（7）输出，通过煤粉输入口进入混合罐（9），在搅拌器的作用下，与储水罐（8）输出的水预混合；残焦和水形成的胶状流体通过混合罐（9）的输出口进入胶体磨（10），在转齿和定齿的高速旋转下进一步混合均匀制成水煤浆，进入储浆罐（11）；

3）超临界水氧化反应过程：

高压水煤浆泵（12）将储浆罐（11）中的水煤浆加压至工作压力，打入超临界水氧化反应器（13），燃料与来自预热器（14）的一次风以及来自旋风分离器（5）的顶部气体出口的二次风依次发生反应，其中一次风是空气在预热器（14）中接受超临界水氧化反应器（13）通过二号传热墙（16）的传导热预热后形成；反应生成的烟气通过超临界水氧化反应器（13）顶部的气体出口输出到CO₂分离器（15），分离后纯净的CO₂进入CO₂储存装置（1），冷凝下的水进入储水罐（8）。