一种钙基碳捕集耦合热化学储能系统及方法与流程

本发明涉及燃煤发电与火电行业碳捕集，尤其涉及一种钙基碳捕集耦合热化学储能系统及方法。

背景技术：

1、日益增多的二氧化碳排放是造成全球变暖的主要原因。煤电二氧化碳排放量最大，同时煤电是最集中的二氧化碳固定排放源，因此被作为主要的二氧化碳减排目标。碳酸钙循环煅烧/碳酸化反应捕集二氧化碳技术由于采用廉价和资源丰富的石灰石、白云石等作为二氧化碳吸收剂，具有良好的技术经济性，从而近年来引起了世界各国学者的广泛关注。

2、钙基碳捕集技术应用于火电领域目前一种有效控制二氧化碳排放的技术，再此过程中，碳酸钙(碳酸钙)进入煅烧炉中进行煅烧，分解生成氧化钙和二氧化碳，而在该反应中所需热量由煤纯氧燃烧所产生的烟气供给，烟气在供热完成后经过供热后，需要对烟气中的二氧化碳再次进行捕集。而在从烟气冲捕集二氧化碳的过程中需要进行吸附、冷却、除水等更加繁琐的工艺步骤，这会大幅提高生产成本，且再此过程中，由于烟气需要对煅烧炉先进行加热然后才能使煅烧炉为碳酸钙分解进行供热，这会使得碳酸钙的高温分解速率有待提高。

3、针对上述问题，本技术提出一种钙基碳捕集耦合热化学储能系统及方法。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为达到上述目的，本发明提出了一种钙基碳捕集耦合热化学储能系统，包括烟道，所述烟道内壁固定设置有换热器，所述换热器内设置有二氧化碳换热介质，所述换热器连通至烟道外设置有用于导流换热介质的导热管，所述导热管连通有煅烧炉，所述煅烧炉内设置有碳酸钙，所述煅烧炉与所述换热器之间设置有用于导流二氧化碳至换热器的气体回流管道，所述气体回流管道上设置有分流器，所述分流器连通设置有二氧化碳捕集系统；所述煅烧炉连通设置有流化床，所述流化床与所述煅烧炉之间设置有碳酸钙回流管道，所述流化床连通有烟气管道。

3、本发明通过在烟道内设置换热器，可以实现在高纯度二氧化碳中接触式煅烧碳酸钙，使得碳酸钙与热源充分接触，提高煅烧炉内整体碳酸钙的反应速率，并可以将生成的无杂质的二氧化碳直接进行分流捕集，从而减少了碳捕集过程的步骤，减少了人力、物力和财力的投入，大幅减少了使用钙基碳捕集过程中的成本投入。

4、可选地，所述烟道设置为π型烟道的水平烟道。

5、进一步地，所述换热介质通入煅烧炉后与所述碳酸钙直接接触设置，以使换热介质与碳酸钙充分接触式煅烧。

6、进一步地，所述煅烧炉内设置有用于盛放碳酸钙的换热容器，所述换热容器内侧壁上设置有多组用于喷出换热介质的辅助喷头，且所述换热容器的底部设置有向换热容器顶部喷射换热介质的主喷头，所述换热容器底部对应所述主喷头周侧设置有若干排出口，所述排出口连通设置有第一固气分离装置，所述第一固气分离装置的气体出口与所述气体回流管道连通设置，所述第一固气分离装置的固体出口与所述流化床管道连通设置。

7、进一步地，所述换热容器内处于同一水平截面的所述辅助喷头设置方向沿同一水平圆周的切线方向设置。

8、进一步地，所述煅烧炉设置有用于使换热容器内保持真空度的空气抽离装置以及压力调节装置。

9、进一步地，所述换热器设置为陶瓷换热器或碳化硅换热器中的一种或多种组合。

10、进一步地，所述煅烧炉内设置有用于容纳碳酸钙的原料仓和用于接收氧化钙的生成物仓，所述原料仓与所述生成物仓之间设置有用于煅烧碳酸钙的换热管道，所述煅烧炉内设置有用于供换热管道换热的换热腔室，所述换热腔室与所述导热管连通设置。

11、进一步地，所述导热管直接与烟道连通设置，所述导热管内导流介质为烟气，所述煅烧炉上设置有用于排出换热管道内生成二氧化碳的二氧化碳排出口，所述二氧化碳排出口连通有二氧化碳捕集系统。

12、进一步地，所述煅烧炉内设置有用于保持换热管道内真空度的空气抽离装置以及压力调节装置，以使所述换热管道内保持有真空度。

13、进一步地，所述煅烧炉内设置有第一煅烧腔和第二煅烧腔，所述第一煅烧腔与所述导热管连通设置，第二煅烧腔与所述回流管道连通设置，且所述第一煅烧腔内与所述第二煅烧腔设置有连通管道，所述第一煅烧腔内碳酸钙与所述换热介质接触式煅烧设置，所述第二腔室内设置有若干与所述第一腔室连通设置的换热煅烧管道，所述第二腔室与所述烟道之间设置有引热管道，且第二煅烧腔内设置有与所述换热煅烧管道连通的收集腔。

14、进一步地，所述第一煅烧腔内设置有温度传感器，所述连通管道上设置有电磁阀，所述温度传感器与所述电磁阀均电连接同一控制器。

15、进一步地，所述煅烧炉内设置有用于保持第一煅烧腔以及换热煅烧管道内真空度的空气抽离装置以及压力调节装置，以使所述第一煅烧腔和换热煅烧管道内保持有真空度。

16、本发明还提供一种钙基碳捕集耦合热化学储能方法，包括如下步骤：

17、s1、在烟道内布置换热器，且在换热器内充入二氧化碳换热介质，使烟道内的高温烟气将换热器内的换热介质温度加热至煅烧炉内碳酸钙分解反应所需温度；

18、s2、将换热器内的换热介质通入煅烧炉内，使碳酸钙与换热介质进行接触式煅烧，生成氧化钙和二氧化碳；

19、s3、对煅烧炉内的生成物进行固气分流，将生成的二氧化碳以及换热介质的二氧化碳共同排出，并排出的二氧化碳进行部分分流捕集，剩余二氧化碳回流至换热器内；

20、s4、煅烧炉内生成的氧化钙通入流化床内，并向流化床内通入高温纯净烟气，使氧化钙与烟气中的二氧化碳反应生成碳酸钙，并将反应后的乏气与碳酸钙进行固气分离，碳酸钙导流至煅烧炉内，乏气排出。

21、进一步地，在s1中，换热器根据烟道内气量大小选择陶瓷换热器或碳化硅换热器。

22、进一步地，所述s3中，对排出的二氧化碳进行分流时，在保证回流至换热器内的二氧化碳量与换热器供给煅烧炉的二氧化碳量相同的前提下，对多余的二氧化碳进行分流捕集。

23、进一步地，所述s4中，通入流化床中的高温纯净烟气为经过多次杂质处理后的纯净烟气，且该纯净烟气中的二氧化碳含量浓度为15％。

24、进一步地，所述s4中，流化床内通过烟气供给600℃的初始反应温度，后续通过氧化钙与二氧化碳的反应本身产热可保持反应持续进行。

25、本发明还提供一种钙基碳捕集耦合热化学储能方法，包括如下步骤：

26、a1、在烟道内布置换热器，且在换热器内充入二氧化碳换热介质，使烟道内的高温烟气将换热器内的换热介质温度加热至煅烧炉内碳酸钙分解反应所需温度；

27、a2、将换热器内的换热介质通入煅烧炉内的第一煅烧腔，使第一煅烧腔内的碳酸钙与换热介质进行接触式煅烧，将碳酸钙温度加热煅烧至850℃，收集生成的二氧化碳气体；

28、a3、将经过第一煅烧腔煅烧加热的碳酸钙送入第二煅烧腔的换热煅烧管道，在第二煅烧腔内通过高温烟气对换热煅烧管道进行煅烧加热，换热煅烧管道内的碳酸钙以及氧化钙混合料经高温烟气煅烧，混合料完全被煅烧为氧化钙，并收集生成的二氧化碳气体；

29、a4、对煅烧炉内的a2、a3步骤的生成物进行固气分流，将生成的二氧化碳以及换热介质的二氧化碳共同排出，并排出的二氧化碳进行部分分流捕集，剩余二氧化碳回流至换热器内；

30、a5、煅烧炉内生成的氧化钙通入流化床内，并向流化床内通入高温纯净烟气，使氧化钙与烟气中的二氧化碳反应生成碳酸钙，并将反应后的乏气与碳酸钙进行固气分离，碳酸钙导流至煅烧炉内，乏气排出。

31、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。