本发明专利技术公开了一种基于氨燃料化学链燃烧的超临界二氧化碳发电系统及方法，该系统包括空气入口三通阀、燃料入口三通阀、反应器A、反应器B、空气出口三通阀、燃料出口三通阀、工质入口三通阀、工质出口三通阀、透平、回热器、预冷器、压缩机和发电机。该系统利用化学链燃烧技术燃烧氨燃料，减少了二氧化碳和氮氧化物的排放，采用固定床反应器，相较于流化床化学链燃烧反应器，节省了床料流化所需的动力消耗，同时，减少了氧载体的磨损消耗。减少了氧载体的磨损消耗。减少了氧载体的磨损消耗。
【技术实现步骤摘要】
一种基于氨燃料化学链燃烧的超临界二氧化碳发电系统及方法
[0001]本专利技术涉及超临界二氧化碳发电领域，特别涉及一种基于氨燃料化学链燃烧的超临界二氧化碳发电系统。
技术介绍
[0002]氨作为一种富氢化合物，易于液化，便于储存，作为燃料时，还可以在氧气中燃烧或者与含氧化合物反应，生成氮气和水，无二氧化碳排放。化学链燃烧技术，实现了燃料和空气的非混合燃烧，以氧载体代替空气，在燃料反应器中，燃料与氧载体反应，完成燃料的氧化，被还原的氧载体返回到空气反应器，与空气进行氧化反应，实现氧载体的再生。化学链燃烧技术避免了燃料与空气的直接接触，可以显著减少传统燃烧方式下氮氧化物的生成，降低了氮氧化物的处理成本。
[0003]超临界二氧化碳具有能量密度大、传热效率高等特点，是环保、清洁的天然工质流体。以超临界二氧化碳为工质的发电技术也是目前国际上新型、高效的发电技术之一。
[0004]液氨作为我国大宗的化工产品，产量大，如果能够开发出一种基于氨燃料化学链燃烧的超临界二氧化碳发电系统，会大大降低二氧化碳排放和氮氧化物的排放。
[0005]现有技术中，二氧化碳和氮氧化物的排放较大，氧载体的磨损消耗较大。
技术实现思路
[0006]为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于氨燃料化学链燃烧的超临界二氧化碳发电系统及方法，利用化学链燃烧技术燃烧氨燃料发电，减少二氧化碳和氮氧化物的排放。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0008]一种基于氨燃料化学链燃烧的超临界二氧化碳发电系统，包括空气入口三通阀1、燃料入口三通阀2、反应器A 3、反应器B 4、空气出口三通阀5、燃料出口三通阀6、工质入口三通阀7、工质出口三通阀8、透平9、回热器10、预冷器11、压缩机12和发电机13；所述的空气入口三通阀1的两个出口与反应器A 3和反应器B 4的空气入口相连通，燃料入口三通阀2的两个出口与反应器A 3和反应器B 4的燃料入口相连通，反应器A 3和反应器B 4的空气出口与空气出口三通阀5相连通，反应器A 3和反应器B 4的燃料出口与燃料出口三通阀6相连通。反应器A 3和反应器B 4的壳程出口与工质出口三通阀8向连通，工质出口三通阀8的出口与透平9的入口相连通，透平9的出口与回热器10的热侧入口相连通，回热器10的热侧出口与预冷器11的热侧入口相连通，预冷器11的热侧出口与压缩机12的入口相连通，压缩机12的出口与回热器10的冷侧入口相连通，回热器10的冷侧出口与工质入口三通阀7相连通，工质入口三通阀7的出口与反应器A 3和反应器B 4的壳程入口相连通。
[0009]所述的反应器A 3和反应器B 4的管程中装载有氧载体。
[0010]所述的透平9与压缩机12通过联轴器联动，压缩机12与发电机13通过联轴器联动。
[0011]所述的反应器A 3和反应器B 4为管壳式。
[0012]一种基于氨燃料化学链燃烧的超临界二氧化碳发电方法，包括以下步骤；
[0013]调节空气入口三通阀1和空气出口三通阀5，使空气进入反应器A 3的管程，调节燃料入口三通阀2和燃料出口三通阀6，使燃料进入反应器B 4的管程，调节工质入口三通阀7和工质出口三通阀8，使工质进入反应器A 3的壳程。在反应器A 3管程中，空气中的氧气与还原态氧载体反应，还原态氧载体被氧化成氧载体，释放出热量，热量被反应器A 3的壳程的二氧化碳工质吸收，吸热后的二氧化碳进入透平9中做功，做功后的二氧化碳进入回热器10的热侧，与低温的二氧化碳工质换热后，进入预冷器11的热侧，与循环水换热，进一步降温，之后进入压缩机12加压，加压后的二氧化碳进入回热器10的冷侧，与高温的二氧化碳工质换热后，进入反应器A 3的壳程吸热，完成循环。在反应器B 4的管程中，氨燃料与氧载体反应，生成氮气和水蒸气，通过燃料出口三通阀6排出，管程中装载的氧载体被还原成还原态氧载体。
[0014]反应进行一段时间后，反应器A 3管程中的还原态氧载体被全部氧化成氧载体，反应器B 4的管程中的氧载体全部被还原为还原态氧载体，调节调节空气入口三通阀1和空气出口三通阀5使空气进入反应器B 4的管程，调节燃料入口三通阀2和燃料出口三通阀6，使燃料进入反应器A 3的管程，调节工质入口三通阀7和工质出口三通阀8，使工质进入反应器B 4的壳程。在反应器B 4管程中，空气中的氧气与还原态氧载体反应，还原态氧载体被氧化成氧载体，释放出热量，热量被反应器B 4的壳程的二氧化碳工质吸收。在反应器A 3的管程中，氨燃料与氧载体反应，生成氮气和水蒸气，通过燃料出口三通阀6排出，管程中装载的氧载体被还原成还原态氧载体。
[0015]透平9通过联轴器拖动压缩机12和发电机13转动。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]本专利技术所述的基于氨燃料化学链燃烧的超临界二氧化碳发电系统在具体工作时，利用化学链燃烧技术燃烧氨燃料，减少了二氧化碳和氮氧化物的排放。采用固定床反应器，相较于流化床化学链燃烧反应器，节省了床料流化所需的动力消耗，同时，减少了氧载体的磨损消耗。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的系统示意图。
[0019]其中，1为空气入口三通阀、2为燃料入口三通阀、3为反应器A、4为反应器B、5为空气出口三通阀、6为燃料出口三通阀、7为工质入口三通阀、8为工质出口三通阀、9为透平、10为回热器、11为预冷器、12为压缩机、13为发电机。
具体实施方式
[0020]下面结合实施例对本专利技术作进一步详细说明。
[0021]参考图1，本专利技术所述的基于氨燃料化学链燃烧的超临界二氧化碳发电系统，包括空气入口三通阀1、燃料入口三通阀2、反应器A 3、反应器B 4、空气出口三通阀5、燃料出口三通阀6、工质入口三通阀7、工质出口三通阀8、透平9、回热器10、预冷器11、压缩机12和发电机13。
[0022]空气入口三通阀1的两个出口与反应器A 3和反应器B 4的空气入口相连通，燃料入口三通阀2的两个出口与反应器A 3和反应器B 4的燃料入口相连通，反应器A 3和反应器B 4的空气出口与空气出口三通阀5相连通，反应器A 3和反应器B 4的燃料出口与燃料出口三通阀6相连通。反应器A 3和反应器B 4的壳程出口与工质出口三通阀8向连通，工质出口三通阀8的出口与透平9的入口相连通，透平9的出口与回热器10的热侧入口相连通，回热器10的热侧出口与预冷器11的热侧入口相连通，预冷器11的热侧出口与压缩机12的入口相连通，压缩机12的出口与回热器10的冷侧入口相连通，回热器10的冷侧出口与工质入口三通阀7相连通，工质入口三通阀7的出口与反应器A 3和反应器B 4的壳程入口相连通。
[0023]反应器A 3和反应器B 4的管程中装载有氧载体。
[0024]透平9与压缩机12通过联轴器联动，压缩机12与发电机13通过联轴器联动。
[0025]反应器A 3和反应器B 4为管壳式。
[0026]调节本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于氨燃料化学链燃烧的超临界二氧化碳发电系统，其特征在于，包括空气入口三通阀(1)，所述的空气入口三通阀(1)的两个出口与反应器A(3)和反应器B(4)的空气入口相连通，燃料入口三通阀(2)的两个出口与反应器A(3)和反应器B(4)的燃料入口相连通，反应器A(3)和反应器B(4)的空气出口与空气出口三通阀(5)相连通，反应器A(3)和反应器B(4)的燃料出口与燃料出口三通阀(6)相连通。反应器A(3)和反应器B(4)的壳程出口与工质出口三通阀(8)向连通，工质出口三通阀(8)的出口与透平(9)的入口相连通，透平(9)的出口与回热器(10)的热侧入口相连通，回热器(10)的热侧出口与预冷器(11)的热侧入口相连通，预冷器(11)的热侧出口与压缩机(12)...
【专利技术属性】
技术研发人员：张纯，吴家荣，吴帅帅，张一帆，李红智，姚明宇，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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