[发明专利]一种纯氧燃烧实现CO2捕集和水循环利用的方法及系统

权利要求书

1.一种纯氧燃烧实现CO₂捕集和水循环利用的系统，其特征在于：包括空气分离系统、增压燃烧及烟气换热系统、烟气净化压缩系统、水煤浆制备系统，其中：

所述空气分离系统包括依次相连的空气分离装置（1）和氧气压缩机（2）；

所述增压燃烧及烟气换热系统包括依次相连的增压锅炉（3）、辐射换热器（4）、对流换热器（5）；

所述烟气净化压缩系统包括依次相连的烟气冷凝器（6）、CO₂净化装置（7）、CO₂压缩机（8），所述烟气冷凝器（6）和CO₂净化装置（7）均连接冷凝水处理装置（14），冷凝水处理装置（14）连接有冷却塔（10）；

所述水煤浆制备系统包括依次相连的磨煤机（11）、搅拌池（12）、浆液泵（13）；

空气分离系统的氧气压缩机（2）连接增压燃烧及烟气换热系统的增压锅炉（3）；增压燃烧及烟气换热系统的对流换热器（5）连接烟气净化压缩系统的烟气冷凝器（6）；烟气净化压缩系统的冷凝水处理装置（14）连接水煤浆制备系统的搅拌池（12）；水煤浆制备系统的浆液泵（13）连接增压燃烧及烟气换热系统的增压锅炉（3）；

由于水煤浆燃料中含有大量的水分，且没有循环烟气，炉内的燃烧气氛实际上为O₂/H₂O/CO₂，主要反应方程式为：、、和；由于气体的可压缩性，使得烟气循环风机的耗能巨大，取消循环风机后，由气态CO₂在系统中的富集改为液态H₂O及元素H在系统中的富集，减少能耗。

2.如权利要求1所述的纯氧燃烧实现CO₂捕集和水循环利用的系统，其特征在于：所述增压锅炉（3）为增压流化床锅炉或其他形式的增压水煤浆锅炉。

3.如权利要求1所述的纯氧燃烧实现CO₂捕集和水循环利用的系统，其特征在于：所述CO₂净化装置（7）依次连接有两个CO₂压缩机（8），两个CO₂压缩机（8）之间接有中间冷却器（9）。

4.一种纯氧燃烧实现CO₂捕集和水循环利用的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、空气进入空气分离装置，生成较为纯净的氧气，氧气经氧气压缩机增压后送入增压锅炉；

步骤二、来自于水煤浆制备系统的水煤浆燃料与纯氧在增压锅炉内组织燃烧，生成的烟气经过辐射换热器与对流换热器换热后，进入烟气冷凝器，烟气经冷凝换热后释放出潜热，并产生部分凝结水；

由于水煤浆燃料中含有大量的水分，且没有循环烟气，炉内的燃烧气氛实际上为O₂/H₂O/CO₂，主要反应方程式为：、、和；由于气体的可压缩性，使得烟气循环风机的耗能巨大，取消循环风机后，由气态CO₂在系统中的富集改为液态H₂O及元素H在系统中的富集，减少能耗；

步骤三、经换热后的烟气进入CO₂净化装置，除去其中大部分的SO₂、NO_x等有害气体后进CO₂压缩机，生成较为纯净的液态CO₂；

步骤四、烟气冷凝器及CO₂净化装置所生成的凝结水经净化处理后，一部分进入水煤浆制备系统与破碎筛分好的煤粉及添加剂一起制备形成水煤浆燃料，再通过浆液泵打入炉内，另一部分凝结水做其他用途。

5.如权利要求4所述的纯氧燃烧实现CO₂捕集和水循环利用的方法，其特征在于：凝结水除用来制备水煤浆外，其余凝结水作为冷却塔的冷却水或锅炉补给水。