[发明专利]一种低能耗实现燃气机组热电冷三联产零碳排放的方法

权利要求书

1.一种低能耗实现燃气机组热电冷三联产零碳排放的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一.空气经压气机(1)压缩至指定压力后，送入燃气轮机(2)中，随后与喷入的天然气混合燃烧，产生高温高压的燃气推动叶轮旋转，带动发电机(3)发电；

步骤二.当燃气在燃气轮机内因膨胀做功温度降低至650～700℃时，将这部分仍然带有一定压力的燃气送入装有煅烧后的钙基吸收剂的碳酸化炉(4)中，此时在碳酸化炉中，煅烧后的钙基吸收剂中的主要成分CaO与燃气中的CO₂反应，生成CaCO₃，从而脱除了燃气中的CO₂；

步骤三.碳酸化后的钙基吸收剂经单向控制阀C(12)送入煅烧炉/燃料反应器(13)中煅烧再生，煅烧后的钙基吸收剂经单向控制阀D(14)重新回到碳酸化炉中，继续吸收燃气中的CO₂，实现一个完整的循环；多次循环后失活的钙基吸收剂从煅烧炉/燃料反应器的排渣口排出，同时添加适量新鲜的钙基吸收剂；

步骤四.经空气反应器(23)氧化生成的载氧体与天然气在煅烧炉/燃料反应器内无焰燃烧，提供煅烧钙基吸收剂所需的热量；在煅烧炉/燃料反应器内被还原的载氧体经单向控制阀F(22)重新回到空气反应器中，与空气发生氧化反应实现再生；再生后的载氧体经单向控制阀E(21)进入煅烧炉/燃料反应器中与天然气反应，继续为煅烧钙基吸收剂提供热量；多次循环后失活的载氧体从空气反应器的排渣口排出，同时添加适量新鲜的载氧体；

步骤五.煅烧钙基吸收剂时释放的CO₂和天然气无焰燃烧生成的CO₂经过热交换器C(15)放出热量后，依次进入压缩机A(16)、压缩机B(18)和压缩机C(20)进行多级压缩后储存；其中，热交换器D(17)、热交换器E(19)分别对前级压缩后的CO₂气流冷凝除水和降低温度；

步骤六.在碳酸化炉中脱除CO₂后的燃气继续送入膨胀机(5)内膨胀做功，带动步骤五中所提及的压缩机A(16)、压缩机B(18)和压缩机C(20)压缩CO₂气流；在膨胀机内做完功后的燃气送入余热锅炉(6)中加热水蒸气，回收余热后的燃气送入热交换器A(7)中，经冷凝除水后，热交换器A出口可以得到高浓度的N₂；

步骤七.余热锅炉产生的水蒸气一部分通过单向控制阀A(8)进入热交换器B(9)，经热交换器B调节温度后作为热源进行供暖，剩余的水蒸气通过单向控制阀B(10)送入吸收式制冷机组(11)，为工质再生提供热量。

2.根据权利要求1所述的一种低能耗实现燃气机组热电冷三联产零碳排放的方法，其特征在于，步骤二中钙基吸收剂为CaCO₃或以CaO/Ca(OH)₂/CaCO₃为主要成分的天然矿物或废弃物。

3.根据权利要求1所述的一种低能耗实现燃气机组热电冷三联产零碳排放的方法，其特征在于，步骤二中碳酸化炉中，反应温度为650～700℃，反应压力由进入碳酸化炉内的燃气的压力决定，燃气压力会随燃气轮机型号不同而有所区别，但高于常压。

4.根据权利要求1所述的一种低能耗实现燃气机组热电冷三联产零碳排放的方法，其特征在于，步骤三中煅烧钙基吸收剂所需要的温度为900～950℃，反应压力为常压。

5.根据权利要求1所述的一种低能耗实现燃气机组热电冷三联产零碳排放的方法，其特征在于，步骤三中钙基吸收剂在碳酸化炉和煅烧炉中的循环分别通过两级锁气系统实现。

6.根据权利要求1所述的一种低能耗实现燃气机组热电冷三联产零碳排放的方法，其特征在于，步骤四中载氧体是可以实现空气反应器和燃料反应器间氧转移的金属氧化物，主要包括镍基载氧体、铜基载氧体、锰基载氧体或铁基载氧体。

7.根据权利要求1所述的一种低能耗实现燃气机组热电冷三联产零碳排放的方法，其特征在于，步骤四中对于天然气无焰燃烧煅烧钙基吸收剂，采取间接传热，或采取直接传热；对于间接传热，采用套管炉，内部为煅烧炉，外部为燃料反应器，反之也可；对于直接传热，此时载氧体与钙基吸收剂间的密度差必须足够大，反应结束后两者利用密度差通过旋风分离器有效分离。

8.根据权利要求1所述的一种低能耗实现燃气机组热电冷三联产零碳排放的方法，其特征在于，步骤七中通过控制单向控制阀A和单向控制阀B的开度，从而控制制冷负荷和供暖负荷。