[发明专利]集成太阳能甲烷干式重整的富氧燃烧二氧化碳发电系统

权利要求书

1.一种集成太阳能甲烷干式重整的富氧燃烧二氧化碳发电系统，其特征在于，混合器(1)通过多流换热器(2)左侧换热管与太阳能重整反应器(3)连接，太阳能重整反应器(3)又通过多流换热器(2)中间换热管与合成气冷却器(4)连接；合成气冷却器(4)连接储气室(5)和合成气压缩机(6)；储气室(5)通过合成气压缩机(6)与燃烧室(9)连接；空气分离器(7)通过氧气压缩机(8)也与燃烧室(9)连接；燃烧室(9)与高压透平(10)、1号回热器(13)右侧回热管、2号回热器(14)右侧回热管、烟气冷却器(15)、高压酸液分离器(16)、二氧化碳压缩机(17)、2号回热器(14)左侧回热管、1号回热器(13)左侧回热管串联形成回路；二氧化碳压缩机(17)又连接二氧化碳储存室(18)，并通过多流换热器(2)右侧换热管连接于1号回热器(13)左侧回热管与2号回热器(14)左侧回热管的连接节点；1号回热器(13)右侧回热管与2号回热器(14)右侧回热管的连接节点与低压透平(11)、低压酸液分离器(19)、混合器(1)依次连接；高压透平(10)与低压透平(11)、发电机(12)串联；太阳能通过定日镜(20)投射到反射器(21)上，然后聚集到太阳能重整反应器(3)。

2.一种权利要求1所述的集成太阳能甲烷干式重整的富氧燃烧二氧化碳发电系统的发电方法，其特征在于，天然气通过混合器(1)与来自低压酸液分离器(19)的低压二氧化碳混合，天然气二氧化碳混合气体通过多流换热器(2)预加热，然后送至太阳能重整反应器(3)；天然气的主要成分甲烷与二氧化碳在太阳能重整反应器(3)内发生催化重整反应，产生的高温合成气依次通过多流换热器(2)、合成冷却器(4)冷却降温；冷却后的合成气一部分通入储气室(5)，其余通过合成气压缩机(6)加压送至燃烧室(9)；空气通过空气分离器(7)产生高纯度氧气，然后通过氧气压缩机(8)加压送至燃烧室(9)；高压合成气与高压氧气在燃烧室(9)燃烧，直接加热来自1号回热器(13)左侧回热管的超临界二氧化碳；燃烧室(9)产生的高温高压烟气通过高压透平(10)做功，产生的高温排气进入1号回热器(13)右侧回热管换热降温；1号回热器(13)右侧回热管出口的一部分烟气分离送至低压透平(11)做功，产生的低压低温排气通过低压酸液分离器(19)分离出酸液，低压酸液分离器(19)出口的高纯度低压二氧化碳送至混合器(1)与天然气混合；1号回热器(13)右侧回热管出口的其余烟气依次通过2号回热器(14)右侧回热管、烟气冷却器(15)冷却降温，然后通过高压酸液分离器(16)分离出酸液；高压酸液分离器(16)产生的高纯度二氧化碳通过二氧化碳压缩机(17)加压，形成的一部分超临界二氧化碳依次通过2号回热器(14)左侧回热管、1号回热器(13)左侧回热管预加热，然后送至燃烧室(9)，用于调节燃烧室温度；二氧化碳压缩机(17)出口的另一部分超临界二氧化碳通过多流换热器(2)加热，然后与2号回热器(14)左侧回热管出口超临界二氧化碳汇合，其余超临界二氧化碳作为燃烧产物储存在二氧化碳储存室(18)；高压透平(10)与低压透平(11)产生的轴功，通过发电机(12)发电做功；太阳辐射能依次通过定日镜(20)、反射器(21)聚集到太阳能重整反应器(3)，驱动天然气的主要成分甲烷与二氧化碳发生重整反应。

3.根据权利要求2所述的集成太阳能甲烷干式重整的富氧燃烧二氧化碳发电系统的发电方法，其特征在于，所述1号回热器(13)右侧回热管出口的一部分低压二氧化碳通过低压透平(11)做功，压力和温度分别降低至1atm和环境温度，回收二氧化碳的压力低压透平(11)产生的常压二氧化碳经低压酸液分离器(19)分离酸性气体和水分后，参与天然气主要成分甲烷的重整反应。

4.根据权利要求2所述的集成太阳能甲烷干式重整的富氧燃烧二氧化碳发电系统的发电方法，其特征在于，所述太阳能重整反应器(3)的反应温度为700-900℃，出口的高温合成气通过多流换热器(2)分别加热混合器(1)出口的天然气、二氧化碳的混合物和二氧化碳压缩机(17)出口的一部分超临界二氧化碳。