CN114353063B - 一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统与工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于可再生能源耦合液态化学链燃烧的热电联产技术领域，具体公开一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统与工艺。一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统，包括可再生能源系统为液态化学链燃烧系统和载氧体再生系统提供热量；液态化学链燃烧系统用来发生化学链燃烧反应；载氧体再生系统是用氧化剂氧化载氧体实现载氧体的再生；发电系统用于将化学链燃烧系统反应产生的热量和气体产物携带的热量转化为电能；CO2分离与捕集系统用于去除水蒸气得到富集CO2。通过使用可再生能源系统为化学链燃烧系统和载氧体再生系统供能，可以实现系统运行过程中节能减排。

Description

一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统与工艺
技术领域
本发明属于可再生能源耦合液态化学链燃烧的热电联产技术领域，具体涉及一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统与工艺。
背景技术
作为能源大国，我国的能源结构为“富煤贫油少气”。我国煤炭的传统利用主要以燃烧为主，因此会出现能源利用效率较低、燃料燃烧不充分、回收和利用燃烧产物CO2等温室气体较难。碳基燃料的高效利用对实现双碳目标有着重要意义。化学链燃烧为传统碳基燃料提供了高效清洁的利用方式，可以避免碳基燃料传统转化过程带来的环境问题，而且还可以实现产物CO2原位捕集和能源高效清洁转化，是能源和环境领域崭新的发展方向。化学链燃烧反应在两个反应器中进行，空气反应器和燃料反应器，核心过程是利用氧载体从空气中捕获氧原子，循环到燃料反应器后向燃料反应提供氧，从而代替气化介质。化学链燃烧技术日益成熟，已经有多种载氧体被应用于化学链转化中去，包括氧化铜、氧化铁、氧化镍等。
但是传统的固态载氧体在中容易产生烧结现象，在化学链燃烧过程中由于固体输运会造成载氧体的磨损情况，同时燃料在化学链燃烧过程中产生的灰粉会沉积在固体载氧体颗粒表面影响氧载体的使用效果。载氧体在燃烧反应器和再生反应器之间的循环需要大量能耗。并且反应过程需要大量的热能，选用化石燃料驱动的电力系统供热的话会消耗很高的电量，且会造成污染物的排放，难以起到碳减排的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统与工艺。针对固态载氧体在化学链燃烧过程中存在的问题，提出使用液态载氧体的方法。即通过熔融金属氧化物代替原本的固态金属氧化物颗粒作为液态氧载体。目前研究较多的液态载氧体包括锑/氧化锑、铋/氧化铋、铅/氧化铅以及铟/氧化铟等体系，铟/氧化铟等体系比较特殊，是浆料系统。通过设计液态化学链工艺流程、优化反应器结构提高可再生能源利用效率、载氧体使用寿命以及降低化学链燃烧的工艺能耗，同时实现二氧化碳的高效捕集。将可再生能源技术与液态化学链燃烧相结合的热电联产技术可以实现高效的碳减排碳中和，对实现双碳目标有着突出意义。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统，包括可再生能源系统、液态化学链燃烧系统、载氧体再生系统、发电系统和CO2分离与捕集系统；
所述可再生能源系统连接液态化学链燃烧系统和载氧体再生系统；
所述发电系统连接液态化学链燃烧系统；
所述CO2分离与捕集系统连接所述发电系统。
本发明的进一步改进在于：所述可再生能源系统为太阳能集热器，所述液态化学链燃烧系统为燃烧反应器，所述载氧体再生系统为载氧体再生反应器，所述发电系统包括汽轮机；所述液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统还包括空气换热器和压缩机；
太阳能集热器将能量传递给燃烧反应器和载氧体再生反应器，燃烧反应器和载氧体再生反应器耦合；
燃烧反应器燃料入口与燃料管道相连，燃烧反应器的产物出口与汽轮机入口相连，压缩机的入口连通大气，压缩机出口与空气换热器第一换热通道入口相连，空气换热器的第二换热通道入口与载氧体再生反应器的气体出口相连，空气换热器第一换热通道出口与载氧体再生反应器的气体入口相连，空气换热器第二换热通道出口连通大气。
本发明的进一步改进在于：所述燃烧反应器和载氧体再生反应器相互耦合采用载氧体固定的外循环结构，所述载氧体固定的外循环结构包括两个控制阀门和两个反应器，所述控制阀门分别为第一控制阀门和第二控制阀门；所述反应器分别为第一反应器和第二反应器；第二控制阀门同时连接燃料管道出口、第二反应器入口、第一反应器入口和空气换热器第一换热通道出口，第一控制阀门同时连接第一反应器出口、空气换热器第二换热通道入口、第二反应器出口和汽轮机入口。
本发明的进一步改进在于：所述燃烧反应器和载氧体再生反应器相互耦合采用内循环的整体式流化床反应结构，所述内循环的整体式流化床反应结构包括一个整体式反应器，所述整体式反应器为圆柱体，包括第一反应室和第二反应室，第一反应室为圆柱体，设置在整体式反应器中心，第二反应室为环绕第一反应室的圆环柱体，第一反应室底部与第二反应室底部之间设有通道，第一反应室底部入口与空气换热器第一出口相连，所述第一反应室顶部出口与空气换热器第二换热通道入口相连，第二反应室的顶部出口与汽轮机入口相连，第二反应室的底部入口与燃料管道相连。
本发明的进一步改进在于：所述燃烧反应器和载氧体再生反应器相互耦合采用内循环的整体式流化床反应结构，所述内循环的整体式流化床反应结构包括一个整体式反应器，所述整体式反应器为立方体，包括一个第一反应室和两个第二反应室，所述第一反应室和第二反应室都为立方体，所述第一反应室设置在整体式反应器中心，两侧各设置一个第二反应室，第一反应室和两个第二反应室的下部连通，第一反应室的顶部出口与空气换热器第二换热通道入口相连，所述第一反应室的底部入口与空气换热器的第一换热通道出口相连，两个第二反应室的顶部出口都与汽轮机的入口相连，两个第二反应室的底部入口都与燃料管道相连。
本发明的进一步改进在于：所述第一反应室和第二反应室顶部之间设有液体分布器，所述液体分布器与两反应室壁之间夹角为45°-80°，液体分布器上均匀设有若干的导流槽和孔道。
一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集工艺，包括以下步骤：
进行反应，将燃料充入燃烧反应器与氧化态的液态载氧体发生化学链燃烧反应；同时将空气经过空气换热器预热进入载氧体再生反应器与还原态的液态载氧体发生再生反应；
发电及碳捕捉，将燃烧反应器内产生的高温气体产物通入汽轮机，汽轮机吸收热能并发电，气体产物中的水蒸气被冷凝，得到富集二氧化碳；载氧体再生反应器通过空气换热器排出贫氧空气；
将燃烧反应器反应后生成的还原态载氧体与载氧体再生反应器反应后生成的氧化态载氧体互换，重复进行反应与发电及碳捕捉步骤。
一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集工艺，采用载氧体固定的外循环结构时，包括以下步骤：
在第一反应器内加入还原态的液态载氧体，第二反应器内加入氧化态的液态载氧体，燃料供给给第二反应器，第二反应器出口和汽轮机入口相连，第一反应器出口和入口均与空气换热器相连，第一反应器发生液态载氧体的再生反应，第二反应器发生燃料的化学链燃烧反应；
当第一反应器的还原态液态载氧体被完全氧化为氧化态，第二反应器的氧化态液体载氧体被完全还原为还原态时，第二反应器内生成的高温气体产物经过汽轮机，将热量用于发电，同时将气体产物中的水蒸气冷凝，得到富集CO2；
第一控制阀门和第二控制阀门自动调节，使第一反应器入口与燃料管道相连，出口与汽轮机相连，第二反应器出口和入口均与空气换热器相连，第二反应器发生液态载氧体的再生反应，第一反应器发生燃料的化学链燃烧反应；
当第二反应器的还原态液态载氧体被完全氧化为氧化态，第一反应器的氧化态液体载氧体被完全还原为还原态时，第一反应器内生成的高温气体产物经过汽轮机，将热量用于发电，同时将气体产物中的水蒸气冷凝，得到富集CO2；
重复上述步骤，实现液态化学链燃烧热电联产及碳捕集。
一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集工艺，采用整体式流化床反应结构时，包括以下步骤：
将空气通入第一反应室，空气与从第二反应室底部通道流入第一反应室的还原态的液态载氧体发生再生反应，生成氧化态的液态载氧体；
氧化态的液态载氧体在气体流动的作用下提升到第一反应室的顶部，通过液体分布器进入第二反应室，与通入第二反应室的燃料发生液态化学链的燃烧反应，生成还原态的液态载氧体；
重复上述步骤，实现液态化学链燃烧热电联产及碳捕集。
本发明的进一步改进在于：采用整体式流化床反应结构时，包括以下步骤：
将空气通入第一反应室，空气与从第二反应室底部通道流入第一反应室的还原态的液态载氧体发生再生反应，生成氧化态的液态载氧体；
氧化态的液态载氧体在气体流动的作用下提升到第一反应室的顶部，通过液体分布器进入第二反应室，与通入第二反应室的燃料发生液态化学链的燃烧反应，生成还原态的液态载氧体；
重复上述步骤，实现液态化学链燃烧热电联产及碳捕集。
本发明的进一步改进在于：所述液态载氧体为低熔点的纯组分体系、混合载氧体体系、浆料体系和复杂体系四种中的一种；
所述低熔点的纯组分体系液态载氧体为铋与氧化铋混合物、锑与化锑混合物或铅与氧化铅混合物三种液态载氧体中的一种；
所述混合载氧体体系液态载氧体为铋与氧化铋混合物、锑与氧化锑混合物或铅与氧化铅混合物三种中任意两到三种按任意比例混合的液态载氧体；
所述浆料体系载氧体为铟与氧化铟混合物；
所述复杂体系载氧体由低熔点的纯组分体系液态载氧体、混合载氧体体系液态载氧体或浆料体系载氧体掺杂有催化作用的金属及金属氧化物形成，所述金属及金属氧化物包括Cu与CuO混合物、Fe与Fe2O3混合物、Ni与NiO混合物中的一种或多种，所述金属及金属氧化物占整个液态载氧体的质量分数为5-30％。
与现有技术相比，本发明至少包括以下优点：
1、通过使用可再生能源系统为化学链燃烧系统和载氧体再生系统供能，在系统运行过程中，无需外加热源，节约能源。
2、通过太阳能集热器作为可再生能源系统，太阳能热化学储能的储能密度高、能量品质好且热化学储能可以在环境温下长期无热损。
3、通过设置预热器，可以将燃料提前加热在送入燃烧反应器中，提高反应的速率。
4、通过设置液体分布器，使氧化态的液态载氧体可以在重力的作用下均匀下落，从而充分的与底部进入的燃料混合，提高反应效率。
5、通过使用液态金属氧化物作为碳基燃料的液态载氧体可以避免载氧体的烧结磨损现象，延长使用寿命。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
图1为本发明种一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统与工艺的系统框图；
图2为本发明一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统与工艺的系统连接示意图；
图3为本发明一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统载氧体固定的外循环模式的反应器结构示意图；
图4为本发明一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统内循环的整体式流化床反应结构中的圆柱体结构的主视图；
图5为本发明一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统内循环的整体式流化床反应结构中的圆柱体结构的三维结构剖面图；
图6为本发明一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统内循环的整体式流化床反应结构中的立方体结构的主视图；
图7为本发明一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统内循环的整体式流化床反应结构中的立方体结构的三维结构剖面图；
图8为本发明一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统中液体分布器的结构示意图；
图中：1、太阳能集热器；2、燃烧反应器；3、载氧体再生反应器；4、空气换热器；5、汽轮机；6、压缩机；7、干燥器；8、第一反应器；9、第二反应器；10、第一控制阀门；11、第二控制阀门；12、整体式反应器；13、第一反应室；14、第二反应室；15、液体分布器；16、保温层；17、预热器。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本发明所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
如图1和图2所示，一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统与工艺，包括：可再生能源系统，燃料燃烧系统、载氧体再生系统、发电系统和CO2分离与捕集系统。
可再生能源系统用于给燃料燃烧系统、载氧体再生系统功能和发电系统，在本实施例中为太阳能集热器1；
燃料燃烧系统为燃烧反应器2；
载氧体再生系统为载氧体再生反应器3；
CO2分离与捕集系统与发电系统耦合，通过汽轮机5将气体产物的热量吸收用于发电，同时使气体产物中的水蒸气冷凝，得到富集二氧化碳。
一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统，还包括：空气换热器4、压缩机6、干燥器7、保温层16和预热器17、可再生能源系统将能量传递给燃烧反应器2和载氧体再生反应器3，燃烧反应器2和载氧体再生反应器3耦合，燃料通过预热器16进入燃烧反应器2，预热器17用于给燃料预热，预热过程中的能量消耗由可再生能源系统提供，化学链燃烧产生的热量被包裹在燃烧反应器2和载氧体再生反应器3外侧的保温层16吸收，被吸收的热量传递给汽轮机5用于发电，燃烧反应器2中产生的高温气体参悟进入汽轮机中进行发电，气体产物中的水蒸气被冷凝，同时获得富集CO2，载氧体再生反应器3流出液态金属氧化物给燃烧反应器2，燃烧反应器2流出液态金属给载氧体再生反应器3，空气通过干燥器7干燥后进入压缩机6，压缩机6出气口与空气换热器4第一换热通道入口相连，空气换热器4的第二入口与载氧体再生反应器3气体出口相连，空气换热器4第一出口与载氧体再生反应器3气体入口相连，空气换热器4第二出口排出贫氧空气。
太阳能集热器由低聚光比的抛物槽式集热器和载氧体蓄热器组成，为系统提供主要热量，热量用来将固态载氧体液化、为反应器提供热量、为原料提供预热能量等。
贫氧空气包括N2。
燃烧反应器2和载氧体再生反应器3耦合有两种结构，一种为载氧体固定的外循环结构和内循环的整体式流化床反应结构。
太阳能集热器1，可替换为风能、潮汐能、地热能等可再生能源采集器。
载氧体固定的外循环结构和内循环的整体式流化床反应结构两种结构的外侧均设置有熔融盐保温套管。
一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集工艺，包括以下步骤：
进行反应，将燃料经过可再生能源系统预热充入燃烧反应器2与氧化态的液态载氧体发生液态化学链重整反应；同时将空气经过空气换热器4预热进入载氧体再生反应器3与还原态的液态载氧体发生再生反应；
发电及碳捕捉，将燃烧反应器2内产生的高温气体产物通入汽轮机5，汽轮机5吸收热能并发电，气体产物中的水蒸气被冷凝，得到富集二氧化碳；载氧体再生反应器3通过空气换热器4排出贫氧空气；
将燃烧反应器2反应后生成的还原态载氧体与载氧体再生反应器3反应后生成的氧化态载氧体互换，重复进行反应与发电及碳捕捉步骤。
液态载氧体为低熔点的纯组分体系、混合载氧体体系、浆料体系和复杂体系四种中的一种；
低熔点的纯组分体系液态载氧体为铋与氧化铋混合物、锑与化锑混合物或铅与氧化铅混合物三种液态载氧体中的一种；
混合载氧体体系液态载氧体为铋与氧化铋混合物、锑与氧化锑混合物或铅与氧化铅混合物三种中任意两到三种按任意比例混合的液态载氧体；
浆料体系载氧体为铟与氧化铟混合物；
复杂体系载氧体由低熔点的纯组分体系液态载氧体、混合载氧体体系液态载氧体或浆料体系载氧体掺杂有催化作用的金属及金属氧化物形成，金属及金属氧化物包括Cu与CuO混合物、Fe与Fe2O3混合物、Ni与NiO混合物中的一种或多种，金属及金属氧化物占整个液态载氧体的质量分数为5-30％。
实施例1
如图2和图3所示，一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统与工艺，其燃烧反应器2和载氧体再生反应器3耦合采用载氧体固定的外循环结构，载氧体固定的外循环结构包括：
两个或两个以上偶数个反应器和两个阀门，反应器高度是底面直径的1-2倍；
本实施例以两个反应器为例，分别为第一反应器8和第二反应器9，阀门为可自动切换的四通阀门，分别是第一控制阀门10和第二控制阀门11；
选择天然气为碳基燃料，氧化铋为液体载氧体，反应时载氧体固定在第一反应器8和第二反应器9中，一个为氧化态的载氧体氧化铋，另一个为还原态的载氧体金属铋。反应器温度控制为900℃，选择空气为载氧体再生的气化剂。熔融盐为碳酸钠和碳酸钾的二元混合物，度范围800-1300℃。
系统工作前，所第一述反应器8装载还原态的液态载氧体，第二控制阀门11将燃料管道与第二反应器9入口连接，将第一反应器8的入口与空气换热器4出口相连，第一控制阀门10将第一反应器8的出口连接到空气换热器4入口，将第二反应器9出口与汽轮机5入口相连。第二反应器9装载氧化态的液态载氧体，系统工作时，第一反应器8发生载氧体的再生反应，第二反应器9发生碳基燃料的与载氧体的完全氧化反应生成气态高温二氧化碳和水。
系统工作一定时间后，第一反应器8的还原态液态载氧体被完全氧化为氧化态、第二反应器9的氧化态液体载氧体被完全还原为还原态，切换第一控制阀门10和第二控制阀门11使第一反应器8的入口与碳基燃料相连，第二反应器8的出口与汽轮机5的入口相连，使第二反应器9的入口与压缩机出口相连，第二反应器9的出口通向换热器。
化学链燃烧产生的高温尾气，主要包括二氧化碳和水蒸气，被送入汽轮机5进行发电，同时水蒸气被冷凝，实现二氧化碳的富集与捕集。
化学链燃烧产生热量被保温层16吸收并运输至汽轮机进行发电。
实施例2
如图2和图4所示，本发明提供一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统与工艺，包括：
一个整体式反应器12，所述整体式反应器12为圆柱体结构，所述圆柱体结构反应器包括第一反应室13和第二反应室14。所述反应室高度:宽度:长度为1～2:1:1。第一反应室13为圆柱体，设置在整体式反应器12中心，第一反应室13的入口与空气换热器4出口相连，第一反应室13的出口通过空气换热器排出贫氧气体。第二反应室14为环绕第一反应室13的圆环体，第二反应室14的入口与燃料管道相连，第二反应室14的出口与汽轮机5的入口相连。所述圆柱体结构反应器包括第一反应室13和第二反应室14。所述第二反应室14为包裹第一反应室13外侧的环形反应器，第一反应室13和第二反应室14相邻面底部设有通道，整体式反应器12被保温层16包裹，保温层16包括两个熔融盐进口和两个熔融盐出口。
如图4、图5和图8所示，第二反应室14顶部设置液体分布器15，液体分布器15与竖直壁面夹角范围为45～80°，设在第一反应室13的外壁顶部和第二反应室14的内壁顶部，液体分布器15设置导流槽及液体流动孔道使液态载氧体均匀流入第二反应室14。导流槽和孔道数量一一对应。系统工作时，空气进入的第一反应室13与第二反应室14底部流入的还原态液体载氧体发生载氧体的再生反应，同时通过气体流动将液态载氧体提升到顶部，并使液体载氧体沿着反应器倾斜壁面流入第二反应室14。氧化态的载氧体进入第二反应室14后通过液体分布器15在重力的作用下均匀下落，与从底部进入的碳基燃料充分混合并发生燃烧反应。载氧体被还原进入底部流入第一反应室13进行再生，第二反应室14的出口与汽轮机5的入口相连。
选择木质素为碳基燃料。氧化锑为液体载氧体，反应时液态载氧体氧化锑在反应室内循环流动。反应器温度控制为900℃，选择空气为载氧体再生的气化剂。熔融盐为碳酸钠和碳酸钾的二元混合物，度范围800-1300℃。
系统工作时，空气进入的第一反应室13与从第二反应室14底部流入的还原态液体载氧体发生载氧体的再生反应，同时通过气体流动将液态载氧体提升到顶部，并使液体载氧体沿着反应器避免流入第二反应室14。氧化态的载氧体进入第二反应室14后通过液体分布器15在重力的作用下均匀下落，与从底部进入的碳基燃料充分混合并发生完全氧化反应。载氧体被还原进入底部流入第一反应室13进行再生，第二反应室14的出口与汽轮机的入口相连。
化学链燃烧产生的高温尾气(二氧化碳和水蒸气)被送入汽轮机进行发电，同时水蒸气被冷凝，实现二氧化碳的富集与捕集。
化学链燃烧产生热量被熔融盐吸收并运输至汽轮机进行发电。
实施例3：
请参阅图6、图7和图8所示，本发明提供一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统与工艺，包括以下内容：
与实施例3所述一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统中的整体式反应器12形状从圆柱体改成立方体，第一反应室13从圆柱体变为立方体，第二反应室14从一个包裹第一反应室13的圆环变为设置在第一反应室13相邻两侧的两个立方体。
选择纤维素为碳基燃料，从反应器的侧面进入燃烧反应器。氧化铟浆料体系为液体载氧体，反应时液态载氧体在反应室内循环流动。反应器温度控制为900℃，选择空气为载氧体再生的气化剂。熔融盐为碳酸钠和碳酸钾的二元混合物，度范围800-1300℃。
系统工作时，空气进入的第一反应室13与从第二反应室14反应室底部流入的还原态液体载氧体发生载氧体的再生反应，同时通过气体流动将液态载氧体提升到顶部，并使液体载氧体沿着反应器避免流入第二反应室。氧化态的载氧体进入第二反应室14后通过液体分布器15在重力的作用下均匀下落，与从底部进入的碳基燃料充分混合并发生完全氧化反应。载氧体被还原进入底部流入第一反应室13进行再生，第二反应室的出口与汽轮机5的入口相连。
化学链燃烧产生的高温尾气(二氧化碳和水蒸气)被送入汽轮机5进行发电，同时水蒸气被冷凝，实现二氧化碳的富集与捕集。
化学链燃烧产生热量被保温层16内的熔融盐吸收并运输至汽轮机5进行发电。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统，其特征在于，包括可再生能源系统、液态化学链燃烧系统、载氧体再生系统、发电系统和CO2分离与捕集系统；
所述可再生能源系统连接液态化学链燃烧系统和载氧体再生系统；
所述发电系统连接液态化学链燃烧系统；
所述CO2分离与捕集系统连接所述发电系统；
所述可再生能源系统为太阳能集热器(1)，所述液态化学链燃烧系统为燃烧反应器(2)，所述载氧体再生系统为载氧体再生反应器(3)，所述发电系统包括汽轮机(5)；所述液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统还包括空气换热器(4)和压缩机(6)；
太阳能集热器(1)连接燃烧反应器(2)和载氧体再生反应器(3)，用于向燃烧反应器(2)和载氧体再生反应器(3)提供能量；
燃烧反应器(2)和载氧体再生反应器(3)耦合；
燃烧反应器(2)燃料入口与燃料管道相连，燃烧反应器(2)的产物出口与汽轮机(5)入口相连，压缩机(6)的入口连通大气，压缩机(6)出口与空气换热器(4)第一换热通道入口相连，空气换热器(4)的第二换热通道入口与载氧体再生反应器(3)的气体出口相连，空气换热器(4)第一换热通道出口与载氧体再生反应器(3)的气体入口相连，空气换热器(4)第二换热通道出口连通大气；
所述燃烧反应器(2)和载氧体再生反应器(3)中载氧体为液态载氧体；
所述燃烧反应器(2)和载氧体再生反应器(3)相互耦合采用内循环的整体式流化床反应结构，所述内循环的整体式流化床反应结构包括一个整体式反应器(12)，所述整体式反应器(12)为圆柱体，包括第一反应室(13)和第二反应室(14)，第一反应室(13)为圆柱体，设置在整体式反应器(12)中心，第二反应室(14)为环绕第一反应室(13)的圆环柱体，第一反应室(13)底部与第二反应室(14)底部之间设有通道，第一反应室(13)底部入口与空气换热器(4)的第一换热通道出口相连，所述第一反应室(13)顶部出口与空气换热器(4)第二换热通道入口相连，第二反应室(14)的顶部出口与汽轮机(5)入口相连，第二反应室(14)的底部入口与燃料管道相连；
所述第一反应室(13)和第二反应室(14)顶部之间设有液体分布器(15)，所述液体分布器(15)与两反应室壁之间夹角为45°-80°，液体分布器(15)上均匀设有若干的导流槽和孔道；
工作时，空气进入第一反应室(13)与从第二反应室(14)底部流入的还原态液体载氧体发生载氧体的再生反应，同时通过气体流动将液态载氧体提升到顶部，并使液体载氧体沿着反应器壁面流入第二反应室(14)。
2.根据权利要求1所述的一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统，其特征在于，所述燃烧反应器(2)和载氧体再生反应器(3)相互耦合采用内循环的整体式流化床反应结构，所述内循环的整体式流化床反应结构包括一个整体式反应器(12)，所述整体式反应器(12)为立方体，包括一个第一反应室(13)和两个第二反应室(14)，所述第一反应室(13)和第二反应室(14)都为立方体，所述第一反应室(13)设置在整体式反应器(12)中心，两侧各设置一个第二反应室(14)，第一反应室(13)和两个第二反应室(14)的下部连通，第一反应室(13)的顶部出口与空气换热器(4)第二换热通道入口相连，所述第一反应室(13)的底部入口与空气换热器(4)的第二换热通道出口相连，两个第二反应室(14)的顶部出口都与汽轮机(5)的入口相连，两个第二反应室(14)的底部入口都与燃料管道相连。
3.根据权利要求1所述的一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统，其特征在于，所述燃烧反应器(2)和载氧体再生反应器(3)相互耦合采用载氧体固定的外循环结构，所述载氧体固定的外循环结构包括两个控制阀门和两个反应器，所述控制阀门分别为第一控制阀门(10)和第二控制阀门(11)；所述反应器分别为第一反应器(8)和第二反应器(9)；第二控制阀门(11)同时连接燃料管道出口、第二反应器(9)入口、第一反应器(8)入口和空气换热器(4)第一换热通道出口，第一控制阀门(10)同时连接第一反应器(8)出口、空气换热器(4)第二换热通道入口、第二反应器(9)出口和汽轮机(5)入口。
4.一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集工艺，其特征在于，基于权利要求1-3中任一项所述的一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统，包括以下步骤：
进行反应，将燃料充入燃烧反应器(2)与氧化态的液态载氧体发生化学链燃烧反应；同时将空气经过空气换热器(4)预热进入载氧体再生反应器(3)与还原态的液态载氧体发生再生反应；
发电及碳捕集，将燃烧反应器(2)内产生的高温气体产物通入汽轮机(5)，汽轮机(5)吸收热能并发电，气体产物中的水蒸气被冷凝，得到富集二氧化碳；载氧体再生反应器(3)通过空气换热器(4)排出贫氧空气；
将燃烧反应器(2)反应后生成的还原态载氧体与载氧体再生反应器(3)反应后生成的氧化态载氧体互换，重复进行反应与发电及碳捕捉步骤。
5.一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集工艺，其特征在于，基于权利要求3中所述的一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统，包括以下步骤：
在第一反应器(8)内加入还原态的液态载氧体，第二反应器(9)内加入氧化态的液态载氧体，燃料供给给第二反应器(9)，第二反应器(9)出口和汽轮机(5)入口相连，第一反应器(8)出口和入口均与空气换热器(4)相连，第一反应器(8)发生液态载氧体的再生反应，第二反应器(9)发生燃料的化学链燃烧反应；
当第一反应器(8)的还原态液态载氧体被完全氧化为氧化态，第二反应器(9)的氧化态液体载氧体被完全还原为还原态时，第二反应器(9)内生成的高温气体产物经过汽轮机(5)，将热量用于发电，同时将气体产物中的水蒸气冷凝，得到富集CO2；
第一控制阀门(10)和第二控制阀门(11)自动调节，使第一反应器(8)入口与燃料管道相连，出口与汽轮机(5)相连，第二反应器(9)出口和入口均与空气换热器(4)相连，第二反应器(9)发生液态载氧体的再生反应，第一反应器(8)发生燃料的化学链燃烧反应；
当第二反应器(9)的还原态液态载氧体被完全氧化为氧化态，第一反应器(8)的氧化态液体载氧体被完全还原为还原态时，第一反应器(8)内生成的高温气体产物经过汽轮机(5)，将热量用于发电，同时将气体产物中的水蒸气冷凝，得到富集CO2；
重复上述步骤，实现液态化学链燃烧热电联产及碳捕集。
6.一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集工艺，其特征在于，基于权利要求1或2中任一项所述的一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集系统，包括以下步骤：
将空气通入第一反应室(13)，空气与从第二反应室(14)底部通道流入第一反应室(13)的还原态的液态载氧体发生再生反应，生成氧化态的液态载氧体；
氧化态的液态载氧体在气体流动的作用下提升到第一反应室(13)的顶部，通过液体分布器(15)进入第二反应室(14)，与通入第二反应室(14)的燃料发生液态化学链的燃烧反应，生成还原态的液态载氧体；
重复上述步骤，实现液态化学链燃烧热电联产及碳捕集。
7.根据权利要求5或6任一项所述的一种液态化学链燃烧热电联产及碳捕集工艺，其特征在于，所述液态载氧体为低熔点的纯组分体系、混合载氧体体系、浆料体系和复杂体系四种中的一种；
所述低熔点的纯组分体系液态载氧体为铋与氧化铋混合物、锑与化锑混合物或铅与氧化铅混合物三种液态载氧体中的一种；
所述混合载氧体体系液态载氧体为铋与氧化铋混合物、锑与氧化锑混合物或铅与氧化铅混合物三种中任意两到三种按任意比例混合的液态载氧体；
所述浆料体系载氧体为铟与氧化铟混合物；
所述复杂体系载氧体由低熔点的纯组分体系液态载氧体、混合载氧体体系液态载氧体或浆料体系载氧体掺杂有催化作用的金属及金属氧化物形成，所述金属及金属氧化物包括Cu与CuO混合物、Fe与Fe2O3混合物、Ni与NiO混合物中的一种或多种，所述金属及金属氧化物占整个液态载氧体的质量分数为5-30％。
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