[發明專利]一種化學鏈燃燒固體燃料的方法及其裝置

無效

• 申請號: 201210051649.7
• 申請日: 2012-03-02
• 公開（公告）號: CN102589147A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 陳時熠;向文國;薛志鵬
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: F24J1/00
• 分類號: F24J1/00
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本發明涉及一種化學鏈燃燒的方法和裝置，尤其涉及一種化學鏈燃燒固體燃料并分離CO₂的方法及其裝置。

背景技術

自從工業文明以來，地球大氣中的CO₂濃度由于人類的生產活動而急劇上升。CO₂作為一種典型的溫室氣體，直接導致溫室效應。隨著近年來全球氣候變化日益顯著，CO₂捕集與封存（CCS）技術成為當今能源和環境科學領域研究的熱點問題。化學鏈燃燒是20世紀80年代發展起來的一種CO₂分離捕集技術?；瘜W鏈燃燒過程在兩個反應器內完成，一個是空氣反應器，另一個是燃料反應器，在兩個反應器中循環的固體物質叫做載氧體。在空氣反應器中，低價態的載氧體被空氣中的氧氣氧化成為高價態，載氧體獲得氧；高價態的載氧體進入燃料反應器，在燃料反應器中被燃料氣體還原，即載氧體釋放氧，載氧體由高價態重新回到為低價態，燃料反應器的氣體產物為水蒸氣和CO₂，冷凝分離出其中的水后，得到純凈的CO₂，實現CO₂的分離；低價態的載氧體回到空氣反應器進行下次循環?；瘜W鏈燃燒總的反應仍為燃料在空氣中的燃燒反應，獲得與燃料在空氣中燃燒相等的熱量，但是經過這個循環，化學鏈燃燒過程實現了CO₂的內在分離而不需要額外的能耗。因此，化學鏈燃燒是一種具有前途的CO₂捕集技術并成為當今的研究熱點之一。

發明內容

本發明提供了一種化學鏈燃燒固體燃料的方法和裝置，本發明在實現固體燃料燃燒的同時能夠有效分離CO₂，具有減少溫室氣體排放的優點，本發明利用充分利用反應自身放熱，降低系統成本，提高可靠性。

本發明的技術方案如下：

一種化學鏈燃燒固體燃料的方法，將煤與水蒸氣通過氣化反應器下端的燃料水蒸氣入口加入氣化反應器中，氣化反應器的溫度控制在900-950℃，煤與水蒸氣發生氣化反應，生成含有主要成分為H₂、CO的合成氣；氣化過程產生的灰渣通過氣化反應器底部的排渣口排出；合成氣經過輸送管進入燃料反應器的底部；將低價態的載氧體Ni置于空氣反應器中，在空氣反應器底部中通入空氣，空氣反應器處于流態化，空氣反應器的溫度控制在900-950℃，Ni被空氣氧化，生成高價態的NiO，同時釋放出熱量，用于提供氣化反應器中的反應所需熱量；NiO被空氣提升至旋風分離器，氣固經過分離，分離后氣體從旋風分離器出口逸出，NiO通過旋風分離器下料管進入燃料反應器；來自氣化反應器的合成氣經過輸送管進入燃料反應器；燃料反應器處于鼓泡流態化，燃料反應器的溫度控制在850-900℃，來自氣化反應器的合成氣與高價態載氧體NiO發生反應，固體產物為Ni，氣體產物為CO₂與水蒸氣；CO₂與水蒸氣經過燃料反應器出口逸出，冷凝分離出其中的水后，得到純凈的CO₂，實現CO₂捕集；燃料反應器中的Ni經過溢流槽重新回到空氣反應器，從而使Ni實現循環利用。

本發明的裝置方案如下：

一種用于上述化學鏈燃燒固體燃料的方法的裝置，由空氣反應器、氣化反應器、旋風分離器、輸送管、燃料反應器、溢流槽以及旋風分離器下料管組成；氣化反應器置于空氣反應器內部；氣化反應器的頂端連接輸送管；輸送管連接燃料反應器底部；空氣反應器的上端與旋風分離器相連；旋風分離器的下端為旋風分離器下料管；旋風分離器下料管插入燃料反應器的內部；燃料反應器通過溢流槽與空氣反應器下端側相連；溢流槽的底部設有松動風口；氣化反應器的底部設有燃料水蒸氣入口與排渣口。

與現有技術相比，本發明具有如下優點：