[發明專利]一種基于固體燃料的化學鏈燃燒裝置及其使用方法

無效

• 申請號: 201210315924.1
• 申請日: 2012-08-30
• 公開（公告）號: CN102798222A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 熊杰;馬勝;烏曉江;倪建軍;閆凱
• 申請（專利權）人: 上海鍋爐廠有限公司
• 主分類號: F24J1/00
• 分類號: F24J1/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

技術領域

本發明涉及一種基于固體燃料的化學鏈燃燒裝置及其使用方法，屬于化學鏈系統技術領域。

背景技術

化學鏈燃燒(Chemical?looping?combustion)技術是一種革命性的新型燃燒方式，它將傳統的一步燃燒反應分解為兩步分別在燃料反應器和空氣反應器中進行，通過中間循環氧載體(通常為金屬氧化物)將空氣中的氧提供給燃料。在傳統燃燒反應中，因為N₂的稀釋，煙氣中CO₂濃度僅13％左右，需要消耗大量的能量才能將其捕集；而在化學鏈燃燒過程中，燃料和空氣是隔離的，因此在燃料反應器中產生的煙氣不會被空氣中的N₂稀釋，其主要成分為CO₂和H₂O，經過簡單的冷凝就可以得到高純度的CO₂以便利用或封存。同時，它還能有效抑制其他污染物的產生，而且，因為能量的梯級利用，化學鏈燃燒方式可以提高系統的熱效率。因此，化學鏈燃燒技術是一種高效、清潔的燃燒方式，目前也是國內外研究的熱點方向。

化學鏈燃燒技術的燃料適應性很強，氣體、液體、固體燃料均能適用。而針對不同燃料形式、氧載體類型的反應器設計一直是化學鏈技術研究領域的一項重要工作。2000年以前，化學鏈技術的相關研究主要集中在使用氣體燃料方面，2000年后，各國研究者才逐漸開發燃用固體燃料(主要是煤、石油焦等)的化學鏈系統。燃用固體燃料比燃用氣體燃料的化學鏈燃燒過程更復雜，更難以控制，主要原因是燃料反應器中的固-固反應速率比空氣反應器中的氣-固反應速率小2-3個數量級，在兩個反應器的結構設計和運行控制上存在很大的困難。

目前設計的用于燃用固體燃料的化學鏈燃燒反應器主要是串型流化床反應器(Interconnected?fluidized-bed)和雙循環流化床反應器(Dual?CFB)。串行流化床反應器形式類似于傳統的循環流化床，由一個快速床的空氣反應器和一個低速鼓泡床/湍流床的燃料反應器組成，兩個反應器之間用流動密封閥隔絕，然而簡單的低速鼓泡床/湍流床結構依然很難滿足顆粒長停留時間的需求。雙循環流化床反應器由兩個循環流化床系統串接而成，這給系統設計、運行控制都帶來了較大的困難，同時也會加大系統經濟投資。而并行反應器結構主要是針對氣體燃料，它的結構簡單，操作方便，但是密封效果較差，CO₂的捕集效率較低，也無法適用于固體燃料。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種適用于固體燃料的結構簡單、操作方便、CO₂捕集效率高、密封性能好且能有效控制燃料反應器中顆粒停留時間的化學鏈燃燒裝置及其使用方法。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供一種基于固體燃料的化學鏈燃燒裝置，其特征在于：包括空氣反應器流化床，旋風分離器與空氣反應器流化床連接，燃料反應器流化床通過第一流動密封閥連接旋風分離器，螺旋進料器設于燃料反應器流化床的側面；下降管上端口連接燃料反應器流化床，下降管下端口通過第二流動密封閥連接回料管上端口，回料管下端口連接空氣反應器流化床。

優選地，所述空氣反應器流化床包括空氣反應主室，空氣反應器布風板設于空氣反應主室下方，空氣反應器提升管通過空氣反應器過渡段設于空氣反應主室上方；空氣反應主室與所述回料管連接，空氣反應器提升管與所述旋風分離器連接。

優選地，所述旋風分離器包括氣固分離器及設于其下方的旋風分離器下降管；氣固分離器的入口與所述空氣反應器提升管的上端出口水平連接，旋風分離器下降管的下端出口連接所述第一流動密封閥。

優選地，所述燃料反應器流化床包括燃料反應器左反應室和燃料反應器右反應室，燃料反應器中間隔板設于燃料反應器左反應室和燃料反應器右反應室之間，燃料反應器中間隔板的上方和下方分別有上開口和下開口，燃料反應器布風板設于燃料反應器左反應室和燃料反應器右反應室的下方；燃料反應器左反應室連接所述螺旋進料器的出口，燃料反應器下降管設于燃料反應器左反應室上方且其上端與所述第一流動密封閥連接；燃料反應器右反應室的出口壁面上水平設有孔/條格，燃料反應器右反應室的出口壁面連接所述下降管上端口。

優選地，所述燃料反應器下降管的出口低于所述上開口。

優選地，所述燃料反應器右反應室的壁面上的孔/條格低于所述上開口。