[發明專利]一種固體燃料直接化學鏈燃燒的裝置與方法

有效

• 申請號: 201310086317.7
• 申請日: 2013-03-18
• 公開（公告）號: CN103148480A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 張俊姣;董長青;陸強;廖航濤
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: F23C10/10
• 分類號: F23C10/10;F23C10/18
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本發明屬于燃料的清潔燃燒和高效利用技術領域，具體涉及一種固體燃料直接化學鏈燃燒的裝置與方法。

背景技術

溫室氣體排放帶來的全球變暖已是一個世界性的難題，CO₂作為最主要的溫室氣體，其減排或捕獲技術的研究開發迫在眉睫；化學鏈燃燒是一種新型的燃燒技術，可有效捕獲CO₂，受到了國內外眾多科研單位的廣泛關注。化學鏈燃燒的基本原理是將傳統的燃料與空氣直接接觸反應的燃燒借助于載氧體的作用分解為2個氣固反應：燃料與載氧體的反應（燃料被氧化，載氧體被還原）、載氧體與空氣的反應（載氧體被氧化）；燃料與空氣無需接觸，由載氧體將空氣中的氧傳遞到燃料中。針對化學鏈燃燒所需的條件，國內外各科研單位研發了多種不同類型的化學鏈燃燒裝置，其中絕大多數都是基于流化床式的反應器。

流化床式的化學鏈燃燒裝置針對氣體燃料的化學鏈燃燒具有較好的適應性，但對于固體燃料的化學鏈燃燒卻難以適用，其中一個重要的問題是固體燃料與載氧體的反應為固固反應，反應速度較為緩慢，在流化床反應器中難以充分反應，而且還難以與載氧體的氧化反應速度進行匹配；因此如何實現固體燃料與載氧體的高效充分反應，是固體燃料直接化學鏈燃燒技術面臨的一個重要難題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種固體燃料直接化學鏈燃燒的裝置與方法。

本發明所述的固體燃料直接化學鏈燃燒裝置采用的技術方案為：

該裝置由料斗、進料系統、固體氧化反應系統、氣體氧化反應系統、流化床空氣反應器以及氣固分離系統組成：

所述料斗的出口與進料系統的入口相連；流化床空氣反應器的底部與鼓風機相連，直接供入空氣，側壁下端還有一個入口用于補充新載氧體；氣固分離系統包括兩級旋風分離器，其中第一級旋風分離器的進口與流化床反應器的出口相連，排氣口與第二級旋風分離器的進口相連，第二級旋風分離器的出氣口獲得高溫煙氣，排料口與集灰箱相連，直接收集飛灰；

所述固體氧化反應系統包括多個旋風反應分離器；所述的多個旋風反應分離器自上而下串聯，定義最上面的旋風反應分離器為旋風反應分離器第一組第一單元，向下依次為旋風反應分離器第一組第二單元，······，旋風反應分離器第一組最末單元，其中，N為不小于2的整數；

所述氣體氧化反應系統包括多個旋風反應分離器；所述的多個旋風反應分離器自下而上串聯，定義最下面的旋風反應分離器為旋風反應分離器第二組第一單元，向上依次為旋風反應分離器第二組第二單元，······，旋風反應分離器第二組最末單元，其中，n為不小于2的整數；

旋風反應分離器第一組第一單元的排料口與旋風反應分離器第一組第二單元的進料口相連，旋風反應分離器第一組第二單元的排氣口與旋風反應分離器第一組第一單元的進氣口相連；旋風反應分離器第一組第二單元的排料口與旋風反應/分離器第一組第三單元的進料口相連，旋風反應分離器第一組第三單元的排氣口與旋風反應分離器第一組第二單元的進氣口相連，依次類推至旋風反應分離器第一組最末單元；其中，旋風反應分離器第一組第一單元的側部還有兩個進料口，其中一個進料口與進料系統的出口相連，另一個進料口與氣體氧化反應系統中旋風反應分離器第二組第一單元的排料口相連，旋風反應分離器第一組第一單元的排氣口與氣體氧化反應系統中旋風反應分離器第二組第一單元的進氣口相連；旋風反應分離器第一組最末單元的排料口和進氣口分別與流化床空氣反應器的側壁下端開口、氣體氧化反應系統中旋風反應分離器第二組最末單位出氣口相連；

旋風反應分離器第二組第一單元的排氣口與旋風反應分離器第二組第二單元的進氣口相連，旋風反應分離器第二組第二單元的排料口與旋風反應分離器第二組第一單元的進料口相連；旋風反應分離器第二組第二單元的排氣口與旋風反應分離器第二組第三單元的進氣口相連，旋風反應分離器第二組第三單元的排料口與旋風反應分離器第二組第二單元的進料口相連，依次類推至旋風反應分離器第二組最末單元；其中，旋風反應分離器第二組第一單元的進氣口和排料口分別與固體氧化反應系統中旋風反應分離器第一組第一單元的排氣口和進料口相連；旋風反應分離器第二組最末單元的進料口與氣固分離系統中第一級旋風分離器的排料口相連，旋風反應分離器第二組最末單元的排氣口分為兩路，一路與固體氧化反應系統中旋風反應分離器第一組最末單元的進氣口相連，另一路直接收集高溫水蒸氣和CO₂。

所述進料系統為螺旋進料器。

所述流化床空氣反應器內布置水冷壁換熱裝置。