[實用新型]一種固體燃料循環流化床化學鏈燃燒裝置

有效

• 申請號: 201320067612.3
• 申請日: 2013-02-05
• 公開（公告）號: CN203147748U
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 閆凱;熊杰;烏曉江;張建文
• 申請（專利權）人: 上海鍋爐廠有限公司
• 主分類號: F23C10/10
• 分類號: F23C10/10;F23C10/18
• 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

本實用新型涉及一種利用化學鏈燃燒的裝置，尤其涉及一種使用固體燃料并使其發生加壓快速燃燒反應的化學鏈燃燒裝置。

背景技術

溫室氣體排放帶來的全球變暖問題正在引起人們的重視。CO₂作為最主要的溫室氣體，研究CO₂減排技術迫在眉睫。煙氣中的CO₂常常被大量氮氣稀釋，CO₂的分離與回收成本很高。在燃燒過程中生成高濃度的CO₂或便于CO₂分離的氣相混合物，同時消除其它污染物的生成、排放是一條有效途徑。化學鏈燃燒(Chemical-Looping?Combustion，簡稱CLC)正是具有上述特性的一種新型燃燒方式，已經受到了較多的關注。化學鏈燃燒技術于1983年首次由Ritcher等提出，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，燃料與空氣無需接觸，由載氧體將空氣中的氧傳遞到燃料中。化學鏈燃燒方式把直接燃燒分解為兩步反應的間接燃燒，實現了能量的遞級利用，提高了能源利用率。燃料反應器中生成的CO₂避免了與過量空氣或氮氣的混合，能夠保證相當高的濃度。燃料反應器中的主要氣體成分為CO₂和H₂O，分離CO₂只需要將H₂O進行冷凝、去除，不需要能量的消耗與分離裝置的布置。在燃燒過程中，空氣與燃料分別經過2個不同的反應器，避免了燃料型NO_X的產生。與常規燃燒溫度相比，燃燒反應器和空氣燃料反應器運行溫度較低，有效控制了熱力型NO_X的產生。因此，化學鏈燃燒方式是一種非常具有前途的固體燃料處理方式和CO₂捕集技術，并且已經成為當前研究熱點之一。

在傳統的化學鏈燃燒方法中，通常將從空氣反應器中的氧載體直接進入燃料反應器與固體燃料進行混合并發生反應。但是，如果將氧載體與固體燃料直接接觸混合，在燃燒過程中，固體燃料中的灰分與氧載體難以分離。這些灰分可直接附著于氧載體表面，導致氧載體的活性下降，嚴重時發生失活現象。同時，氧載體與灰分的難以分離必然導致在排渣時會排出部分氧載體，導致氧載體不必要的損失，增加了運行成本。

發明內容

本實用新型所要解決的是現有化學鏈燃燒裝置，氧載體與灰分的難以分離必然導致在排渣時會排出部分氧載體的問題。

本實用新型提供了一種固體燃料循環流化床化學鏈燃燒裝置，其特征在于，包括空氣反應器，空氣反應器的底部外接空氣，頂部連接旋風分離器；旋風分離器的頂部設有排氣口，底部連接設于燃料反應器內的氧氣發生器的頂部；氧氣發生器的底部連接溢流槽的頂部，氧氣發生器從燃料反應器的外部連接燃料反應器的底部；燃燒反應器頂部設有用于排放CO₂與水蒸氣的出氣口，底部設有用于加入固體燃料的加料口；溢流槽底部連接傾斜下降管，傾斜下降管與空氣反應器的底部連接，溢流槽底部外接水蒸氣；燃料反應器底部設有用于排灰的排渣口。

本實用新型屬于化學鏈燃燒技術，具有化學鏈燃燒的普遍優點。燃料通過化學鏈燃燒的方式來處理，在整個循環過程中自然地實現了CO₂與空氣的分離，并且不需要額外的從空氣中分離氧氣的能耗。這一點與近年發展起來的富氧燃燒技術相比，節省了空分設備和純氧制備過程中所需的大量能耗，直接大幅度提高了系統的效率。同時，在化學鏈循環、燃燒過程中，由于傳熱溫差低，系統的火用損失，使系統能量的使用效率進一步提高。