[實用新型]一種煤/生物質化學鏈燃燒裝置

有效

• 申請號: 201320569576.0
• 申請日: 2013-09-13
• 公開（公告）號: CN203431842U
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 張俊姣;董長青;王磊;覃吳;楊勇平
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;華能集團技術創新中心
• 主分類號: F23C10/10
• 分類號: F23C10/10;F23C10/18;F23C10/26
• 代理公司: 北京麟保德和知識產權代理事務所(普通合伙) 11428
• 代理人: 韓建功

技術領域

本實用新型屬于化學鏈燃燒技術領域，特別涉及一種煤/生物質化學鏈燃燒裝置。

背景技術

化學鏈燃燒(Chemical-Looping?Combustion,CLC)技術是一種高效、經濟、綠色的新型無焰燃燒技術，可以在不消耗額外能量的情況下實現CO₂分離和捕集。它借助于載氧體將空氣反應器中的氧傳遞到燃料反應器中，從而避免了燃料與空氣的直接接觸。在燃料反應器生成高濃度的二氧化碳和水蒸氣，僅需將水蒸氣凝結便可以得到高濃度的CO₂。

反應器是化學鏈燃燒取得成功的關鍵。金屬氧化物作為載氧體在兩個反應器之間循環，實現氧和能量的轉移。一個合適的CLC反應器，需滿足下述主要條件：(1)能夠在燃料反應器與空氣反應器間運載足夠的載氧體；(2)能避免兩個反應器間氣體發生交換；(3)可為反應提供足夠的反應時間。

目前，國內外大多采用的是基于串行流化床反應器的化學鏈燃燒系統。這種反應系統在氣體燃料的化學鏈燃燒中具有較快的反應速率和較高的CO₂捕捉效率，但對于固體燃料化學鏈燃燒，由于受結構和工作原理的限制，導致能量的傳遞和載氧體的利用效率較低，因此需要進一步改進和優化反應器的結構。

實用新型內容

針對現有技術不足，本實用新型提供了一種煤/生物質化學鏈燃燒裝置，目的在于優化和改進化學鏈燃燒系統反應器裝置，實現固體燃料直接化學鏈燃燒的高效、清潔應用。

一種煤/生物質化學鏈燃燒裝置，該裝置中空氣反應器、一級氣固分離裝置、一級返料裝置、氣化床、主燃料反應器、快速輸送床、二級氣固分離裝置和二級返料裝置通過管路順次相連；所述氣化床上分別設置進料裝置和蒸汽噴入裝置；所述氣化床、主燃料反應器、快速輸送床、進料裝置和蒸汽噴入裝置組成燃料反應器系統；所述空氣反應器和二級返料裝置之間通過返料管相連。

所述空氣反應器的底部分別設置布風板和風室。

所述空氣反應器為圓柱型流化床，在出口加一氣固分離裝置，煙氣進入后面的受熱面，分離出來的載氧體進入燃料反應器系統。

所述一級返料裝置為U型閥或L閥。

所述二級返料裝置為U型閥或L閥。

所述燃料反應器系統橫截面為方形。

所述氣化床、主燃料反應器和快速輸送床的底部分別設置布風板和風室。

所述氣化床、主燃料反應器和快速輸送床的布風板上分別設置排渣管，灰渣從排渣管排出。

所述主燃料反應器底部設置傾斜的布風板，所述布風板與水平方向的夾角為30°～60°，偏向快速輸送床。

所述主燃料反應器內壁上設置多個相對交錯的角度可調的擋板，所述擋板與水平方向的夾角為20°～60°。

所述一級氣固分離裝置的頂部與熱能利用裝置相連。

所述二級氣固分離裝置的頂部與熱能利用裝置相連。

所述氣化床底部通入預熱的CO₂，從蒸汽噴入裝置噴入預熱的水蒸汽，同時從進料裝置輸入固體燃料，其中進料裝置進料口高度要高于返料管返料口高度。

所述氣化床加入的固體燃料為煤或生物質。

所述主燃料反應器的反應產物經快速輸送床送入二級氣固分離裝置，分離后得到的載氧體重新進入空氣反應器，進入下一個循環。

本實用新型的有益效果為：

（1）采用燃料反應器三床設計方式，集燃料氣化、燃燒、載氧體與煤灰的分離于一體；

（2）主燃料反應器內布置可調節角度式擋板，可根據燃料的性質調節角度，以增加燃料與載氧體在反應器內的停留時間，并可以加強氣流的擾動，這些都將促使燃料進一步反應，提高固體燃料的轉化效率；

（3）快速輸送床可使氣流加速進入氣固分離裝置，飛灰和小顆粒物質隨煙氣進入受熱面，分離下來的載氧體進入返料裝置，然后送回空氣反應器。大的灰渣從排渣孔排出。這種設計較好的解決了煤灰和載氧體的分離問題。

附圖說明

圖1為本實用新型煤/生物質化學鏈燃燒裝置結構示意圖。

圖中標號：1-空氣反應器；2-一級氣固分離裝置；3-一級返料裝置；4-氣化床；5-主燃料反應器；6-快速輸送床；7-二級氣固分離裝置；8-二級返料裝置；9-返料管；10-進料裝置；11-蒸汽噴入裝置。

具體實施方式

本實用新型提供了一種煤/生物質化學鏈燃燒裝置，下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型做進一步說明。