[發明專利]一種碳基燃料化學鏈燃燒氣化耦合裝置及方法

在審

• 申請號: 201810069939.1
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108504389A
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 羅明;易旸;王助良;杜敏;王超
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C10J3/48
• 分類號: C10J3/48;C10J3/72;C10J3/84;C10B53/00
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1.一種碳基燃料化學鏈燃燒氣化耦合裝置，其特征在于，包括移動床燃料反應器(6)、快速床空氣反應器(12)、旋風分離器(11)和載氧體儲存器(9)；

所述移動床燃料反應器(6)包括干燥熱解段Ⅰ、氣化段II和燃燒段Ⅲ；所述干燥熱解段I一端上設有進料裝置，所述干燥熱解段I另一端與所述氣化段II一端連通，所述氣化段II另一端與所述燃燒段Ⅲ的一端連通，所述燃燒段Ⅲ通過管道依次與快速床空氣反應器(12)、旋風分離器(11)和載氧體儲存器(9)連接形成封閉環；所述載氧體儲存器(9)內放置活性載氧體；所述燃燒段Ⅲ底部設有氣化劑分布裝置(7)，用于向所述移動床燃料反應器(6)提供氣化劑。

2.根據權利要求1所述的碳基燃料化學鏈燃燒氣化耦合裝置，其特征在于，所述進料裝置包括碳基燃料儲箱(1)和攪拌器(2)，所述碳基燃料儲箱(1)安裝在干燥熱解段I一端上，所述碳基燃料儲箱(1)內設有攪拌器(2)，所述攪拌器(2)伸入干燥熱解段Ⅰ內部。

3.根據權利要求1所述的碳基燃料化學鏈燃燒氣化耦合裝置，其特征在于，所述干燥熱解段Ⅰ上設有粗煤氣出口A；所述氣化段II上設有潔凈煤氣出口B；所述燃燒段Ⅲ上設有混合氣出口C，所述混合氣出口C依次與冷凝器(4)和集氣器(5)連接，用于收集純凈的CO₂。

4.根據權利要求1所述的碳基燃料化學鏈燃燒氣化耦合裝置，其特征在于，所述氣化劑分布裝置(7)內的氣化劑為水蒸氣、CO₂中的一種或二者的混合物。

5.根據權利要求1-4中任一項所述的碳基燃料化學鏈燃燒氣化耦合裝置，其特征在于，所述活性載氧體為金屬載氧體或非金屬載氧體。

6.根據權利要求5所述的碳基燃料化學鏈燃燒氣化耦合裝置，其特征在于，所述金屬載氧體為Cu基載氧體、Fe基載氧體、Mn基載氧體、Ni基載氧體、Co基載氧體中的一種或幾種的混合載氧體。

7.一種根據權利要求1所述的碳基燃料化學鏈燃燒氣化耦合裝置的方法，其特征在于，包括如下步驟：

準備階段：所述載氧體儲存器(9)內放置活性載氧體，通過打開控制閥(8)將活性載氧體送入所述移動床燃料反應器(6)的燃燒段Ⅲ；通過氣化劑分布裝置(7)向所述移動床燃料反應器(6)提供氣化劑；

干燥熱解段Ⅰ反應階段：碳基燃料儲箱(1)內加入碳基燃料，通過攪拌器(2)將碳基燃料均勻分布于干燥熱解段Ⅰ內部；所述碳基燃料在干燥熱解段Ⅰ內干燥后，所述碳基燃料發生熱解反應，生成焦炭和釋放焦油以及熱解氣體；

氣化段II反應階段：干燥熱階段Ⅰ生成的焦炭進入氣化段II中，部分焦炭在氣化劑存在情況下迅速的發生氣化反應，生成潔凈煤氣；

燃燒段Ⅲ反應階段：未氣化的焦炭進入燃燒段Ⅲ，在氣化介質存在的條件下發生氣化，氣化后的合成氣與活性載氧體發生反應，生成CO₂和H₂O；生成的CO₂和H₂O通過冷凝器(4)后，得到純凈的CO₂；

活性載氧體氧化反應階段：經過燃燒段Ⅲ反應活性載氧體轉變為還原態活性載氧體，通過重力進入所述快速床空氣反應器(12)內，還原態活性載氧體與所述快速床空氣反應器(12)內的空氣進行氧化反應從而被氧化為氧化態活性載氧體；

重復利用氧化態活性載氧體：利用旋風分離器(11)，將所述快速床空氣反應器(12)內的貧氧空氣和所述氧化態活性載氧體通過旋風分離器(11)進行分離，所述氧化態活性載氧體通過所述載氧體儲存器(9)進入所述移動床燃料反應器(6)中。

8.根據權利要求7所述的碳基燃料化學鏈燃燒氣化耦合方法，其特征在于，所述干燥熱解段I反應階段過程中干燥熱解段I的溫度為200-600℃；所述氣化段II反應階段過程中氣化段II的溫度為600-1000℃；所述燃燒段Ⅲ反應階段過程中燃燒段Ⅲ的溫度為850-1100℃；所述快速床空氣反應器(12)內的溫度為900-1200℃。