能移走CO 并产生H 的热固体气化器制造技术

气体发生器１０包括第一化学加工回路１２，所述回路１２具有放热氧化反应器１４和吸热还原反应器１６。在氧化反应器１４中ＣａＳ在空气中被氧化而生成热ＣａＳＯ↓［４］，所述热ＣａＳＯ↓［４］被排送到还原反应器１６中。在还原反应器１６中接收的热ＣａＳＯ↓［４］和碳质燃料利用ＣａＳＯ↓［４］带来的热量进行吸热反应；碳质燃料从ＣａＳＯ↓［４］夺取氧从而生成ＣａＳ和富含ＣＯ的合成气体。ＣａＳ被排送到氧化反应器１４中而合成气体被排送到第二化学加工回路５２中。第二化学加工回路５２具有水煤气转变反应器５４和煅烧炉４２。合成气体中的ＣＯ与气态Ｈ↓［２］Ｏ在转变反应器５４中反应产生Ｈ↓［２］和ＣＯ↓［２］。ＣＯ↓［２］被ＣａＯ捕获，发生生成热ＣａＣＯ↓［３］的放热反应。热ＣａＣＯ↓［３］被排送到煅烧炉４２中，在煅烧炉中ＣａＣＯ↓［３］带来的热量被用于从ＣａＯ夺取ＣＯ↓［２］的吸热反应，且ＣａＯ从煅烧炉４２中被排送到转变反应器５４。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】能移走CO2并产生H2的热固体气化器专利技术背景本专利技术主要涉及一种产生H2的装置。更具体地，本专利技术涉及一种利用矿物燃料、生物质、石油焦或其他任何含碳燃料来为发电提供H2的装置，该装置能最大程度地减少或完全消除二氧化碳(CO2)的排放。矿物燃料发电站通常采用蒸汽涡轮机来将热能转变成电能。新的蒸汽发电站的转变效率能超过40％LHV。新的超临界蒸汽锅炉设计采用新的材料，允许更高的蒸汽温度和压力，提供接近50％LHV的效率并有望得到进一步改进。联合循环气体涡轮机(CCFT)上取得显著进步。气体涡轮机可比蒸汽涡轮机承受高得多的入口温度。这个因素在整体效率上产生了相当大的提高。目前正在建造的最新设计可以达到超过60％LHV的效率。所有这些在效率上的改进都转化成了以每百万瓦特为基础的单位排放的减少。尽管通过能量转变和应用效率的提高能够显著减少CO2的排放，但对于保持空气中的CO2稳定来说可能是不够的。因此，也有许多工作直接致力于捕获和螯合矿物燃料发电厂排放的CO2。CO2的螯合需要以CO2和空气隔离的方式来将CO2储存或应用。CO2的捕获可以在燃料燃烧之前或之后进行。在燃料燃烧过程中可最大程度减少CO2的产生。可以通过从烃类燃料中提取H2将燃料在燃烧之前脱碳，在此过程中CO2被捕获而H2接着被燃烧掉。蒸汽的再次形成、气化和部分氧化都是这种过程的示例。最有前途的脱碳方法是通过气化-联合循环联合装置(IGCC)。通过气化-联合循环联合装置，煤被气化产生一种合成气体，此合成气体然后经催化水煤气转变来提高CO2的浓-->度。经转变的合成气体被骤冷，CO2与溶剂如selexol(聚乙二醇的二甲醚混合物)一起在类似于胺的烟道气洗涤工艺中被移走。分离出的CO2经过干燥，随后被压缩到超临界条件以备管道输送。经洗涤的合成气体(现在已经富含H2)在燃烧涡轮机中燃烧而从气化骤冷和GT烟道气产生的废热被回收来产生蒸汽并供给蒸汽涡轮机。由于CO2已被从浓缩和加压的合成气流中移走，因此增加的基本费用和能量损失低于从烟道气中捕获CO2。Parsons Engergy and Chemical Group，Inc.的一个研究显示：增加的能量损失大约为14％，而移走CO2的成本大约为$18/吨(Owens等，2000)。矿物燃料在O2/回收的烟道气中的燃烧通过采用纯氧或富氧而不是空气来实施，免除了捕获CO2的需要。由于生产纯氧对能量需求大，采用这个工艺会遭受相当大的能量损失。或者，在空气中燃烧后可以通过各种技术来完成CO2的分离。目前建立得最好的方法是在吸收-汽提工艺中采用胺溶剂洗涤从烟道气气流中移走CO2。这种工艺已被工业化应用到烧煤锅炉来生产工业或食品业用的CO2。遗憾地，这需要相当大的基本投资。溶剂再生需要的能量大大的减小了发电厂的效率。在已被应用到美国通用锅炉的胺洗涤技术上的研究表明基本投资与发电厂的最初投资差不多且能量效率减少了41％。专利技术概述简要地说，本专利技术的一个优选的形式是一种用于从碳质燃料中生产气体产物的气化器，该气化器包含具有放热氧化反应器和吸热还原反应器的第一化学加工回路。该氧化反应器具有CaS入口、热空气入口和CaSO4/废气出口。还原反应器具有与上述氧化反应器的CaSO4/废气出口流体相通的CaSO4入口、与上述氧化反应器的CaS入口流体相通的CaS/气体产物出口和用于接收碳质燃料的原料入口。在氧化反应器中，CaS在空气中被氧化而生成热的CaSO4，此热-->的CaSO4被排送到还原反应器中。在还原反应器中接收的热CaSO4和碳质燃料利用CaSO4所带的热量进行吸热反应，碳质燃料从CaSO4中夺取氧而生成CaS和气体产物。CaS被排送到氧化反应器中而气体产物从第一化学加工回路被排放出来。当气体产物为富含CO的合成气体时，此气化器还包含具有水煤气转变反应器的第二化学加工回路，所述水煤气转变反应器具有与还原反应器的CaS/气体产物出口流体相通的合成气体入口。所述转变反应器还具有CaO入口、用于接收气态H2O的蒸汽入口和颗粒出口。煅烧炉具有与所述转变反应器的颗粒出口流体相通的CaCO3入口和与所述转变反应器的CaO入口流体相通的CaO出口。合成气体中的CO与气态H2O反应生成H2和CO2，CO2被CaO捕获，发生形成热CaCO3的放热反应，所述热CaCO3被排送到煅烧炉中，在煅烧炉中CaCO3带来的热量被用于从CaO夺取CO2的吸热反应，且CaO从煅烧炉中被排送到转变反应器。转变反应器也可具有用于接收碳质燃料的燃料入口。在这种情况下，合成气体中的CO和碳质燃料与气态H2O反应生成H2、CO2和部分脱碳的热碳质颗粒，该热碳质颗粒被排送到还原反应器中。氧化反应器也可以具有传热材料颗粒入口和传热材料颗粒出口且煅烧炉也可具有与氧化反应器的传热材料颗粒出口流体相通的传热材料颗粒入口和与氧化反应器的传热材料颗粒入口流体相通的传热材料颗粒出口。从氧化反应器排放的热CaSO4被用于煅烧炉中的吸热反应且冷却的CaSO4被从煅烧炉排放到氧化反应器。转变反应器还包括用于将H2从气化器排放出来的H2出口。转变反应器的颗粒出口包括用于从转变反应器排放重质颗粒的重质颗粒出口和用于从转变反应器排放H2和轻质颗粒混合物的轻质颗粒出口。与转变反应器轻质颗粒出口流体相通的分离器将轻质颗粒与H2分离，从气化器将H2排放出来并将一部分轻质颗粒排放到还原反应器的轻质颗粒入口，将另一部分排放到煅烧炉的CaCO3入口。-->还原反应器也可包括与转变反应器的颗粒出口流体相通的碳气化器(char gasifier)，与碳气化器流体相通的碳燃烧室和与碳燃烧室和氧化反应器的CaS入口流体相通的碳完全燃烧箱。碳气化器包括与转变反应器重质颗粒出口流体相通的重质颗粒入口和与分离器流体相通的轻质颗粒入口且碳气化器的热气体出口与转变反应器的热气体入口流体相通。碳气化器的碳出口和热气体入口与碳燃烧室的碳入口和热气体出口流体相通。碳燃烧室的碳出口和热气体入口与碳完全燃烧箱的碳入口和热气体出口流体相通。碳完全燃烧箱包括与氧化反应器的CaS入口流体相通的CaS出口。从氧化反应器的CaSO4/废气出口出来的热CaSO4被供应到碳完全燃烧箱和碳燃烧室并可供应到碳气化器和/或转变反应器。煅烧炉可包括具有CaCO3入口和CaO出口的煅烧炉容器和与煅烧炉容器流体相通的燃烧室，该燃烧室具有空气入口和CaS入口。空气和CaS在燃烧室中燃烧产生热的吸附剂颗粒，所述热吸附剂颗粒被排放到煅烧炉容器，吸附剂颗粒的热量将CaCO3煅烧产生CaO和CO2。燃烧室和煅烧容器中间放置沉降室，这样夹带在从燃烧室排放出的烟道气中的热吸附剂颗粒进入沉降室，在这里热的重质吸附剂颗粒从烟道气中沉降出来并进入煅烧炉。烟道气及其夹带的轻质吸附剂颗粒被排放到第一分离器，在这里细的吸附剂颗粒从烟道气中分离出来。通过煅烧CaCO3产生的CaO和CO2从煅烧炉容器中被排放到第二分离器中。通过煅烧CaCO3产生的CO2也通过旁路管道排放。一个旁路阀控制分离器与旁路管道之间的CO2流量分配，从而限制到分离器的CO2的出口速度以防止在出口CO2中带有重质吸附剂颗粒。第二分离器将CaO排放到转变反应器。本专利技术的一个目的在于提供一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从碳质燃料中生产气体产物的气化器，该气化器包括：　　　　第一化学加工回路，所述第一化学加工回路包括：　　　　放热氧化反应器，所述放热氧化反应器具有ＣａＳ入口、热空气入口和ＣａＳＯ↓［４］／废气出口；和　　　　吸热还原反应器，所述吸热还原反应器包括与上述氧化反应器的ＣａＳＯ↓［４］／废气出口流体相通的ＣａＳＯ↓［４］入口、与上述氧化反应器的ＣａＳ入口流体相通的ＣａＳ／气体产物出口和用于接收碳质燃料的原料入口；和　　　　再生热交换器，所述再生热交换器包括大量热交换材料、与上述氧化反应器的ＣａＳＯ↓［４］／废气出口流体相通的废气入口、用于排放废气的废气出口、用于接收空气的空气入口和与上述氧化反应器的热空气入口流体相通的热空气出口；　　　　其中在氧化反应器中ＣａＳ在空气中被氧化而生成热的ＣａＳＯ↓［４］，所述热ＣａＳＯ↓［４］被排送到还原反应器中，在还原反应器中接收的热ＣａＳＯ↓［４］和碳质燃料利用ＣａＳＯ↓［４］所带来的热量进行吸热反应，碳质燃料从ＣａＳＯ↓［４］夺取氧而生成ＣａＳ和气体产物，ＣａＳ被排送到氧化反应器中而气体产物经过热交换器被排放出来。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-5-29 10/449,1371.一种用于从碳质燃料中生产气体产物的气化器，该气化器包括：第一化学加工回路，所述第一化学加工回路包括：放热氧化反应器，所述放热氧化反应器具有CaS入口、热空气入口和CaSO4/废气出口；和吸热还原反应器，所述吸热还原反应器包括与上述氧化反应器的CaSO4/废气出口流体相通的CaSO4入口、与上述氧化反应器的CaS入口流体相通的CaS/气体产物出口和用于接收碳质燃料的原料入口；和再生热交换器，所述再生热交换器包括大量热交换材料、与上述氧化反应器的CaSO4/废气出口流体相通的废气入口、用于排放废气的废气出口、用于接收空气的空气入口和与上述氧化反应器的热空气入口流体相通的热空气出口；其中在氧化反应器中CaS在空气中被氧化而生成热的CaSO4，所述热CaSO4被排送到还原反应器中，在还原反应器中接收的热CaSO4和碳质燃料利用CaSO4所带来的热量进行吸热反应，碳质燃料从CaSO4夺取氧而生成CaS和气体产物，CaS被排送到氧化反应器中而气体产物经过热交换器被排放出来。2.权利要求1的气化器，其中所述气体产物为CO2，所述气化器还包括热交换单元，所述热交换单元与热CaSO4接触并用于接收水流和排放蒸汽流。3.权利要求1的气化器，其中所述热交换器还包括与所述还原反应器的CaS/气体产物出口流体相通的气体产物入口和用于从气化器排放气体产物的气体产物出口。4.权利要求3的气化器，其中所述第一化学加工回路还包括与所述还原反应器的CaS/气体产物出口、热交换器气体产物入口和氧化反应器的CaS入口流体相通的CaS/气体产物分离器。15.权利要求1的气化器，其中所述第一化学加工回路还包括与所述氧化反应器的CaSO4/废气出口、热交换器废气入口和还原反应器的CaSO4入口流体相通的CaSO4/废气分离器。6.权利要求5的气化器，其中所述第一化学加工回路还包括放置在所述CaSO4/废气分离器和还原反应器中间的废CaSO4排放口。7.权利要求1的气化器，其中所述气体产物为富含CO的合成气体，所述气化器还包括第二化学加工回路，所述第二化学加工回路包括：水煤气转变反应器，所述水煤气转变反应器具有与所述还原反应器的CaS/气体产物出口流体相通的合成气体入口、CaO入口、用于接收气态H2O的蒸汽入口和CaCO3出口；和煅烧炉，所述煅烧炉具有与所述转变反应器的CaCO3出口流体相通的CaCO3入口和与所述转变反应器的CaO入口流体相通的CaO出口；其中所述合成气体的CO与气态H2O反应生成H2和CO2，CO2被CaO捕获，发生形成热CaCO3的放热反应，所述热CaCO3被排送到所述煅烧炉中，CaCO3的热量在煅烧炉中用于从CaO夺取CO2的吸热反应，且CaO从煅烧炉中被排送到转变反应器。8.权利要求7的气化器，所述气化器还包括热交换器单元，所述热交换单元与热CaSO4接触并用于接收水流和排放蒸汽流。9.权利要求7的气化器，其中所述转变反应器还包括H2排放口且所述气化器还包括与H2排放口流体相通的压缩机。10.权利要求7的气化器，其中所述还原反应器还具有与煅烧炉的CaO出口流体相通的CaO入口。11.权利要求7的气化器，其中所述氧化反应器还包括传热材料颗粒入口和传热材料颗粒出口，所述煅烧炉还包括与所述氧化反应器的传热材料颗粒出口流体相通的传热材料颗粒入口和与氧化反应器的传热材料颗粒入口流体相通的传热材料颗粒出口；这样从所述氧化反应器排放的热CaSO4被用于煅烧炉中的吸热反应且经冷却的CaSO4被从煅烧炉排放到氧化反应器。12.权利要求7的气化器，其中所述氧化反应器还包括传热材料颗粒入口和传热材料颗粒出口，所述煅烧炉还包括与所述氧化反应器的传热材料颗粒出口流体相通的传热材料颗粒入口和与氧化反应器的传热材料颗粒入口流体相通的传热材料颗粒出口；这样氧化反应器排放的惰性的传热材料颗粒的热量被用于煅烧炉中的吸热反应且经冷却的传热材料颗粒从煅烧炉被排放到氧化反应器。13.权利要求1的气化器，其中所述气体产物为富含CO的合成气体，所述气化器还包括第二化学加工回路，所述第二化学加工回路包括：水煤气转变反应器，所述水煤气转变反应器具有与所述还原反应器的CaS/气体产物出口流体相通的合成气体入口、CaO入口、用于接收碳质燃料的燃料入口、用于接收气态H2O的蒸汽入口和与还原反应器原料入口流体相通的颗粒出口；和煅烧炉，所述煅烧炉具有与所述转变反应器的颗粒出口流体相通的CaCO3入口和与转变反应器的CaO入口流体相通的CaO出口；其中所述合成气体的CO和碳质燃料与气态H2O反应生成H2、CO2和部分脱碳的热碳质颗粒，CO2被CaO捕获，发生形成热CaCO3的放热反应，热碳质颗粒被排放到还原反应器，热CaCO3被排送到煅烧炉中，CaCO3的热量在煅烧炉中被用于从CaO夺取CO2的吸热反应，且CaO从煅烧炉中被排送到转变反应器。14.权利要求13的气化器，其中所述转变反应器颗粒出口包括重质颗粒出口和轻质颗粒出口，所述还原反应器原料入口包括与转变反应器重质颗粒出口流体相通的重质颗粒入口和轻质颗粒入口，所述气化器还包括与转变反应器轻质颗粒出口、还原反应器轻质颗粒入口和煅烧炉CaCO3入口流体相通的分离器。15.权利要求14的气化器，其中所述转变反应器还包括H2出口，所述热交换器还包括与转变反应器H2出口流体相通的H2入口和用于将H2从气化器中排放出来的H2出口，所述分离器与热交换器H2入口流体相通。16.权利要求15的气化器，所述气化器还包括与热交换器H2出口流体相通的压缩机。17.权利要求15的气化器，所述气化器还包括与热交换器H2出口流体相通的热交换单元，所述热交换单元用于接收水流并排放蒸汽流。18.权利要求14的气化器，其中所述还原反应器还包括：与转变反应器的颗粒出口流体相通的碳气化器；与所述碳气化器流体相通的碳燃烧室；和与所述碳燃烧室和氧化反应器的CaS入口流体相通的碳完全燃烧箱。19.权利要求18的气化器，其中所述转变反应器还包括热气体入口，所述碳气化器包括还原反应器重质颗粒入口、还原反应器轻质颗粒入口、与所述转变反应器热气体入口...

【专利技术属性】
技术研发人员：MS麦卡特内，HE小安德鲁斯，
申请(专利权)人：阿尔斯托姆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]