本实用新型专利技术公开了一种化学链燃烧固体燃料的装置，由空气反应器、气化反应器、旋风分离器、输送管、燃料反应器、溢流槽以及旋风分离器下料管组成；气化反应器置于空气反应器内部；气化反应器的顶端连接输送管；输送管连接燃料反应器底部；空气反应器的上端与旋风分离器相连；旋风分离器的下端为旋风分离器下料管；旋风分离器下料管插入燃料反应器的内部；燃料反应器通过溢流槽与空气反应器下端侧相连；溢流槽的底部设有松动风口；空气反应器的底部设有空气入口；气化反应器的底部设有燃料水蒸气入口与排渣口。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种化学链燃烧的装置，尤其涉及一种化学链燃烧固体燃料并分离CO2的装置。
技术介绍
自从工业文明以来，地球大气中的CO2浓度由于人类的生产活动而急剧上升。CO2作为一种典型的温室气体，直接导致温室效应。随着近年来全球气候变化日益显著，CO2捕集与封存(CCS)技术成为当今能源和环境科学领域研究的热点问题。化学链燃烧是20世纪80年代发展起来的一种CO2分离捕集技术。化学链燃烧过程在两个反应器内完成，一个是空气反应器，另一个是燃料反应器，在两个反应器中循环的固体物质叫做载氧体。在空气反应器中，低价态的载氧体被空气中的氧气氧化成为高价态，载氧体获得氧；高价态的载氧体进入燃料反应器，在燃料反应器中被燃料气体还原，即载氧体释放氧，载氧体由高价态重新回到为低价态，燃料反应器的气体产物为水蒸气和CO2，冷凝分离出其中的水后，得到纯净的CO2,实现CO2的分离；低价态的载氧体回到空气反应器进行下次循环。化学链燃烧总的反应仍为燃料在空气中的燃烧反应，获得与燃料在空气中燃烧相等的热量，但是经过这个循环，化学链燃烧过程实现了 CO2的内在分离而不需要额外的能耗。因此，化学链燃烧是一种具有前途的CO2捕集技术并成为当今的研究热点之一。
技术实现思路
本技术提供了一种化学链燃烧固体燃料的装置，本技术在实现固体燃料燃烧的同时能够有效分离CO2，具有减少温室气体排放的优点，本技术利用充分利用反应自身放热，降低系统成本，提高可靠性。本技术的技术方案如下一种化学链燃烧固体燃料的装置，由空气反应器、气化反应器、旋风分离器、输送管、燃料反应器、溢流槽以及旋风分离器下料管组成；气化反应器置于空气反应器内部；气化反应器的顶端连接输送管；输送管连接燃料反应器底部；空气反应器的上端与旋风分离器相连；旋风分离器的下端为旋风分离器下料管；旋风分离器下料管插入燃料反应器的内部；燃料反应器通过溢流槽与空气反应器下端侧相连；溢流槽的底部设有松动风口 ；空气反应器的底部设有空气入口 ；气化反应器的底部设有燃料水蒸气入口与排渣口。与现有技术相比，本技术具有如下优点(I)、本技术采用的CO2分离方式简单，易于得到纯净的C02。本技术属于化学链燃烧技术，继承了常规化学链燃烧的优点。目前工业上成熟的CO2分离技术有胺吸附法，胺吸附法的主要缺点为胺吸附剂的生产工艺复杂，成本高昂；同时胺吸附剂有毒，其在生产和使用过程中不可避免地会对操作人员的健康产生危害，并对环境造成二次污染。近年来新发展起来的富氧燃烧也是一种有效的CO2分离捕集技术，但是富氧燃烧的空分装置在纯氧的制备过程中需要大量的能耗，直接降低整个系统效率。将燃料通过化学链燃烧的方式进行利用，燃料在化学链燃烧的过程中释放的热量与燃料在空气中的燃烧释放的热量相等，但是本技术采用冷凝的方法，内在地实现了 CO2和水蒸气的分离而不需要额外的能耗，更值得一提的是，在利用化学链燃烧的热量中，由于传热温差低，系统的损失降低，系统的能量使用效率得到提高。(2)、本技术能够使用固体燃料，符合我国国情，便于取材，降低系统成本。在经典的化学链燃烧中，燃料反应器通常采用气体燃料，比如天然气。但是，我国是一个少油、缺气、多煤的国家。煤作为我国主要的化石燃料，其储量远远高于天然气。将煤直接用于化学链燃烧是一条煤燃烧过程中实现CO2捕集的有效途径。如果将煤和水蒸气直接送入燃料反应器，煤的气化和载氧体的还原在燃料反应器中同时进行，虽然这样可以加快燃料反应器内的反应速率，但是由于煤中含有灰分，灰分与载氧体难以分离，其直接粘附在载氧体表面，造成载氧体失活；同时，煤可能和载氧体夹杂在一起进入空气反应器中，使空气反应器出口的烟气中含有CO2,降低了 CO2的捕集效率。而本技术中，燃料燃烧在气化反应器中进行，反应后生成含有主要成分为H2、C0的合成气输送至燃料反应器后与NiO接触，Ni与空气在空气反应器中反应生成的NiO输送至燃料反应器，与合成气反应，气体产物水蒸气 和CO2经燃料反应器出口排出，固体产物Ni回到空气反应器中循环利用；整个系统中气化反应器中反应剩余的灰分等，依然留在气化反应器中并由排渣口排出，避免了灰分与载氧体的接触；而整个反应系统中的CO2，都是在燃料反应器中反应生成，同时产生的是水蒸气，从而通过冷凝的方法即可方便的获取纯净的CO2，解决了灰分导致载氧体失活以及CO2随空气反应器出口的烟气排出导致的捕集效率降低的问题。(3)、本技术简化系统结构，降低投资运行成本。以往在使用煤作为燃料进行化学链燃烧时，需要增加额外的气化炉，将煤在单独的气化炉中进行气化，气化后生成的合成气再送入燃料反应器与载氧体反应，可以有效避免载氧体与煤的直接接触，避免了载氧体粘附灰分而失活。这种方式需要额外的气化炉，由于气化反应是一个吸热反应，需要有热源提供气化的热量，常规的气化炉中的热量来自煤的部分燃烧，为了保证合成气热值，外界向气化炉输送纯氧，纯氧与煤燃烧提供气化反应需要的热量，但是生产纯氧需要空分装置，空分装置在制取纯氧的过程中又将消耗大量的能量，降低了系统净效率。所以，将煤气化后的合成气进行化学链燃烧是一种使用固体燃料的有效途径，但是缺点在于需要额外的空分装置提供纯氧供给气化炉。本技术将气化反应器置于空气反应器内部，气化反应器中的煤气化所需热量直接来源于空气反应器中Ni被空气氧化生成高价态的NiO同时释放出的热量放热，不需要以往进行化学链燃烧时的空分装置，减少了投资与运行成本，提高了系统的运行可靠性。附图说明图I为本技术化学链燃烧固体燃料的装置图。具体实施方式一种用于实现化学链燃烧固体燃料的装置，由空气反应器I、气化反应器2、旋风分离器3、输送管4、燃料反应器5、溢流槽6以及旋风分离器下料管7组成；气化反应器2置于空气反应器I内部；气化反应器2的顶端连接输送管4 ;输送管4连接燃料反应器5底部；空气反应器I的上端与旋风分离器3相连；旋风分离器3的下端为旋风分离器下料管7 ;旋风分离器下料管7插入燃料反应器5的内部；燃料反应器5通过 溢流槽6与空气反应器I下端侧相连；溢流槽6的底部D设有松动风口 ；空气反应器I的底部设有空气入口 C ；气化反应器2的底部设有燃料水蒸气入口 A与排渣口 B。权利要求1.ー种化学链燃烧固体燃料的装置，其特征在干由空气反应器(I)、气化反应器(2)、旋风分离器(3)、输送管(4)、燃料反应器(5)、溢流槽(6)以及旋风分离器下料管(7)组成；气化反应器(2)置于空气反应器(I)内部；气化反应器(2)的顶端连接输送管(4);输送管(4)连接燃料反应器(5)底部；空气反应器(I)的上端与旋风分离器(3)相连；旋风分离器(3)的下端为旋风分离器下料管(7);旋风分离器下料管(7)插入燃料反应器(5)的内部；燃料反应器(5 )通过溢流槽(6 )与空气反应器(I)下端侧相连；溢流槽(6 )的底部(D )设有松动风ロ ；空气反应器(I)的底部设有空气入口(C);气化反应器(2)的底部设有燃料水蒸气入口(A)与排渣ロ(B)。2.根据权利要求I所述的化学链燃烧固体燃料的装置，其特征在于通入溢流槽(6)的底部(D)的松动风采用水蒸气。专利摘要本技术公开了一种化学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种化学链燃烧固体燃料的装置，其特征在于：由空气反应器（1）、气化反应器（2）、旋风分离器（3）、输送管（4）、燃料反应器（5）、溢流槽（6）以及旋风分离器下料管（7）组成；气化反应器（2）置于空气反应器（1）内部；气化反应器（2）的顶端连接输送管（4）；输送管（4）连接燃料反应器（5）底部；空气反应器（1）的上端与旋风分离器（3）相连；旋风分离器（3）的下端为旋风分离器下料管（7）；旋风分离器下料管（7）插入燃料反应器（5）的内部；燃料反应器（5）通过溢流槽（6）与空气反应器（1）下端侧相连；溢流槽（6）的底部（D）设有松动风口；空气反应器（1）的底部设有空气入口（C）；气化反应器（2）的底部设有燃料水蒸气入口（A）与排渣口（B）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈时熠，向文国，薛志鹏，张瑞坤，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：实用新型
国别省市：
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