[发明专利]一种三联输运床铁基载氧体供氧制氢方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三联输运床铁基载氧体供氧制氢装置及方法，利用金属载氧体代替以往的纯氧供氧方式，为煅烧炉供氧，减小制氧能耗，提高制氢效率。属于制氢技术领域。

背景技术

2008年3月31日，新一轮的联合国气候变化谈判在泰国曼谷举行，这是继2007年12月联合国气候变化大会通过“巴厘岛路线图”后启动的首轮谈判。气候变化的重要性已经不亚于恐怖主义和金融危机。2008年7月，在日本北海道举办的八国峰会的主题仍是气候变化的对策。就连刚刚谢幕的博鳌亚洲论坛上，国际政要也为气候变化对亚洲的影响出谋划策。“温室效应”引起的气候变化和CO₂减排问题已经成为一个全球性热点问题。

以煤炭为主的化石燃料，是我国能源生产和消费的主体，虽然化石燃料自身有很多优点，如易于获取、成本低廉、目前的基础设施可以对其方便的运输等，但是传统的化石能源利用方式一方面对环境造成严重的污染，另一方面也是目前温室气体排放的最主要原因。

氢气在进行能量转化时的产物是水，可实现真正意义上的污染物零排放。作为一种清洁、高效的新能源，氢气越来越赢得人们的重视，并望成为21世纪与电力并重而互补的重要终端能源。要实现将氢作为能源而非仅仅是化工原料的目标，并且不对环境造成更大影响，就要实现大规模、低成本的氢生产。利用化石能源制取洁净氢能，同时有效减少CO₂的排放，是未来可持续能源系统的必然选择之一，也是解决未来资源、能源和环境问题的有效途径。

现有的CO₂近零排放煤制氢方法大多利用纯氧为供氧方式，以此来保证煅烧炉中的气体产物是高纯度的CO₂，便于直接利用或处理。这种方法虽然能实现CO₂减排和煤制氢，但必须为系统提供大型的空气分离器，来产生足够的氧气，极大地增加了制氧耗能和制氢成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种减少制氧成本，提高产氢量的三联输运床铁基载氧体供氧制氢装置及方法。

为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种三联输运床铁基载氧体供氧制氢装置，包括压力循环流化床气化炉，压力循环流化床气化炉通过第一旋风分离器与循环流化床煅烧炉进口连接，第一旋风分离器与第一热交换器连接，循环流化床煅烧炉出口与第二旋风分离器连接，第一旋风分离器出口通过第三旋风分离器与循环流化床煅烧炉连接，第二旋风分离器通过第二热交换器与压缩机连接，第二热交换器分别与第一热交换器和压力循环流化床气化炉连接，其特征在于，循环流化床氧化炉分别与压力循环流化床气化炉、第三旋风分离器和第二热交换器连接。

一种使用权利要求1所述的三联输运床铁基载氧体供氧制氢装置的制氢方法，其特征在于，其方法为：

第一步，将煤或天然焦或秸秆焦加入到压力循环流化床气化炉中，在700℃～750℃的工作温度下以水蒸气为气体流化介质进行气化，制取高纯度的氢气，气化过程中产生的CO₂被CaO水化产物Ca(OH)₂吸收生成CaCO₃，随后CaCO₃与未参与反应的碳和Ca(OH)₂一起被送入循环流化床煅烧炉中进行煅烧，循环流化床煅烧炉(2)的煅烧温度为900℃～950℃；

第二步，CaCO₃与来自于循环流化床氧化炉中的铁基载氧体Fe₃O₄在CO₂部分回注的循环流化床煅烧炉内重新生成CaO送回到压力循环流化床气化炉内作为CO₂的接受体，而被还原的FeO和Fe送入循环流化床氧化炉中再以水蒸气为流化介质重新氧化为Fe₃O₄，并产生高纯度的氢气，氢气经除尘、净化后与压力循环流化床气化炉内的氢气混合供给氢气存储装置或氢用户，循环流化床氧化炉的温度为800℃-850℃。

本发明是基于以CaO作受体的含碳能源直接制氢方法提出的三联输运床制氢方法，在现有的压力循环流化床气化炉和循环流化床煅烧炉基础上添加了循环流化床氧化炉，并由一条钙链(CaO-Ca(OH)₂-CaCO₃)和一条金属链(M_xO_y-M)将三个流化床联系在一起，形成三联输运床。是一种以含碳能源(煤、天然焦、秸秆焦等)为燃料，通过气化、链式燃烧(CLC)、铁基载氧体供氧等技术，实现CO₂近零排放高效制氢的有效方法。