[发明专利]用于转换燃料物质的系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于转换燃料物质的系统，比如锅炉，尤其涉及用在燃料转换中的氧化还原反应器系统。

背景技术

化学链技术是一项有前景的技术，其意图通过使用载氧体取代直接氧气来达到固体燃料的气化或燃烧。

化学链是一个过程，通过这个过程碳基原料的燃烧或气化在两个步骤中发生。在第一步中，载氧体在燃料反应器中释放氧气，载氧体被固体燃料还原并随之被转移到空气反应器。燃料颗粒、灰烬和被还原的载氧体在燃料反应器中产生。在第二步中，被还原的载氧体在空气反应器中被空气氧化。在化学链过程中，由燃料反应器中燃料的燃烧或气化所产生的气体随即被消除或几近消除氮。载氧体一般可以包括金属氧化物或其他富氧化合物。

大部分的化学链技术采用流化床技术用于燃料反应器，以得益于高驻留时间，同样得益于与流化床有关的良好混合。流化床可以是鼓泡流化床或循环流化床。

被引入用于转换燃料物质的传统系统的标准碎煤具有2毫米的平均直径，而且煤的最大尺寸可以达到20毫米。最终没有成为飞灰的最大颗粒因此需要作为底灰被移除。

飞灰烬和底灰烬之间的当前比率为60/40并且趋于下降到40/60。需要涉及专用的底灰烬提取系统以移除通过燃料物质被引入系统的灰烬的大约一半。

因此，主要的挑战是在将载氧体送入空气反应器用于氧化和再生之前从载氧体中分离燃料颗粒和灰烬。

用于转换燃料物质的传统化学链系统包括碳分离器，例如文献FR 2850156中所提及的。碳分离器(carbon separator)也被叫做“碳剥离器(carbon stripper)”，被安置在空气反应器与燃料反应器之间。

为了从系统排出灰烬，传统化学链系统还包括安置在燃料和/或空气反应器底部的灰烬分离器。这种提取通常位于反应器的最底部。存在几种提取孔的位置不同的设计。通过移动某一导致垂直提取的管口，孔可以位于反应器的炉格栅(grate)的中间。孔可以位于具有横向提取的反应器的侧壁上，所述横向提取具有由锥形阀控制的流量。

这些系统具有的缺点为灰烬分离器在燃料和/或空气反应器的底部或接近底部包括重且复杂的分离器系统。

而且，在燃料反应器和空气反应器底部的固体混合物一般包括大约10％的灰烬。如果需要提取1公斤/秒的灰烬，这就意味着包含1公斤/秒灰烬的、10公斤/秒的混合物将被提取。因此，需要处理的固体量是实际需要的固体量的十倍。

发明内容

因此，本发明的一个目的就是提供一个在这种方式下的用于转换燃料物质的系统，以解决上述问题。

上述目的通过用于一种转换燃料物质的系统实现，其包括：

第一反应器，在该第一反应器中，燃料物质与氧化物物质发生反应以产生包括燃料颗粒、灰烬和氧化物颗粒的反应产品，

第二反应器，用于将在第一反应器中产生的氧化物颗粒氧化，

碳分离器，其接收在第一反应器中产生的燃料颗粒、灰烬和氧化物颗粒并适合用于将氧化物颗粒和灰烬与燃料颗粒分离，碳分离器包括用于氧化物颗粒和灰烬排出的出口通道。

根据本发明，碳分离器的所述出口通道连接到用于将灰烬与氧化物颗粒分离的灰烬分离器。

这种特定的布置提供从燃料颗粒、灰烬和氧化物颗粒的混合物开始，其有可能以简单的方式将这三种化合物彼此分开。由碳分离器和灰烬分离器构成的装置安装紧凑且经济。

因此，氧化物颗粒可以被送入空气反应器以再生。未燃烧的碳可以被送回到燃料反应器以进一步氧化，灰烬被移除以避免系统中灰烬富集，该灰烬富集可以造成结块。

最后，这种具体布置避免了在燃料和/或空气反应器底部的灰烬分离器的复杂和高成本使用。

值得一提的是碳分离器和灰烬分离器均被流化且系统包括控制每个分离器流化速度的装置。

灰烬密度比燃料颗粒密度高，灰烬分离器的流化速度最好比碳分离器的流化速度高。

碳分离器和灰烬分离器可以通过公共的侧壁而为毗连的分离器。

碳分离器和灰烬分离器可以通过管连接。在这种情况下，灰烬分离器可以安置得比碳分离器低。

有利地，燃料反应器连接到一低效率旋风分离器，该低效率旋风分离器包括连接到碳分离器的下侧出口和连接到一高效旋风分离器相连的上侧出口。

燃料物质典型地是煤。

氧化物物质典型地是金属氧化物。

附图说明