[实用新型]一种双循环链式燃烧氢热联产并分离CO2的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及利用含碳燃料气体制取氢气的装置，尤其涉及一种利用含碳燃料气体经过链式循环制取氢气并捕集CO₂的装置。

背景技术

       氢气，作为一种能源，可以直接燃烧发电、供热或者通过燃料电池用于移动电源。氢气在能量的转化过程中，伴随产物是水。氢气作为一种无污染的二次能源，可以真正实现污染物的零排放。随着全球气候变暖和环境污染日益加剧，氢气在不久的将来有望成为重要的能源载体。目前氢气主要用作化工原料而非能源，其生产主要通过化石燃料的重整或者气化。化石燃料在制取氢气的过程中会产生二氧化碳。二氧化碳是一种典型的温室气体，如果将氢气用作燃料并且在制氢的过程中不对二氧化碳加以捕集而排放到大气中，将直接加剧温室效应所导致的全球气候变化。氢气作为环境友好的二次能源的优点将会消失。我国是一个以煤为主要燃料的国家，在这一基本国情下，氢源的选择主要来自于以煤为主的化石燃料，所以清洁高效地利用以煤为主的化石燃料制取氢气并且有效捕集二氧化碳成为化石燃料清洁制氢的关键之一。

实用新型内容

本实用新型提供一种双循环链式燃烧氢热联产并分离CO₂及其装置。本实用新型在利用含碳燃料气体制取氢气的同时能够有效分离CO₂，并且产生附加热量，具有减少温室气体排放和能量转化效率高的优点。

本实用新型的装置技术方案如下：

一种用于上述双循环链式燃烧氢热联产并分离CO₂的装置，由制氢系统与制热系统组成；制氢系统由空气反应器流化床、燃料反应器流化床、水蒸气反应器流化床以及第一溢流槽组成；制氢系统的空气反应器流化床由空气反应器底室、空气反应器过渡段、空气反应器提升管、空气旋风分离器、空气反应器下料管组成；空气反应器提升管通过空气反应器过渡段与空气反应器底室相连，空气反应器提升管的顶端与空气旋风分离器相连；空气旋风分离器的下端为空气反应器下料管；制氢系统的燃料反应器流化床采用燃料反应器，空气反应器下料管插入燃料反应器内；制氢系统的水蒸气反应器流化床由水蒸气反应器底室，水蒸气反应器过渡段，水蒸气反应器提升管、氢气旋风分离器、水蒸气反应器下料管以及水蒸气反应器溢流槽组成；制氢系统的燃料反应器通过第一溢流槽与制氢系统的水蒸气反应器底室相连；制氢系统的水蒸气反应器提升管通过水蒸气反应器过渡段与水蒸气反应器底室相连；水蒸气反应器提升管的顶端与氢气旋风分离器相连；氢气旋风分离器通过水蒸气反应器下料管与水蒸气反应器溢流槽相连；水蒸气反应器溢流槽与制氢系统的空气反应器底室相连；制热系统由燃料反应器流化床、第二溢流槽以及空气反应器流化床组成；制热系统的燃料反应器流化床由燃料反应器与燃料反应器底部风室组成且燃料反应器位于燃料反应器底部风室的上方；制热系统的燃料反应器底部风室通过连接管与制氢系统的燃料反应器烟气出口相连；制热系统的空气反应器流化床由空气反应器底室、空气反应器过渡段、空气反应器提升管、空气旋风分离器以及空气反应器下料管组成；制热系统的空气反应器提升管通过制热系统的空气反应器过渡段与制热系统的空气反应器底室相连；制热系统的空气反应器提升管的顶端与制热系统的空气旋风分离器相连；制热系统的空气旋风分离器的下端为制热系统的空气反应器下料管；制热系统的空气反应器下料管插入制热系统的燃料反应器内；制热系统的燃料反应器通过第二溢流槽与制热系统的空气反应器底室相连。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

（1）氧化铁Fe₂O₃和氧化镍NiO在各自系统中的反应过程如下：

     制氢系统

     Fe₂O₃在燃料反应器中被含碳的气体燃料例如合成气或者天然气还原：

     3Fe₂O₃+H₂?2Fe₃O₄+H₂O              （1）

     3Fe₂O₃+CO?2Fe₃O₄+CO₂                     （2）