[实用新型]一种化学链燃烧固体燃料的装置

说明书

技术领域

本实用新型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。

背景技术

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。

实用新型内容

本实用新型提供了一种化学链燃烧固体燃料的装置，本实用新型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，本实用新型利用充分利用反应自身放热，降低系统成本，提高可靠性。

本实用新型的技术方案如下：

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，本实用新型具有如下优点：

（1）、本实用新型采用的CO₂分离方式简单，易于得到纯净的CO₂。本实用新型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，但是本实用新型采用冷凝的方法，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。