[发明专利]用来转化燃料的系统

说明书

与相关申请的交互参考

本申请要求对于在2011年5月11日提交的美国临时申请No.61/485,010的权益，该临时申请通过参考全部包括在这里。

技术领域

概言之，本发明的目的在于转化燃料的系统和方法，详言之，本发明的目的在于在燃料转化中使用的氧化-还原反应系统。

背景技术

对于清洁和高效的能量产生系统，存在着持续不断的需要。产生能量载体（如蒸汽、氢气、合成气(煤气)、液体燃料和/或电力）的化学过程的大多数基于矿物燃料。此外，对于矿物燃料的依赖性，由于与可再生源相比的低得多的成本，预期在可预见的未来一段时间内继续。当前，含碳燃料（如煤炭、天然气、石油焦）的转化通常通过燃烧或重整过程进行。然而，含碳燃料（特别是煤炭）的燃烧是碳强化过程，该碳强化过程将大量二氧化碳排放到环境中。在这个过程中由于在煤炭中的复杂成分，也产生硫和氮化合物。

另一方面，在金属氧化物与含碳燃料之间的化学反应可以提供对在燃料中存储的能量加以回收的较好途径。几种过程基于金属氧化物颗粒与含碳燃料的反应，以产生有用的能量载体。例如，Ishida等的美国专利No.5,447,024描述了这样的过程，其中，氧化镍颗粒用来将天然气通过化学环路过程转化成热量，该热量可以用在涡轮机中。然而，纯金属氧化物的可再利用性不良，并且构成其用在商业和工业过程中的障碍。此外，这种技术具有有限的适用性，因为它只能转化天然气，而天然气比其它矿物燃料成本高。另一种公知过程是蒸汽-铁过程，其中，煤炭衍生发生炉煤气与在流化床反应器中的氧化铁颗粒反应，以便随后与蒸汽再生以产生氢气。然而这个过程由于在反应固体与气体之间的不适当接触而存在着气体转化速率不良的问题，并且不能够产生富氢流束。

随着对于更清洁和更高效转化燃料系统的需要，出现对改进型系统、和其中的系统元件的需要，所述改进型系统和系统元件将有效地转化燃料，同时减少污染物。

发明内容

本发明的概念总体上适用于用来由煤炭或其它含碳燃料产生氢气的系统。按照本公开的一个实施例，用来转化燃料的系统可以包括第一运动床反应器、第二反应器以及非机械阀。第一运动床反应器可以包括至少一个锥形部分和多个注入气体端口。多个注入气体端口可以构造成用以将燃料输送到第一运动床反应器。第一运动床反应器可以构造成用以通过相对于载氧材料限定用于燃料的逆流流动路径而用燃料还原载氧材料。第二反应器可以与第一运动床反应器连通，并且能被操作以接收氧气源。第二反应器可以构造成用以通过氧化使得被还原载氧材料再生。非机械阀可以包括曲折管道组件，该曲折管道组件布置在第一运动床反应器与第二反应器之间。至少一个气体开口可以构造成用以接收气体流束。气体流束能够起作用以减少在第一运动床反应器与第二反应器之间的气体泄漏。

附图说明

当与如下附图一起阅读时，可以最好地理解本公开的具体实施例的如下详细描述，在这些附图中，类似结构用类似附图标记指示，并且在这些附图中：

图1是根据本发明的一个或更多个实施例的用来转化燃料的系统的示意图；

图2是根据本发明的一个或更多个实施例的用来转化燃料的另一个系统的示意图；

图3是根据本发明的一个或更多个实施例的用来转化燃料的另一个系统的示意图；

图4是根据本发明的一个或更多个实施例的用来转化燃料的另一个系统的示意图；

图5是根据本发明的一个或更多个实施例的用来转化燃料的另一个系统的示意图；

图6是根据本发明的一个或更多个实施例的用来转化燃料的另一个系统的示意图；

图7是根据本发明的一个或更多个实施例的用来转化燃料的另一个系统的示意图；

图8是根据本发明的一个或更多个实施例的用来转化燃料的另一个系统的示意图；

图9A是根据本发明的一个或更多个实施例的用来转化燃料的系统的还原反应器的侧视示意图；

图9B是根据本发明的一个或更多个实施例的用来转化燃料的系统的另一个还原反应器的侧视示意图；

图10是根据本发明的一个或更多个实施例的用来转化燃料的系统的另一个还原反应器的侧视示意图；

图11是根据本发明的一个或更多个实施例的用来转化燃料的系统的还原反应器的横截面示意图；

图12是根据本发明的一个或更多个实施例的用来转化燃料的系统的另一个还原反应器的横截面示意图；