[实用新型]一种固体燃料循环流化床化学链燃烧装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种利用化学链燃烧的装置，尤其涉及一种使用固体燃料并使其发生加压快速燃烧反应的化学链燃烧装置。

背景技术

温室气体排放带来的全球变暖问题正在引起人们的重视。CO₂作为最主要的温室气体，研究CO₂减排技术迫在眉睫。烟气中的CO₂常常被大量氮气稀释，CO₂的分离与回收成本很高。在燃烧过程中生成高浓度的CO₂或便于CO₂分离的气相混合物，同时消除其它污染物的生成、排放是一条有效途径。化学链燃烧(Chemical-Looping Combustion，简称CLC)正是具有上述特性的一种新型燃烧方式，已经受到了较多的关注。化学链燃烧技术于1983年首次由Ritcher等提出，基本原理是将传统的燃料与空气直接接触反应的燃烧借助于载氧体的作用分解为2个气固反应，燃料与空气无需接触，由载氧体将空气中的氧传递到燃料中。化学链燃烧方式把直接燃烧分解为两步反应的间接燃烧，实现了能量的递级利用，提高了能源利用率。燃料反应器中生成的CO₂避免了与过量空气或氮气的混合，能够保证相当高的浓度。燃料反应器中的主要气体成分为CO₂和H₂O，分离CO₂只需要将H₂O进行冷凝、去除，不需要能量的消耗与分离装置的布置。在燃烧过程中，空气与燃料分别经过2个不同的反应器，避免了燃料型NO_X的产生。与常规燃烧温度相比，燃烧反应器和空气燃料反应器运行温度较低，有效控制了热力型NO_X的产生。因此，化学链燃烧方式是一种非常具有前途的固体燃料处理方式和CO₂捕集技术，并且已经成为当前研究热点之一。

在传统的化学链燃烧方法中，通常将从空气反应器中的氧载体直接进入燃料反应器与固体燃料进行混合并发生反应。但是，如果将氧载体与固体燃料直接接触混合，在燃烧过程中，固体燃料中的灰分与氧载体难以分离。这些灰分可直接附着于氧载体表面，导致氧载体的活性下降，严重时发生失活现象。同时，氧载体与灰分的难以分离必然导致在排渣时会排出部分氧载体，导致氧载体不必要的损失，增加了运行成本。

发明内容

本实用新型所要解决的是现有化学链燃烧装置，氧载体与灰分的难以分离必然导致在排渣时会排出部分氧载体的问题。

本实用新型提供了一种固体燃料循环流化床化学链燃烧装置，其特征在于，包括空气反应器，空气反应器的底部外接空气，顶部连接旋风分离器；旋风分离器的顶部设有排气口，底部连接设于燃料反应器内的氧气发生器的顶部；氧气发生器的底部连接溢流槽的顶部，氧气发生器从燃料反应器的外部连接燃料反应器的底部；燃烧反应器顶部设有用于排放CO₂与水蒸气的出气口，底部设有用于加入固体燃料的加料口；溢流槽底部连接倾斜下降管，倾斜下降管与空气反应器的底部连接，溢流槽底部外接水蒸气；燃料反应器底部设有用于排灰的排渣口。

本实用新型属于化学链燃烧技术，具有化学链燃烧的普遍优点。燃料通过化学链燃烧的方式来处理，在整个循环过程中自然地实现了CO₂与空气的分离，并且不需要额外的从空气中分离氧气的能耗。这一点与近年发展起来的富氧燃烧技术相比，节省了空分设备和纯氧制备过程中所需的大量能耗，直接大幅度提高了系统的效率。同时，在化学链循环、燃烧过程中，由于传热温差低，系统的火用损失，使系统能量的使用效率进一步提高。