[发明专利]一种固体燃料分级氧化的化学链燃烧装置及其方法

权利要求书

1.一种固体燃料分级氧化的化学链燃烧装置，其特征在于：包括气化反应器(6)、空气反应器(1)和燃料反应器(3)依次相互连接形成的循环反应装置；所述气化反应器(6)的顶部设有气体出口，所述燃料反应器(3)的底部设有气体进口，所述燃料反应器(3)的底部还设有布风板(3.3)，所述布风板(3.3)上设有若干风帽(3.3.1)，所述气体出口和所述气体进口通过所述布风板(3.3)相连通；

所述空气反应器(1)通过空气旋风分离器(2)与所述燃料反应器(3)连接；设置于所述空气反应器(1)上部的空气反应器排气管(1.1)与所述空气旋风分离器(2)的上部进料口相连通，所述空气旋风分离器(2)的下部出料口通过料腿(2.1)与所述燃料反应器(3)的顶部相连通，所述料腿(2.1)伸入所述燃料反应器(3)内部中间或下部区域；

所述燃料反应器(3)通过燃料旋风分离器(4)与所述气化反应器(6)连接；设置于所述燃料反应器(3)上部的燃料反应器排气管(3.1)与所述燃料旋风分离器(4)的上部进料口相连通，所述燃料旋风分离器(4)的下部出料口连接所述气化反应器(6)的下部。

2.根据权利要求1所述的固体燃料分级氧化的化学链燃烧装置，其特征在于：所述燃料旋风分离器(4)的下部出料口经返料器(5)与所述气化反应器(6)的下部相连通。

3.根据权利要求1所述的固体燃料分级氧化的化学链燃烧装置，其特征在于：所述气化反应器(6)的中部或下部通过隔离器(7)与所述空气反应器(1)的下部相连通。

4.根据权利要求1所述的固体燃料分级氧化的化学链燃烧装置的方法，其特征在于：固体燃料进入所述气化反应器(6)中，通过载氧体在所述空气反应器(1)、燃料反应器(3)和气化反应器(6)之间交替循环地进行氧化－还原反应，所述载氧体包括氧化态载氧体颗粒(1.2)、贫氧化态载氧体颗粒(3.2)和还原态载氧体颗粒(6.3)；具体方法包括以下步骤：

1)气化-氧化反应：所述固体燃料进入所述气化反应器(6)内进行气化反应，生成的气体燃料在所述气化反应器(6)内与来自所述燃料反应器(3)的贫氧化态载氧体颗粒(3.2)进行氧化反应，生成弱还原性气体和还原态载氧体颗粒(6.3)，所述弱还原性气体向上流出所述气化反应器(6)，通过所述布风板(3.3)的风帽(3.3.1)进入所述燃料反应器(3)，所述还原态载氧体颗粒(6.3)进入所述空气反应器(1)；

2)二次氧化反应：经步骤1)生成的所述弱还原性气体进入燃料反应器(3)中，与所述燃料反应器(3)中来自空气反应器(1)的氧化态载氧体颗粒(1.2)进行二次氧化反应，生成贫氧化态载氧体颗粒(3.2)及二氧化碳和水蒸气，一起进入所述燃料旋风分离器(4)进行气固分离，所述二氧化碳和水蒸气通过烟气排气管(4.1)排出，分离下来的所述贫氧化态载氧体颗粒(3.2)通过返料器(5)进入所述气化反应器(6)中；

3)载氧体再生反应：气化反应器(6)内经步骤1)生成的所述还原态载氧体颗粒(6.3)进入所述空气反应器(1)中，与进入空气反应器(1)中的空气进行载氧体再生反应，生成氧化态载氧体颗粒(1.2)，所述氧化态载氧体颗粒(1.2)通过所述空气反应器排气管(1.1)进入所述空气旋风分离器(2)，进行气固分离，分离下来的所述氧化态载氧体颗粒(1.2)进入所述燃料反应器(3)。

5.根据权利要求4所述的固体燃料分级氧化的化学链燃烧装置的方法，其特征在于：步骤1)中，所述气化反应器(6)内未完全气化的残余固体燃料随所述弱还原性气体带动，经所述布风板(3.3)的风帽(3.3.1)进入所述燃料反应器(3)，进一步进行气化反应，生成的气体燃料与所述燃料反应器(3)内的氧化态载氧体颗粒(1.2)反应，氧化转化为二氧化碳和水蒸气。

6.根据权利要求4所述的固体燃料分级氧化的化学链燃烧装置的方法，其特征在于：所述空气反应器(1)中的反应温度为850～1100℃，所述燃料反应器(3)和所述气化反应器(6)中的反应温度为600～950℃；所述空气反应器(1)和所述燃料反应器(3)均为流化床反应器，所述气化反应器(6)为喷动流化床反应器。

7.根据权利要求4所述的固体燃料分级氧化的化学链燃烧装置的方法，其特征在于：所述返料器(5)、气化反应器(6)及隔离器(7)分别通过设置在返料器(5)底部的第一流化气体进口(5.3)、气化反应器(6)底部的第二流化气体进口(6.1)和隔离器(7)底部的第三流化气体进口(7.3)添加流化气体，所述流化气体为水蒸气和/或二氧化碳气体；所述固体燃料为含碳氢的固体燃料，包括煤炭、生物质、生活污泥。