[实用新型]一种燃气锅炉系统

说明书

本实用新型公开了一种燃气锅炉系统，所述燃气锅炉系统包括单一的化学链燃烧反应器，化学链燃烧反应器包括化学链燃烧反应室和第一热媒室，所述化学链燃烧反应室的一端与燃气管道和空气管道连通，另一端与烟气管道连通，化学链燃烧反应室充填有载氧体；将燃料和空气交替地通入所述化学链燃烧反应室，交替地进行氧化态载氧体的还原反应过程和还原态载氧体的氧化再生反应过程，其中，所述氧化再生反应过程进行的时间长于还原反应过程进行的时间；热媒室的热媒吸收还原反应过程和氧化再生反应过程释放的反应热。本实用新型的燃气锅炉系统具有系统简单可靠、使用寿命长、造价低、能量利用效率高以及NO_x零排放的优点。

技术领域

本实用新型涉及锅炉技术领域，特别涉及一种燃气锅炉系统。

背景技术

常规的燃气锅炉存在的问题可概括为三个方面，一是能量利用效率较低。这是由于其燃烧烟气中水蒸气的露点低(55℃左右)，所以燃烧产生的水蒸气的潜热几乎得不到利用，再加上燃烧烟气量大而造成较大的显热损失。二是NO_x的排放量难以满足排放标准。较高的燃烧温度和燃气与空气的直接混合导致了热力型NO_x和快速型NO_x的产生。三是由于燃气烟气中的CO₂浓度低(燃气为天然气时约为8％)，所以CO₂捕集工艺的能耗大。

围绕上述常规燃气锅炉存在的问题，专利号为ZL201610222192.X的中国实用新型专利公开了如图1所示的一种燃气锅炉系统，可提高燃气锅炉的能量利用效率，实现NO_x零排放和CO₂近零能耗捕集CO₂。可是，该技术采用了两个相互切换的化学链燃烧反应器，当一个反应器进行氧化态载氧体的还原反应过程时，另一个反应器进行还原态载氧体的氧化再生反应过程，当两个反应器分别完成还原反应过程和氧化再生反应过程时进行切换。这就要求完成所有氧化态载氧体的还原需要的时间与完成所有还原态载氧体的氧化再生需要的时间必须相同，而在此条件下还原态载氧体的氧化再生反应的放热量要明显多于氧化态载氧体的还原反应的放热量，导致载氧体在氧化再生反应过程中发生温度飙升，载氧体充填床的温度分布也显著恶化，从而导致载氧体发生高温烧结而造成使用寿命缩短。此外，上述专利还存在系统复杂、可靠性差以及造价高的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种燃气锅炉系统，主要目的是简化系统、提高系统可靠性并降低系统造价，同时避免载氧体充填床的温度飙升，改善充填床的温度分布，从而提高载氧体的使用寿命。

为达到上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案：

一方面，本实用新型实施例提供了一种燃气锅炉系统，包括单一的化学链燃烧反应器，所述化学链燃烧反应器包括化学链燃烧反应室和第一热媒室，所述化学链燃烧反应室的一端与燃气管道和空气管道连通，另一端与烟气管道连通，化学链燃烧反应室内充填有载氧体；燃气和空气分别通过燃气管道和空气管道交替地通入化学链燃烧反应室中，通入燃气时燃气与氧化态载氧体反应生成还原反应产物气体并经烟气管道排出，同时氧化态载氧体被还原为还原态载氧体；通入空气时还原态载氧体被空气中的氧气氧化再生为氧化态载氧体，氧化反应产物气体经烟气管道排出；所述第一热媒室连接有第一热媒导入管道和第一热媒导出管道。

进一步的，其中所述化学链燃烧反应器为管壳式化学链燃烧反应器，所述管壳式化学链燃烧反应器包括第一管程和第一壳程，所述第一管程为化学链燃烧反应室，所述第一壳程为第一热媒室。

进一步的，其中所述烟气管道上设置有烟气换热器和气水分离器。

进一步的，其中所述化学链燃烧反应室的载氧体充填床下方充填有蓄热体；所述管壳式化学链燃烧反应器的下封头可以用作气水分离器。