[发明专利]加压双回路循环流化床煤化学链燃烧分离CO2的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种加压双回路循环流化床煤化学链燃烧分离CO₂的装置，属于燃料的清洁燃烧和高效利用领域。

技术背景

现阶段，由于温室气体的排放而导致的全球气候变暖已经成为威胁人类生存的头号环境问题。然而，在一系列的温室气体中，二氧化碳（CO₂）是影响最大的一种。在平日的工业生产中，化石燃料的燃烧产生了大量的CO₂，它们造成了地表和低层大气温度的升高，引发全球气候变暖。因此如何减少二氧化碳的排放关系到人类的生存。

化学链燃烧(CLC)是近年来众多学者关注的一种新颖的燃烧方法，在整个燃烧过程中发生的都是无火焰化学反应，它打破了自古以来火焰燃烧的概念。在化学链燃烧中，燃料不直接与空气接触，而是以载氧体为中间介质在两个反应器(空气反应器和燃料反应器)之间循环交替反应来实现燃料的燃烧过程。载氧体在空气反应器中和空气发生氧化反应，实现载氧过程，然后进入燃料反应器与燃料发生还原反应。由于燃料反应器隔绝了空气，反应器的出口产物绝大部分是CO₂和H₂O，凝结出水后即可捕捉得到高纯度的CO₂。由于整个燃烧过程是基于两步化学反应，因此CLC实现了化学能的梯级利用。CLC相比传统燃烧方式的主要优点是产生的CO₂具有高纯度，分离成本低，此外在NOx零排放，高热效率方面也有优势，因此CLC是一种清洁燃烧方式，是国际公认的具有重要前景的CO₂减排技术之一。

发明内容

技术问题：本发明提供了一种加压双回路循环流化床煤化学链燃烧分离CO₂的装置，主回路以加压高密度循环流化床作为燃料反应器，错流移动床作为

空气反应器，解决了煤/载氧体燃烧反应与载氧体载氧反应的速度匹配问题；副回路的燃烧提高了二氧化碳的出口浓度，并且由于其系统小以及运用了错流移动床等特点可以大大减少载氧体的磨损问题。该装置具有燃烧效率高，CO₂出口浓度高及CO₂最终捕集率高的效果。

技术方案：本发明提供了一种加压双回路循环流化床煤化学链燃烧分离二氧化碳的装置。本发明的思路是：主回路的加压高密度循环流化床燃料反应器内实现高颗粒浓度、高循环倍率和高固体通量下的煤与载氧体的燃烧反应过程；主回路的错流移动床空气反应器内实现载氧体的载氧反应过程；旋风分离装置实现了载氧体和烟气的有效分离。副回路错流移动床燃料反应器内实现了烟气中还原性气体的完全燃烧，提高了二氧化碳的出口浓度。副回路空气反应器内实现了载氧体的重新载氧以及烟气中的含碳煤灰的完全燃烧。煤与载氧体燃烧的气体产物从副回路错流移动床燃料反应器的出口排出，其中主要是CO₂和水蒸汽的气体混合物，经除尘冷凝便可完成CO₂的分离。下面参照图1，具体说明本发明的技术路线和目标的具体实现。

该装置拥有两个回路，具体包括：主循环回路Ⅰ中加压高密度循环流化床燃料反应器、旋风分离器、料腿、新鲜载氧体颗粒给料器、错流移动床空气反应器、格栅板、失活载氧体颗粒排料器、返料器、阀门、排气管；副循环回路Ⅱ中错流移动床燃料反应器、新鲜载氧体颗粒给料器、失活载氧体颗粒排料器、格栅板、料腿、返料器、上升管空气反应器、旋风分离器、旋风分离器排气管、副回路旁路阀门；

其中加压高密度循环流化床燃料反应器的上部与旋风分离器相连通，旋风分离器的下部通过料腿与错流移动床空气反应器相连通，错流移动床空气反应器的下部通过返料器与加压高密度循环流化床燃料反应器的下部相连通，构成主循环回路I；而主循环回路I上部的旋风分离器的排气管则通向副循环回路Ⅱ的错流移动床燃料反应器的燃料入口；副循环回路的上升管空气反应器的上部与旋风分离器相连通，旋风分离器的下部与错流移动床燃料反应器连通，错流移动床燃料反应器的下部通过料腿和返料器与副循环回路的上升管空气反应器的下部相连通，构成副循环回路Ⅱ。

所述的主循环回路Ⅰ中的加压高密度循环流化床燃料反应器的顶部出口连接一级旋风分离器；底部入口由下到上依次为气化剂入口、煤颗粒入口、返料入口，其中气化剂入口布置在加压高密度循环流化床燃料反应器的底部，煤颗粒入口、返料入口布置在加压高密度循环流化床燃料反应器的侧面。