[发明专利]一种磁性纳米级载氧体化学链反应器及其使用方法

说明书

本发明提供了一种磁性纳米级载氧体化学链反应器及其使用方法，属于化学链反应器技术领域。本发明采用静电分离技术可将气体与纳米级载氧体分离，而对于燃料提升管反应器输出的产物静电分离后，固体从燃料侧静电分离器的排料口排出至暂存器，然后进入分离管路，在磁性分离部件的磁力作用下，磁性纳米级载氧体和被还原的磁性纳米级载氧体被吸引，从而在降落过程中发生偏移落入斜管中，返回至空气提升管反应器，而灰分和未反应的煤粉则垂直落入直管，返回燃料提升管反应器，然后从排灰口排出，这样通过两级分离，将磁性纳米级载氧体分离出来，实现了纳米级载氧体的化学链燃烧。

技术领域

本发明涉及化学链反应器技术领域，尤其涉及一种磁性纳米级载氧体化学链反应器及其使用方法。

背景技术

现今世界的能源体系中，导致全球变暖的主要原因是煤炭资源燃烧产生大量的CO₂，将CO₂进行捕获和分离能够缓解全球变暖，因此，对CO₂的捕获和分离技术的创新迫在眉睫。

化学链燃烧(CLC)是一种近几年来提出的新型技术，可以实现近乎于零排放的碳捕集技术，其通过载氧体颗粒的“吸氧”和“释氧”，间接的使氧气与燃料发生反应，从而实现接近零成本的将烟气中的CO₂分离。CLC具有效率高成本低的特点，比传统的富氧技术效率高6％，CLC技术被认为是现阶段发展清洁、高效CO₂捕获的最有前景的技术之一。

纳米级化学链燃烧，循环载氧体使用的是纳米级载氧体，纳米级载氧体的颗粒比常规颗粒的比表面积大、流动性好，以纳米级载氧体为循环载氧体，理论上能够提高化学链燃烧的效率，提高循环速率。但是由于纳米级载氧体的粒径小，在用于化学链燃烧时，传统的旋风分离器无法将纳米级载氧体和气体有效分离，同时还存在被还原的载氧体和灰分分离困难的问题，从而阻碍了纳米级载氧体在化学链燃烧中的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米级载氧体化学链反应器及其使用方法，本发明提供的纳米级载氧体化学链反应器能够将纳米级载氧体有效分离，从而使纳米级载氧体可用于化学链燃烧。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种磁性纳米级载氧体化学链反应器，包括空气提升管反应器、空气侧静电分离器、燃料提升管反应器、燃料侧静电分离器、载氧体给料器、给煤器、暂存器、磁性分离部件和分离管路；所述载氧体给料器与空气提升管反应器下部的进料口连通，所述空气提升管反应器底部设置有进气口，所述空气提升管反应器上部的排料口与空气侧静电分离器连通，所述空气侧静电分离器底部的出料口与燃烧提升管反应器的下部连通；所述给煤器与所述燃料提升管反应器下部的进料口连通，所述燃料提升管反应器底部设置有进气口，所述燃料提升管反应器上部的排料口与燃料侧静电分离器连通，所述燃料侧静电分离器的排料口与暂存器的入口连通，所述暂存器的出料口与分离管路连通，所述分离管路上部的侧面设置有磁性分离部件，所述分离管路的下部分为斜管和直管两个管路，所述斜管与磁性分离部件位于同一侧，所述斜管与空气提升管反应器的下部连通，所述直管与燃料提升管反应器的下部连通；所述燃料提升管反应器的侧面设置有排灰口。

优选的，所述空气侧静电分离器底部的出料口与燃烧提升管反应器的下部连通的管路上设置有U型密封阀返料器。

优选的，所述斜管与空气提升管反应器的下部连通的管路上设置有U型密封阀返料器；所述直管与燃料提升管反应器的下部连通的管路上设置有U型密封阀返料器。

优选的，所述排灰口设置有U型密封阀返料器。

优选的，所述排灰口的高度与燃料提升管反应器中的煤粉颗粒稳定流化高度齐平。

优选的，所述直管与燃料提升管反应器的下部连通的位置位于燃料提升管反应器的进料口以上，且位于排灰口以下。