專利名稱：燃?xì)庋h(huán)流化床間接燃燒裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為氣體燃料的一種燃燒方式，具體為實(shí)現(xiàn)氣體燃料間接燃燒，達(dá)到二氧化碳分離的裝置及方法。
背景技術(shù)：
二氧化碳(CO2)是諸多潛在的溫室效應(yīng)氣體中影響最大的溫室氣體，如何減排CO2已經(jīng)成為今后人類可持續(xù)發(fā)展的主要內(nèi)容之一。常規(guī)的燃燒技術(shù)均是燃料直接和空氣接觸燃燒，生成的煙氣中CO2占10～20％，CO2的后續(xù)處理(濃縮提純)成本太高，通常有以下方法●通過分子膜分離方法對(duì)CO2進(jìn)行分離提純處理，其分離效率低而且成本高，如火電廠采用此方法對(duì)煙氣中CO2分離處理，會(huì)增加20％的發(fā)電成本，即使發(fā)達(dá)國家也難以實(shí)施。
●通過生物光合作用脫除CO2，尋找高效生物藻類進(jìn)行大規(guī)模脫除CO2，尚需技術(shù)突破。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種在沒有能量損失的前提條件下，能將二氧化碳從燃燒過程分離出來的燃?xì)庋h(huán)流化床間接燃燒裝置及方法。
技術(shù)方案本發(fā)明的循環(huán)流化床間接燃燒裝置，由三種不同流態(tài)化的流化床串聯(lián)所組成，即由循環(huán)流化床、旋風(fēng)分離器、鼓泡流化床、以及移動(dòng)流化床串聯(lián)組成；循環(huán)流化床的上部與旋風(fēng)分離器相聯(lián)通，旋風(fēng)分離器的下部通過料腿與鼓泡流化床相聯(lián)通，鼓泡流化床與移動(dòng)流化床相聯(lián)通，移動(dòng)流化床又與循環(huán)流化床下部相聯(lián)通，鼓泡流化床上部為二氧化碳和水蒸汽出氣口，旋風(fēng)分離器的上部為貧氧空氣出氣口，循環(huán)流化床的底部是空氣進(jìn)口，鼓泡流化床以及移動(dòng)流化床的底部是燃?xì)膺M(jìn)口。
用隔板將鼓泡流化床和移動(dòng)流化床下部隔開，上部保持聯(lián)通；用折流板將移動(dòng)流化床上部隔開，下部保持聯(lián)通，將移動(dòng)流化床分成二個(gè)區(qū)域。
本發(fā)明的燃?xì)庋h(huán)流化床間接燃燒裝置的間接燃燒方法是將循環(huán)流化床內(nèi)金屬粉末和空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)生成金屬氧化物；經(jīng)旋風(fēng)分離器分離后，將金屬氧化物進(jìn)入鼓泡流化床，與氣體燃料反應(yīng)，還原成金屬，然后流入移動(dòng)流化床，再返回到循環(huán)流化床，進(jìn)行金屬氧化物的再生過程，即載氧過程；在鼓泡流化床內(nèi)氣體燃料與金屬氧化物反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳和水蒸氣，從出氣管排出，經(jīng)冷凝后剔除水，將二氧化碳分離出來。
所述的循環(huán)流化床間接燃燒技術(shù)是在該燃燒裝置中采用雙重密封的方法，阻止循環(huán)流化床和鼓泡流化床間的氣體泄漏摻混，即利用移動(dòng)流化床中的折流板和料腿進(jìn)行密封。
鼓泡流化床和氣體隔離器處于中溫狀態(tài)300～700℃，在鼓泡流化床內(nèi)氣體燃料與金屬氧化物反應(yīng)，產(chǎn)生CO2和H2O(汽)，冷凝剔除H2O，將CO2分離出來，可見在沒有能量損失的條件下，循環(huán)流化床間接燃燒裝置及方法能夠?qū)O2從燃燒產(chǎn)物分離出來。
間接燃燒，采用氣體燃料不直接與空氣接觸燃燒，而是在一定溫度條件下，金屬和空氣接觸進(jìn)行氧化反應(yīng)，將空氣中氧置換出來，形成金屬氧化物，然后金屬氧化物與氣體燃料直接接觸，進(jìn)行還原反應(yīng)，其反應(yīng)產(chǎn)物為CO2和H2O(汽)，冷凝后剔除H2O，將CO2單獨(dú)分離出來，可見在沒有能量損失的前提下，間接燃燒能夠分離出CO2。因此，間接燃燒能夠安全處置氣體燃料能源轉(zhuǎn)換過程中CO2。如何實(shí)現(xiàn)氣體燃料間接燃燒，是實(shí)現(xiàn)CO2從氣體燃料燃燒產(chǎn)物中分離出來的關(guān)鍵，其裝置及方法有著更為廣泛的社會(huì)效益和工業(yè)應(yīng)用前景。
技術(shù)效果常規(guī)的燃燒技術(shù)均是燃料直接和空氣接觸燃燒，生成的煙氣中CO2只占10～20％，CO2的后續(xù)處理(濃縮提純)成本太高。本發(fā)明提供一種實(shí)現(xiàn)氣體燃料間接燃燒的裝置及方法，在沒有能量損失的條件下，能夠?qū)O2從燃燒產(chǎn)物分離出來。
本發(fā)明的循環(huán)流化床間接燃燒裝置及方法，在循環(huán)流化床內(nèi)金屬粉末和空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)生成金屬氧化物，經(jīng)旋風(fēng)分離器分離后，金屬氧化物進(jìn)入鼓泡流化床；氣體燃料進(jìn)入鼓泡流化床，與金屬氧化物進(jìn)行還原反應(yīng)，其氣體反應(yīng)產(chǎn)物為CO2和H2O(汽)，金屬氧化物則還原成金屬，然后流入移動(dòng)流化床，再返回到循環(huán)流化床，進(jìn)行金屬氧化物的再生過程，即載氧過程。
鼓泡流化床和氣體隔離器處于中溫狀態(tài)(300～700℃)，其反應(yīng)產(chǎn)物為CO2和H2O(汽)，冷凝剔除H2O，將CO2分離出來，可見在沒有能量損失的條件下，循環(huán)流化床間接燃燒裝置及方法能夠?qū)O2從氣體燃料燃燒產(chǎn)物中分離出來。


圖1是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖，其中有循環(huán)流化床1、旋風(fēng)分離器2、鼓泡流化床3、移動(dòng)流化床4，空氣進(jìn)口A、貧氧空氣出氣口B、燃?xì)膺M(jìn)口C、二氧化碳和水蒸汽出氣口D。
圖2是本發(fā)明裝置中鼓泡流化床3和移動(dòng)流化床4的結(jié)構(gòu)示意圖，其中有出氣管3-1、料腿3-2、隔板4-1、折流板4-2、返料管4-3。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的循環(huán)流化床間接燃燒裝置由三種不同流態(tài)化的流化床串聯(lián)所組成，由循環(huán)流化床1、旋風(fēng)分離器2、鼓泡流化床3、以及移動(dòng)流化床4串聯(lián)組成。循環(huán)流化床1的上部與旋風(fēng)分離器2相聯(lián)通，旋風(fēng)分離器2的下部通過料腿3-2與鼓泡流化床3相聯(lián)通，鼓泡流化床3與移動(dòng)流化床4相聯(lián)通，移動(dòng)流化床4又與循環(huán)流化床1下部相聯(lián)通，鼓泡流化床3上部為二氧化碳和水蒸汽出氣口D，旋風(fēng)分離器2的上部為貧氧空氣出氣口B，循環(huán)流化床1的底部是空氣進(jìn)口A，鼓泡流化床3以及移動(dòng)流化床4的底部是燃?xì)膺M(jìn)口C。用隔板4-1將鼓泡流化床3和移動(dòng)流化床4下部隔開，上部保持聯(lián)通；用折流板4-2將移動(dòng)流化床4上部隔開，下部保持聯(lián)通，將移動(dòng)流化床4分成二個(gè)區(qū)域。
本發(fā)明的燃?xì)庋h(huán)流化床間接燃燒裝置的間接燃燒方法是將循環(huán)流化床內(nèi)金屬粉末和空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)生成金屬氧化物；經(jīng)旋風(fēng)分離器分離后，將金屬氧化物進(jìn)入鼓泡流化床，與氣體燃料反應(yīng)，還原成金屬，然后流入移動(dòng)流化床，再返回到循環(huán)流化床，進(jìn)行金屬氧化物的再生過程，即載氧過程；在鼓泡流化床內(nèi)氣體燃料與金屬氧化物反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳和水蒸氣，從出氣管排出，經(jīng)冷凝后剔除水，將二氧化碳分離出來。
在循環(huán)流化床1內(nèi)金屬粉末和空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)生成金屬氧化物，經(jīng)旋風(fēng)分離器2分離后，金屬氧化物進(jìn)入鼓泡流化床3；氣體燃料進(jìn)入鼓泡流化床3，與金屬氧化物進(jìn)行還原反應(yīng)，其氣體反應(yīng)產(chǎn)物為CO2和H2O(汽)，而金屬氧化物則還原成金屬，然后流入移動(dòng)流化床4，再返回到循環(huán)流化床1，進(jìn)行金屬氧化物的再生過程，即載氧過程。
鼓泡流化床3內(nèi)氣體反應(yīng)產(chǎn)物為CO2和H2O(汽)，冷凝后剔除H2O，將CO2分離出來，可見在沒有能量損失的條件下，循環(huán)流化床間接燃燒裝置及方法能夠?qū)O2從氣體燃料燃燒產(chǎn)物中分離出來。
在該燃燒裝置中采用雙重密封的方法，阻止循環(huán)流化床1和鼓泡流化床3間的氣體泄漏摻混，即利用移動(dòng)流化床4中的折流板4-2和料腿3-2進(jìn)行密封。在反應(yīng)中，鼓泡流化床3和移動(dòng)流化床4處于300～700℃的中溫狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種燃?xì)庋h(huán)流化床間接燃燒裝置，其特征在于該裝置由三種不同流態(tài)化的流化床串聯(lián)所組成，即由循環(huán)流化床(1)、旋風(fēng)分離器(2)、鼓泡流化床(3)、以及移動(dòng)流化床(4)串聯(lián)組成；循環(huán)流化床(1)的上部與旋風(fēng)分離器(2)相聯(lián)通，旋風(fēng)分離器(2)的下部通過料腿(3-2)與鼓泡流化床(3)相聯(lián)通，鼓泡流化床(3)與移動(dòng)流化床(4)相聯(lián)通，移動(dòng)流化床(4)又與循環(huán)流化床(1)下部相聯(lián)通，鼓泡流化床(3)上部為二氧化碳和水蒸汽出氣口(D)，旋風(fēng)分離器(2)的上部為貧氧空氣出氣口(B)，循環(huán)流化床(1)的底部是空氣進(jìn)口(A)，鼓泡流化床(3)以及移動(dòng)流化床(4)的底部是燃?xì)膺M(jìn)口(C)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)庋h(huán)流化床間接燃燒裝置，其特征在于用隔板(4-1)將鼓泡流化床(3)和移動(dòng)流化床(4)下部隔開，上部保持聯(lián)通；用折流板(4-2)將移動(dòng)流化床(4)上部隔開，下部保持聯(lián)通，將移動(dòng)流化床(4)分成二個(gè)區(qū)域。
3.一種用于權(quán)利要求1所述的燃?xì)庋h(huán)流化床間接燃燒裝置的間接燃燒方法，其特征在于將循環(huán)流化床(1)內(nèi)金屬粉末和空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)生成金屬氧化物；經(jīng)旋風(fēng)分離器(2)分離后，將金屬氧化物進(jìn)入鼓泡流化床(3)，與氣體燃料反應(yīng)，還原成金屬，然后流人移動(dòng)流化床(4)，再返回到循環(huán)流化床(1)，進(jìn)行金屬氧化物的再生過程，即載氧過程；在鼓泡流化床(3)內(nèi)氣體燃料與金屬氧化物反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳和水蒸氣，從出氣管(3-1)排出，經(jīng)冷凝后剔除水，將二氧化碳分離出來。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃?xì)庋h(huán)流化床間接燃燒裝置的間接燃燒方法，其特征在于在該燃燒裝置中采用雙重密封的方法，阻止循環(huán)流化床(1)和鼓泡流化床(3)間的氣體泄漏摻混，即利用移動(dòng)流化床(4)中的折流板(4-2)和料腿(3-2)進(jìn)行密封。
全文摘要
燃?xì)庋h(huán)流化床間接燃燒裝置及方法是一種在沒有能量損失的前提條件下，將CO
文檔編號(hào)F23C10/00GK1546905SQ20031011262
公開日2004年11月17日 申請(qǐng)日期2003年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月12日
發(fā)明者沈來宏 申請(qǐng)人:東南大學(xué)