CA2745055A1 - Installation a cycle thermochimique pour combustibles reactifs - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une installation à cycle thermochimique comportant un réacteur d'oxydation à lit fluidisé rapide (1A), contenant des particules solides de réaction thermochimique, un premier séparateur cyclone associé (1B) et un agencement de retour des solides en sortie de ce séparateur cyclone (1B) vers ledit réacteur (1A), ledit agencement de retour comportant un réacteur de réduction constitué d'un lit mobile descendant (2A, 2'A). Selon l'invention, ledit réacteur de réduction comporte une alimentation en combustible réactif et comporte plusieurs injections (2C, 2E) d'un mélange de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau, ce réacteur de réduction est associé à un second séparateur cyclone (2B) associé à une conduite de retour (2D) vers le réacteur d'oxydation (1A), ledit premier séparateur cyclone (1B) comporte à sa sortie des solides un premier siphon d'étanchéité
aux gaz (1C) et ledit second séparateur cyclone (2B) comporte à sa sortie des solides un second siphon d'étanchéité aux gaz (2F).
aux gaz (1C) et ledit second séparateur cyclone (2B) comporte à sa sortie des solides un second siphon d'étanchéité aux gaz (2F).
Description
INSTALLATION A CYCLE THERMOCHIMIQUE POUR COMBUSTIBLES
REACTIFS
L'invention concerne une installation à cycle thermochimique pour combustibles réactifs.
Pour capturer puis stocker les émissions de dioxyde de carbone des installations de production d'énergie utilisant des combustibles solides d'origine fossile ou non fossile, tels que les biomasses, les développements technologiques ont mené à des voies multiples qui visent notamment à éliminer l'azote de l'air en amont de l'installation en utilisant de l'oxygène produit par une unité cryogénique de séparation d'air, par exemple pour la pré capture de dioxyde de carbone par gazéification préalable des combustibles ou pour oxycombustion avec de l'oxygène quasi pur mélangé à des fumées recyclées de dioxyde de carbone et vapeur d'eau. La production d'oxygène constitue le verrou technologique et économique de ces filières qui peut être contourné par l'intégration directe de cette production d'oxygène dans le processus de combustion par cycle thermochimique Les cycles thermochimiques de transport d'oxygène utilisant des oxydes métalliques pour la production de dioxyde de carbone pur à
partir de combustibles fossiles remontent aux années 1950 et utilisaient des lits fluidisés denses interconnectés. Puis est apparue l'utilisation des mêmes techniques pour une finalité différente à atteindre qui est celle de la combustion de combustibles fossiles pour production d'électricité
avec capture intégrée de dioxyde de carbone, utilisant des lits fluidisés circulants et non plus des lits fluidisés denses.
Ensuite, il est apparu que l'utilisation de lits fluidisés rapides et non plus de lits fluidisés circulants est seule adaptée à fournir les débits de particules solides porteurs d'oxygène afin d'assurer une combustion complète et non pas une oxydation partielle des combustibles.
REACTIFS
L'invention concerne une installation à cycle thermochimique pour combustibles réactifs.
Pour capturer puis stocker les émissions de dioxyde de carbone des installations de production d'énergie utilisant des combustibles solides d'origine fossile ou non fossile, tels que les biomasses, les développements technologiques ont mené à des voies multiples qui visent notamment à éliminer l'azote de l'air en amont de l'installation en utilisant de l'oxygène produit par une unité cryogénique de séparation d'air, par exemple pour la pré capture de dioxyde de carbone par gazéification préalable des combustibles ou pour oxycombustion avec de l'oxygène quasi pur mélangé à des fumées recyclées de dioxyde de carbone et vapeur d'eau. La production d'oxygène constitue le verrou technologique et économique de ces filières qui peut être contourné par l'intégration directe de cette production d'oxygène dans le processus de combustion par cycle thermochimique Les cycles thermochimiques de transport d'oxygène utilisant des oxydes métalliques pour la production de dioxyde de carbone pur à
partir de combustibles fossiles remontent aux années 1950 et utilisaient des lits fluidisés denses interconnectés. Puis est apparue l'utilisation des mêmes techniques pour une finalité différente à atteindre qui est celle de la combustion de combustibles fossiles pour production d'électricité
avec capture intégrée de dioxyde de carbone, utilisant des lits fluidisés circulants et non plus des lits fluidisés denses.
Ensuite, il est apparu que l'utilisation de lits fluidisés rapides et non plus de lits fluidisés circulants est seule adaptée à fournir les débits de particules solides porteurs d'oxygène afin d'assurer une combustion complète et non pas une oxydation partielle des combustibles.
2 La configuration généralement adoptée pour les cycles thermochimiques est celle de deux boucles à lit fluidisé circulant interconnectées pour la circulation de particules solides circulants avec pour chacune des boucles, un réacteur, un séparateur cyclone associé, une conduite de retour avec un siphon et éventuellement une barrière du soufre et du carbone. Une telle installation présente une complexité
certaine et augmente les coûts d'investissement et de maintenance.
Le document de brevet 2003/0035770 décrit un procédé de production d'hydrogène par traitement de gaz de synthèse combinant un réacteur à lit fluidisé par un mélange de gaz de synthèse et de vapeur d'eau et un réacteur qui peut être mobile et descendant dans lequel est injecté un mélange d'oxygène et de vapeur d'eau. Ces deux réacteurs sont interconnectés afin de réaliser une réaction de CO
shift appelée en français conversion déplacée du monoxyde de carbone et de convertir le monoxyde de carbone présent dans le gaz de synthèse en dioxyde de carbone qui est combiné en carbonates grâce au calcium présent dans cette boucle qui contient également des oxydes de fer assurant un transfert d'oxygène.
Outre le fait qu'une telle installation soit destiné au traitement de gaz et non à la production d'énergie, les réacteurs ne sont pas isolés entre eux en ce qui concerne les gaz, et les échanges de gaz en résultant entraînent de mauvaises performances de traitement.
L'objet de l'invention est de rechercher la compacité maximale d'un réacteur à cycle thermochimique pour réduire les coûts d'investissement, tout en le rendant capable d'assurer des fonctions de conversion complète de combustibles solides d'origine fossile ou non fossile dans le cas d'une combustion et dans le cas d'une oxydation partielle.
En particulier les combustibles réactifs, dont les combustibles solides à teneur importante en humidité et matières volatiles, ne
certaine et augmente les coûts d'investissement et de maintenance.
Le document de brevet 2003/0035770 décrit un procédé de production d'hydrogène par traitement de gaz de synthèse combinant un réacteur à lit fluidisé par un mélange de gaz de synthèse et de vapeur d'eau et un réacteur qui peut être mobile et descendant dans lequel est injecté un mélange d'oxygène et de vapeur d'eau. Ces deux réacteurs sont interconnectés afin de réaliser une réaction de CO
shift appelée en français conversion déplacée du monoxyde de carbone et de convertir le monoxyde de carbone présent dans le gaz de synthèse en dioxyde de carbone qui est combiné en carbonates grâce au calcium présent dans cette boucle qui contient également des oxydes de fer assurant un transfert d'oxygène.
Outre le fait qu'une telle installation soit destiné au traitement de gaz et non à la production d'énergie, les réacteurs ne sont pas isolés entre eux en ce qui concerne les gaz, et les échanges de gaz en résultant entraînent de mauvaises performances de traitement.
L'objet de l'invention est de rechercher la compacité maximale d'un réacteur à cycle thermochimique pour réduire les coûts d'investissement, tout en le rendant capable d'assurer des fonctions de conversion complète de combustibles solides d'origine fossile ou non fossile dans le cas d'une combustion et dans le cas d'une oxydation partielle.
En particulier les combustibles réactifs, dont les combustibles solides à teneur importante en humidité et matières volatiles, ne
3 PCT/FR2009/052306 requièrent que des temps de séjour limités pour convertir le résidu carboné solide qui est très réactif. Ceci s'applique particulièrement aux biomasses, à la tourbe, aux lignites, aux schistes bitumineux, aux sables bitumineux, aux charbons sub-bitumineux et aux résidus pétroliers.
Pour ce faire, l'invention propose une installation à cycle thermochimique comportant un réacteur d'oxydation à lit fluidisé
rapide, contenant des particules solides de réaction thermochimique, un premier séparateur cyclone associé et un agencement de retour des solides en sortie de ce séparateur cyclone vers ledit réacteur, ledit agencement de retour comportant un réacteur de réduction constitué
d'un lit mobile descendant, caractérisée en ce que ledit réacteur de réduction comporte une alimentation en combustible réactif et comporte plusieurs injections d'un mélange de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau, en ce que ce réacteur de réduction est associé à un second séparateur cyclone associé à une conduite de retour vers le réacteur d'oxydation, en ce que ledit premier séparateur cyclone comporte à sa sortie des solides un premier siphon d'étanchéité aux gaz et en ce que ledit second séparateur cyclone comporte à sa sortie des solides un second siphon d'étanchéité aux gaz..
L'invention propose une installation de configuration simplifiée de lit fluidisé rapide et de lit mobile qui combine deux réacteurs intégrés en série pour réaliser un cycle thermochimique de conversion de combustibles avec capture de dioxyde de carbone.
En regard d'un réacteur à lit fluidisé circulant qui présente une concentration en solides de l'ordre de 10 kg/m3 à son sommet et de l'ordre de 500 kg/m3 à sa base, un réacteur à lit mobile présente l'avantage d'une très forte concentration en solides de l'ordre de 800 à
3000 kg/m3 ce qui assure une très grande compacité de l'installation.
Pour ce faire, l'invention propose une installation à cycle thermochimique comportant un réacteur d'oxydation à lit fluidisé
rapide, contenant des particules solides de réaction thermochimique, un premier séparateur cyclone associé et un agencement de retour des solides en sortie de ce séparateur cyclone vers ledit réacteur, ledit agencement de retour comportant un réacteur de réduction constitué
d'un lit mobile descendant, caractérisée en ce que ledit réacteur de réduction comporte une alimentation en combustible réactif et comporte plusieurs injections d'un mélange de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau, en ce que ce réacteur de réduction est associé à un second séparateur cyclone associé à une conduite de retour vers le réacteur d'oxydation, en ce que ledit premier séparateur cyclone comporte à sa sortie des solides un premier siphon d'étanchéité aux gaz et en ce que ledit second séparateur cyclone comporte à sa sortie des solides un second siphon d'étanchéité aux gaz..
L'invention propose une installation de configuration simplifiée de lit fluidisé rapide et de lit mobile qui combine deux réacteurs intégrés en série pour réaliser un cycle thermochimique de conversion de combustibles avec capture de dioxyde de carbone.
En regard d'un réacteur à lit fluidisé circulant qui présente une concentration en solides de l'ordre de 10 kg/m3 à son sommet et de l'ordre de 500 kg/m3 à sa base, un réacteur à lit mobile présente l'avantage d'une très forte concentration en solides de l'ordre de 800 à
3000 kg/m3 ce qui assure une très grande compacité de l'installation.
4 L'invention concerne également un procédé de mise en oeuvre d'une telle installation, caractérisé en ce qu'il consiste à régler la température dudit réacteur à lit fluidisé rapide et dudit réacteur à lit mobile par sélection de la quantité et de la composition desdites particules solides de réaction thermochimique, et par réglage de leur degré d'oxydation et de réduction au moyen du débit du gaz alimentant lesdits réacteurs.
Les particules solides de réaction thermochimique sont de préférence des oxydes métalliques.
Chaque type d'oxyde métallique, seul ou mixtes, possède plusieurs niveaux d'oxydation possibles, par exemple Fe en FeO, Fe203, Fe304, Mn en MnO, Mn203, Mn304 et inversement pour les degrés de réduction. Ces degrés d'oxydation et de réduction sont des paramètres pouvant être ajustés par la composition des oxydes mixtes, de façon à
piloter précisément les chaleurs réactionnelles libérées dans chaque réacteur. Par ailleurs, les réactifs injectés (air d'oxydation et combustible) qui réagissent avec les oxydes métalliques et leur mode d'injection par étagement sont également un moyen d'action sur ces degrés de réduction et d'oxydation. Enfin, les temps de séjour des oxydes dans chaque réacteur constituent le dernier levier d'ajustement de ces degrés d'oxydation et de réduction.
L'invention est décrite ci-après plus en détail à l'aide de figures ne représentant que des modes de réalisation préférés de l'invention.
La figure 1 est une vue schématique en élévation d'une installation de combustion conforme à l'invention.
La figure 2 est une vue schématique en élévation d'une installation de gazéification ou d'oxydation partielle conforme à
l'invention.
Comme représenté sur les figures, une installation à cycle thermochimique conforme à l'invention comporte un réacteur 1A
d'oxydation à lit fluidisé rapide par de l'air, contenant des particules solides de réaction thermochimique, de préférence des oxydes métalliques, un premier séparateur cyclone associé 1B raccordé en partie haute du réacteur 1A et un agencement de retour des solides en
Les particules solides de réaction thermochimique sont de préférence des oxydes métalliques.
Chaque type d'oxyde métallique, seul ou mixtes, possède plusieurs niveaux d'oxydation possibles, par exemple Fe en FeO, Fe203, Fe304, Mn en MnO, Mn203, Mn304 et inversement pour les degrés de réduction. Ces degrés d'oxydation et de réduction sont des paramètres pouvant être ajustés par la composition des oxydes mixtes, de façon à
piloter précisément les chaleurs réactionnelles libérées dans chaque réacteur. Par ailleurs, les réactifs injectés (air d'oxydation et combustible) qui réagissent avec les oxydes métalliques et leur mode d'injection par étagement sont également un moyen d'action sur ces degrés de réduction et d'oxydation. Enfin, les temps de séjour des oxydes dans chaque réacteur constituent le dernier levier d'ajustement de ces degrés d'oxydation et de réduction.
L'invention est décrite ci-après plus en détail à l'aide de figures ne représentant que des modes de réalisation préférés de l'invention.
La figure 1 est une vue schématique en élévation d'une installation de combustion conforme à l'invention.
La figure 2 est une vue schématique en élévation d'une installation de gazéification ou d'oxydation partielle conforme à
l'invention.
Comme représenté sur les figures, une installation à cycle thermochimique conforme à l'invention comporte un réacteur 1A
d'oxydation à lit fluidisé rapide par de l'air, contenant des particules solides de réaction thermochimique, de préférence des oxydes métalliques, un premier séparateur cyclone associé 1B raccordé en partie haute du réacteur 1A et un agencement de retour des solides en
5 sortie de ce séparateur cyclone vers le réacteur 1A. Le raccordement du haut du réacteur à lit fluidisé circulant 1A et du séparateur cyclone 1B
associé est effectué par un tronçon de conduite incliné vers le bas, l'inclinaison étant d'au moins 35 par rapport à un plan horizontal. Cette inclinaison de 35 peut être réduite à 20 si ce tronçon possède des fluidisations auxiliaires. Ainsi, il est obtenu un écoulement en phase dense au bas de ce tronçon de conduite et un écoulement gravitaire en masse des solides est favorisé. Ce tronçon de conduite débouche dans le plafond du premier séparateur cyclone 1B à proximité de la périphérie de ce dernier par une fente en arc de cercle, de largeur constante. Le bord périphérique externe de cette fente est disposée en continuité avec la paroi cylindrique du premier séparateur cyclone 1B, afin de ne pas réduire la vitesse des solides et contribue à un rendement de séparation gaz / solides optimal dans le cyclone.
En sortie des gaz de ce premier cyclone 1B, est récupéré de l'air appauvri en oxygène qui est transmis à un dispositif de refroidissement 3, un dispositif de filtration 4 et un dispositif d'évacuation 5 à
l'atmosphère.
L'agencement de retour comporte un réacteur 2A, 2'A de combustion et de réduction alimenté en combustible réactif à convertir et constitué d'un lit mobile descendant comportant une conduite verticale 2A et dans lequel est injecté au moyen de plusieurs injections 2C réparties sur la hauteur de cette conduite verticale 2A, un mélange recyclé de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau. Ce réacteur de réduction est associé à un second séparateur cyclone 2B associé à une conduite de retour 2D des particules solides de réaction thermochimique
associé est effectué par un tronçon de conduite incliné vers le bas, l'inclinaison étant d'au moins 35 par rapport à un plan horizontal. Cette inclinaison de 35 peut être réduite à 20 si ce tronçon possède des fluidisations auxiliaires. Ainsi, il est obtenu un écoulement en phase dense au bas de ce tronçon de conduite et un écoulement gravitaire en masse des solides est favorisé. Ce tronçon de conduite débouche dans le plafond du premier séparateur cyclone 1B à proximité de la périphérie de ce dernier par une fente en arc de cercle, de largeur constante. Le bord périphérique externe de cette fente est disposée en continuité avec la paroi cylindrique du premier séparateur cyclone 1B, afin de ne pas réduire la vitesse des solides et contribue à un rendement de séparation gaz / solides optimal dans le cyclone.
En sortie des gaz de ce premier cyclone 1B, est récupéré de l'air appauvri en oxygène qui est transmis à un dispositif de refroidissement 3, un dispositif de filtration 4 et un dispositif d'évacuation 5 à
l'atmosphère.
L'agencement de retour comporte un réacteur 2A, 2'A de combustion et de réduction alimenté en combustible réactif à convertir et constitué d'un lit mobile descendant comportant une conduite verticale 2A et dans lequel est injecté au moyen de plusieurs injections 2C réparties sur la hauteur de cette conduite verticale 2A, un mélange recyclé de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau. Ce réacteur de réduction est associé à un second séparateur cyclone 2B associé à une conduite de retour 2D des particules solides de réaction thermochimique
6 réduites, vers le bas du réacteur d'oxydation 1A. Ces injections de mélange de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau comprennent une injection 2E à une haute vitesse comprise entre 20 et 100 m/s située à
proximité de l'entrée dans le second séparateur cyclone 2B.
Ce réacteur de combustion et de réduction 2A se prolonge par un tronçon de conduite 2'A incliné, l'inclinaison étant d'au moins 35 par rapport à un plan horizontal. Cette inclinaison de 35 peut être réduite à 20 si ce tronçon possède des fluidisations auxiliaires. Ainsi, il est obtenu un écoulement au bas de ce tronçon 2'A et un écoulement gravitaire en masse des solides est favorisé par l'injection 2E à haute vitesse située à proximité de l'entrée dans le second séparateur cyclone 2B. Ce tronçon de conduite 2'A débouche dans le plafond du second séparateur cyclone 2B à proximité de la périphérie de ce dernier par une fente en arc de cercle, de largeur constante. Le bord périphérique externe de cette fente est disposée en continuité avec la paroi cylindrique du second séparateur cyclone 2B, afin de ne pas réduire la vitesse des solides et contribue à un rendement de séparation gaz /
solides optimal dans le cyclone.
Le premier séparateur cyclone 1B comporte à sa sortie des solides un premier siphon d'étanchéité aux gaz 1C fluidisé par de la vapeur d'eau. De même, le second séparateur cyclone 2B comporte à
sa sortie des solides un second siphon d'étanchéité aux gaz 2F fluidisé
par de la vapeur d'eau, éventuellement mélangé avec du dioxyde de carbone recyclé. Ainsi le réacteur à lit mobile 2A, 2'A est isolé du réacteur à lit fluidisé 1A en son amont et en son aval, en ce qui concerne le gaz.
Lorsque le combustible est solide, le combustible est alimenté
par chute gravitaire au sommet du réacteur à lit mobile 2A, comme illustré sur les figures.
proximité de l'entrée dans le second séparateur cyclone 2B.
Ce réacteur de combustion et de réduction 2A se prolonge par un tronçon de conduite 2'A incliné, l'inclinaison étant d'au moins 35 par rapport à un plan horizontal. Cette inclinaison de 35 peut être réduite à 20 si ce tronçon possède des fluidisations auxiliaires. Ainsi, il est obtenu un écoulement au bas de ce tronçon 2'A et un écoulement gravitaire en masse des solides est favorisé par l'injection 2E à haute vitesse située à proximité de l'entrée dans le second séparateur cyclone 2B. Ce tronçon de conduite 2'A débouche dans le plafond du second séparateur cyclone 2B à proximité de la périphérie de ce dernier par une fente en arc de cercle, de largeur constante. Le bord périphérique externe de cette fente est disposée en continuité avec la paroi cylindrique du second séparateur cyclone 2B, afin de ne pas réduire la vitesse des solides et contribue à un rendement de séparation gaz /
solides optimal dans le cyclone.
Le premier séparateur cyclone 1B comporte à sa sortie des solides un premier siphon d'étanchéité aux gaz 1C fluidisé par de la vapeur d'eau. De même, le second séparateur cyclone 2B comporte à
sa sortie des solides un second siphon d'étanchéité aux gaz 2F fluidisé
par de la vapeur d'eau, éventuellement mélangé avec du dioxyde de carbone recyclé. Ainsi le réacteur à lit mobile 2A, 2'A est isolé du réacteur à lit fluidisé 1A en son amont et en son aval, en ce qui concerne le gaz.
Lorsque le combustible est solide, le combustible est alimenté
par chute gravitaire au sommet du réacteur à lit mobile 2A, comme illustré sur les figures.
7 Lorsque le combustible est liquide ou gazeux, il est alimenté par les injections 2C, 2E de mélange de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau.
Lorsque le combustible est sous forme pâteuse ou en suspension, il est introduit par pompage et grâce à des injections réparties sur la hauteur du réacteur à lit mobile 2A.
Le fait de coupler thermiquement sans bypass les deux réacteurs, c'est-à-dire que la totalité des solides circulants dans un réacteur traverse les deux réacteurs 1A, 2A en série, nécessite :
- d'optimiser la composition des particules solides de réaction thermochimique, de préférence des oxydes métalliques, quant à leur exothermicité et endothermicité ainsi que leur capacité en portage d'oxygène, puisqu'il n'y a pas de boucle auxiliaire de particules solides permettant une extraction de chaleur additionnelle, - des moyens de réglage de la température des réacteurs, qui sont la quantité d'inventaire de particules solides en circulation, les degrés d'oxydation et de réduction des oxydes pilotés par les débits de réactants dans chaque réacteur et enfin la composition des particules solides de réaction thermochimique, de préférence des oxydes métalliques en circulation.
Les oxydes métalliques en circulation sont préférentiellement à
base de fer, de manganèse, de cuivre, de nickel ou/et de titane afin de créer des structures de type pérovskites.
Lorsque l'installation est destinée à une combustion, comme représentée sur la figure 1, la sortie des gaz du second cyclone 2B
constitué du gaz de conversion généré dans le réacteur à lit mobile 2A
entre les oxydes métalliques et le combustible introduit et contenant notamment le dioxyde de carbone issu de la conversion, est connectée à un dispositif de refroidissement 6, un dispositif de filtration 7 et un
Lorsque le combustible est sous forme pâteuse ou en suspension, il est introduit par pompage et grâce à des injections réparties sur la hauteur du réacteur à lit mobile 2A.
Le fait de coupler thermiquement sans bypass les deux réacteurs, c'est-à-dire que la totalité des solides circulants dans un réacteur traverse les deux réacteurs 1A, 2A en série, nécessite :
- d'optimiser la composition des particules solides de réaction thermochimique, de préférence des oxydes métalliques, quant à leur exothermicité et endothermicité ainsi que leur capacité en portage d'oxygène, puisqu'il n'y a pas de boucle auxiliaire de particules solides permettant une extraction de chaleur additionnelle, - des moyens de réglage de la température des réacteurs, qui sont la quantité d'inventaire de particules solides en circulation, les degrés d'oxydation et de réduction des oxydes pilotés par les débits de réactants dans chaque réacteur et enfin la composition des particules solides de réaction thermochimique, de préférence des oxydes métalliques en circulation.
Les oxydes métalliques en circulation sont préférentiellement à
base de fer, de manganèse, de cuivre, de nickel ou/et de titane afin de créer des structures de type pérovskites.
Lorsque l'installation est destinée à une combustion, comme représentée sur la figure 1, la sortie des gaz du second cyclone 2B
constitué du gaz de conversion généré dans le réacteur à lit mobile 2A
entre les oxydes métalliques et le combustible introduit et contenant notamment le dioxyde de carbone issu de la conversion, est connectée à un dispositif de refroidissement 6, un dispositif de filtration 7 et un
8 dispositif de condensation 8, pour le transport et le stockage du dioxyde de carbone.
Lorsque l'installation est destinée à une gazéification ou une combustion partielle, comme représentée sur la figure 2, la sortie des gaz du second cyclone 2B constitué du gaz de conversion généré dans le réacteur à lit mobile 2A entre les oxydes métalliques et le combustible introduit et contenant notamment le dioxyde de carbone, le monoxyde de carbone, l'hydrogène, issus de la conversion, est connectée à un dispositif de refroidissement 6, un dispositif de piégeage des alcalins 9 de type Na20 et K20 vers 600 C et un dispositif de piégeage de goudrons 10 vers 400 à 800 C, de préférence vers 400 C, pour l'utilisation en gaz d'alimentation de moteur ou après une compression préalable en turbine à gaz 11 ou directement en gaz d'alimentation de brûleurs d'une chaudière 12 existante ou nouvelle.
Lorsque l'installation est destinée à une gazéification ou une combustion partielle, comme représentée sur la figure 2, la sortie des gaz du second cyclone 2B constitué du gaz de conversion généré dans le réacteur à lit mobile 2A entre les oxydes métalliques et le combustible introduit et contenant notamment le dioxyde de carbone, le monoxyde de carbone, l'hydrogène, issus de la conversion, est connectée à un dispositif de refroidissement 6, un dispositif de piégeage des alcalins 9 de type Na20 et K20 vers 600 C et un dispositif de piégeage de goudrons 10 vers 400 à 800 C, de préférence vers 400 C, pour l'utilisation en gaz d'alimentation de moteur ou après une compression préalable en turbine à gaz 11 ou directement en gaz d'alimentation de brûleurs d'une chaudière 12 existante ou nouvelle.
Claims (11)
1. Installation à cycle thermochimique comportant un réacteur d'oxydation à lit fluidisé rapide (1A), contenant des particules solides de réaction thermochimique, un premier séparateur cyclone associé (1B) et un agencement de retour des solides en sortie de ce séparateur cyclone (1B) vers ledit réacteur (1A), ledit agencement de retour comportant un réacteur de réduction constitué d'un lit mobile descendant (2A, 2'A), caractérisée en ce que ledit réacteur de réduction comporte une alimentation en combustible réactif et comporte plusieurs injections (2C, 2E) d'un mélange de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau, en ce que ce réacteur de réduction est associé à un second séparateur cyclone (2B) associé à une conduite de retour (2D) vers le réacteur d'oxydation (1A), en ce que ledit premier séparateur cyclone (1B) comporte à sa sortie des solides un premier siphon d'étanchéité
aux gaz (1C) et en ce que ledit second séparateur cyclone (2B) comporte à sa sortie des solides un second siphon d'étanchéité
aux gaz (2F).
aux gaz (1C) et en ce que ledit second séparateur cyclone (2B) comporte à sa sortie des solides un second siphon d'étanchéité
aux gaz (2F).
2. Installation selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ledit réacteur à lit mobile comporte une conduite verticale (2A) et lesdites injections (2C, 2E) sont réparties sur la hauteur de ladite conduite verticale (2A).
3. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdites injections de mélange de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau comprennent une injection (2E) à
une haute vitesse comprise entre 20 et 100 m/s située à
proximité de l'entrée dans ledit second séparateur cyclone (2B).
une haute vitesse comprise entre 20 et 100 m/s située à
proximité de l'entrée dans ledit second séparateur cyclone (2B).
4. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit réacteur de lit mobile descendant se prolonge par un tronçon de conduite incliné (2'A), débouchant dans le plafond dudit second séparateur cyclone (2B).
5. Installation selon l'une des revendications précédentes, destinée à
une combustion, caractérisée en ce que la sortie des gaz dudit second cyclone (2B) est connectée à un dispositif de refroidissement (6), de filtration (7) et de condensation (8), pour le transport et le stockage du dioxyde de carbone.
une combustion, caractérisée en ce que la sortie des gaz dudit second cyclone (2B) est connectée à un dispositif de refroidissement (6), de filtration (7) et de condensation (8), pour le transport et le stockage du dioxyde de carbone.
6. Installation selon l'une des revendications 1 à 4, destinée à une gazéification ou une oxydation partielle, caractérisée en ce que la sortie des gaz dudit second cyclone (2B) est connectée à un dispositif de refroidissement (6), de piégeage des alcalins (9) et de piégeage de goudrons (10), pour l'utilisation en gaz moteur d'une turbine à gaz (11) ou en gaz d'alimentation de brûleurs d'une chaudière (12).
7. Installation selon l'une des revendications précédentes, dont ledit combustible est solide, caractérisée en ce que ledit combustible est alimenté par chute gravitaire au sommet dudit réacteur à lit mobile (2A).
8. Installation selon l'une des revendications précédentes, dont ledit combustible est liquide ou gazeux, caractérisée en ce que ledit combustible est alimenté par lesdites injections (2C, 2E) de mélange de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau.
9. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit réacteur d'oxydation (1A) est fluidisé
par de l'air.
par de l'air.
10. Installation selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que lesdites particules solides de réaction thermochimique sont des oxydes métalliques.
11. Procédé de mise en oeuvre d'une installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à
régler la température dudit réacteur à lit fluidisé rapide (1A) et dudit réacteur à lit mobile (2A, 2'A) par sélection de la quantité et de la composition desdites particules solides de réaction thermochimique, et par réglage de leur degré d'oxydation et de réduction au moyen du débit du gaz alimentant lesdits réacteurs.
régler la température dudit réacteur à lit fluidisé rapide (1A) et dudit réacteur à lit mobile (2A, 2'A) par sélection de la quantité et de la composition desdites particules solides de réaction thermochimique, et par réglage de leur degré d'oxydation et de réduction au moyen du débit du gaz alimentant lesdits réacteurs.
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