CA2745055C - Facility having thermochemical cycle for reactive fuel - 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). The invention relates to a thermochemical cycle plant comprising a fast fluidized bed oxidation reactor (1A), containing solid particles of thermochemical reaction, a first cyclone separator (1B) and an arrangement of return of the solids at the outlet of this cyclone separator (1B) towards said reactor (1A), said return arrangement comprising a reducing reactor consisting of a moving down bed (2A, 2'A). according to the invention, said reduction reactor comprises a reactive fuel supply and comprises several injections (2C, 2E) a mixture of carbon dioxide and steam of water, this reduction reactor is associated with a second cyclone separator (2B) associated with a return line (2D) to the oxidation reactor (1A), said first cyclone separator (1B) comprises at its solids outlet a first sealing siphon to gases (1C) and said second cyclone separator (2B) comprises at its outlet solids a second gas siphon (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.
11 _____________ Y *Me THERMOCHEMICAL CYCLE INSTALLATION FOR COMBUSTIBLES
REAGENTS
The invention relates to a thermochemical cycle plant for reactive fuels.
To capture and store carbon dioxide emissions power generation facilities using fuels solid fossil or non-fossil species, such as biomass, technological developments have led to multiple pathways that aim in particular to eliminate nitrogen from the air upstream of the installation in using oxygen produced by a cryogenic separation unit of air, for example for the pre-capture of carbon dioxide by prior gasification of the fuels or for oxycombustion with almost pure oxygen mixed with recycled fumes of carbon and water vapor. Oxygen production is the key technological and economic aspects of these sectors which can be circumvented by the direct integration of this oxygen production into the process of combustion by thermochemical cycle Thermochemical oxygen transport cycles using metal oxides for the production of pure carbon dioxide from fossil fuels date back to the 1950s and used dense fluidized interconnected beds. Then came the use of same techniques for a different purpose to achieve which is that of burning fossil fuels for electricity generation with integrated capture of carbon dioxide, using fluidized beds circulating and not dense fluidized beds.
Then, it became apparent that the use of fast fluidized beds and no longer of circulating fluidized beds is only adapted to provide the flows solid particles carrying oxygen to ensure combustion complete and not a partial oxidation of fuels.
11 _____________ Y * Me
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 _ 2 The configuration generally adopted for cycles thermochemical is that of two circulating fluidized bed loops interconnected for circulating solid particles with for each of the loops, a reactor, an associated cyclone separator, a return pipe with a siphon and possibly a barrier sulfur and carbon. Such an installation presents a complexity certain and increases investment and maintenance costs.
Patent Document 2003/0035770 discloses a method of hydrogen production by synthesis gas treatment combining a fluidized bed reactor with a mixture of synthesis gas and water vapor and a reactor that can be mobile and going down into which is injected with a mixture of oxygen and water vapor. These two reactors are interconnected in order to achieve a CO reaction shift called in French displaced conversion of monoxide carbon and convert the carbon monoxide present in the gas of synthesis in carbon dioxide which is combined in carbonates thanks to the calcium present in this loop which also contains iron oxides providing oxygen transfer.
In addition to the fact that such an installation is intended for the treatment of gas and not to the production of energy, the reactors are not isolated between them with regard to gases, and gas exchanges in resulting in poor processing performance.
The object of the invention is to seek maximum compactness a thermochemical cycle reactor to reduce costs investment, while at the same time making it capable of providing complete conversion of solid fuels of fossil origin or not fossil in the case of combustion and in the case of oxidation partial.
In particular reactive fuels, including fuels solids with a high content of moisture and volatile matter, _
3 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 comportant une conduite verticale comporte une alimentation en combustible réactif et comporte plusieurs injections d'un mélange de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau réparties sur la hauteur de ladite conduite verticale, 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.
Pour ce faire, l'invention propose aussi 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. 3 require limited residence times to convert the carbon residue solid that is very responsive. This applies particularly to biomass, peat, lignites, oil shale, tar sands, sub-bituminous coals and residues oil.
To do this, the invention proposes a thermochemical cycle installation comprising a fast fluidized bed oxidation reactor containing solid particles thermochemical reaction, a first associated cyclone separator and a arrangement of returning solids at the outlet of this cyclone separator to said reactor, said arrangement return comprising a reduction reactor consisting of a moving bed descending, characterized in that said reduction reactor comprising a pipe vertical has a reactive fuel supply and includes several injections of a mixture of carbon dioxide and water vapor spread over the height of said vertical pipe, in that this reduction reactor is associated with a second separator cyclone associated with a return pipe to the oxidation reactor, in that that said first cyclone separator has at its output solids a first siphon gas-tightness and in that said second cyclone separator comprises his exit from solids a second gas seal siphon.
To do this, the invention also proposes a cycle installation thermochemical comprising a fast fluidized bed oxidation reactor containing solid particles thermochemical reaction, a first associated cyclone separator and a arrangement of returning solids at the outlet of this cyclone separator to said reactor, said arrangement return comprising a reduction reactor consisting of a moving bed descending, characterized in that said reduction reactor comprises a feed in reactive fuel and involves several injections of a mixture of dioxide of carbon and water vapor, in that this reduction reactor is associated with a second separator cyclone associated with a return pipe to the oxidation reactor, in that that said first cyclone separator has at its output solids a first siphon gas-tightness and in that said second cyclone separator comprises his exit from solids a second gas seal siphon.
The invention proposes a simplified bed configuration installation fluidized fast and moving bed that combines two integrated reactors in series for carry out a cycle thermochemical fuel conversion with capture of carbon dioxide carbon.
With regard to a circulating fluidized bed reactor which presents a concentration in solids of the order of 10 kg / m3 at its peak and of the order of 500 kg / m3 at its base, a moving bed reactor has the advantage of a very high concentration of solid the order of 800 to 3000 kg / m3 which ensures a very high compactness of 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 lA
___________________________________________________________ _ 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 4 The invention also relates to a method of implementation such an installation, characterized in that it consists in adjusting the temperature of said fast fluidized bed reactor and said bed reactor mobile by selecting the quantity and composition of said solid particles of thermochemical reaction, and by adjusting their degree of oxidation and reduction through the flow of the gas supplying said reactors.
The solid particles of thermochemical reaction are preferably metal oxides.
Each type of metal oxide, alone or mixed, has several possible oxidation levels, for example Fe in FeO, Fe203, Fe304, Mn in MnO, Mn203, Mn304 and conversely for the degrees of reduction. These degrees of oxidation and reduction are parameters which can be adjusted by the composition of the mixed oxides so as to precisely control the reaction heats released in each reactor. In addition, the injected reagents (oxidation air and fuel) which react with the metal oxides and their mode staged injection are also a means of action on these degrees of reduction and oxidation. Finally, the residence times of oxides in each reactor are the last lever of adjustment of these degrees of oxidation and reduction.
The invention is described below in more detail with the help of figures representing only preferred embodiments of the invention.
FIG. 1 is a schematic view in elevation of a combustion plant according to the invention.
FIG. 2 is a schematic view in elevation of a gasification or partial oxidation plant in accordance with the invention.
As shown in the figures, a cycle installation thermochemical according to the invention comprises a reactor lA
___________________________________________________________ _ rapid fluidized-bed oxidation with air, containing particles thermochemical reaction solids, preferably oxides metal, a first associated cyclone separator 1B connected in upper part of reactor 1A and a solids return arrangement in
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 ¨ 5 exit of this cyclone separator to the reactor 1A. The connection of the top of the circulating fluidized bed reactor 1A and the cyclone separator 1B
associated is performed by a pipe section inclined downwards, the inclination being at least 35 with respect to a horizontal plane. This tilt of 35 can be reduced to 20 if this section has auxiliary fluidizations. Thus, it is obtained a phase flow dense at the bottom of this pipe section and a gravity flow in Mass of solids is favored. This section of conduct leads to the ceiling of the first cyclone separator 1B near the periphery of the latter by a slot in an arc of width constant. The outer peripheral edge of this slot is arranged in continuity with the cylindrical wall of the first cyclone separator 1B, in order not to reduce the speed of the solids and contributes to a optimal gas / solids separation efficiency in the cyclone.
At the exit of the gases of this first cyclone 1B, is recovered from the air depleted of oxygen that is passed to a cooling device 3, a filtration device 4 and an evacuation device 5 to the atmosphere.
The return arrangement comprises a reactor 2A, 2'A of combustion and reduction fueled reactive fuel to convert and consisting of a moving down bed with a pipe 2A and in which is injected by means of several injections 2C distributed over the height of this vertical pipe 2A, a mixture recycled carbon dioxide and water vapor. This reactor reduction is associated with a second cyclone separator 2B associated with a 2D return line of solid thermochemical reaction particles ¨
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 lA 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. 6 reduced, down the oxidation reactor 1A. These injections of mixture of carbon dioxide and water vapor include a 2E injection at a high speed between 20 and 100 m / s located at near the entrance to the second cyclone separator 2B.
This combustion and reduction reactor 2A is extended by a 2'A inclined pipe section, the inclination being at least 35 per compared to a horizontal plane. This inclination of 35 can be reduced to 20 if this section has auxiliary fluidizations. So, he is obtained a flow at the bottom of this section 2'A and a flow Gravity mass of solids is favored by 2E injection at high speed located near the entrance in the second cyclone separator 2B. This section of pipe 2'A leads into the ceiling of the second cyclone separator 2B near the periphery of the latter by a slot in an arc of a circle, of constant width. The peripheral edge external of this slot is arranged in continuity with the wall cylinder of the second cyclone separator 2B so as not to reduce the speed of solids and contributes to a gas / gas separation efficiency optimal solids in the cyclone.
The first cyclone separator 1B comprises at its output solids a first gas siphon 1C fluidized by the water vapour. Likewise, the second cyclone separator 2B comprises at its solids outlet a second fluidized 2F gas siphon by steam, possibly mixed with carbon dioxide recycled carbon. Thus the moving bed reactor 2A, 2'A is isolated from fluidized bed reactor IA at its upstream and downstream, with respect to relates to gas.
When the fuel is solid, the fuel is fed by gravity drop at the top of the moving bed reactor 2A, as illustrated in the 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 7 When the fuel is liquid or gaseous, it is powered by 2C, 2E injections of carbon dioxide and steam mixture of water.
When the fuel is in pasty form or in suspension, it is introduced by pumping and through injections distributed over the height of the moving bed reactor 2A.
Thermally coupling without bypassing both reactors, that is to say that all the circulating solids in a reactor passes through the two reactors 1A, 2A in series, requires:
to optimize the composition of the solid particles of reaction thermochemical, preferably metal oxides, as to their exothermicity and endothermicity and their carrying capacity of oxygen, since there is no auxiliary loop of solid particles allowing additional heat extraction, - means for adjusting the temperature of the reactors, which are the amount of inventory of solid particles in circulation, the oxidation and reduction of oxides controlled by the flow rates of reactants in each reactor and finally the composition of the particles thermochemical reaction solids, preferably oxides circulating metal.
Circulating metal oxides are preferentially base of iron, manganese, copper, nickel and / or titanium in order to create perovskite type structures.
When the installation is intended for combustion, as represented in FIG. 1, the gas outlet of the second cyclone 2B
consisting of the conversion gas generated in the 2A moving bed reactor between the metal oxides and the fuel introduced and containing including the carbon dioxide from the conversion, is connected to a cooling device 6, a filtration device 7 and a
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 28 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. 8 condensation device 8, for the transport and storage of dioxide of carbon.
Where the installation is intended for gasification or partial combustion, as shown in Figure 2, the output of gas of the second cyclone 28 consisting of the conversion gas generated in the moving bed reactor 2A between the metal oxides and the fuel introduced and containing in particular carbon dioxide, carbon monoxide, hydrogen, derived from conversion, is connected to a cooling device 6, a trapping device alkalines 9 of Na 2 O and K 2 O type at about 600 ° C. and a device for trapping tar 10 to 400 to 800 C, preferably to 400 C, for use in engine fuel gas or after a preliminary compression in a gas turbine 11 or directly in gas supply of burners of an existing or new boiler 12.
Claims (9)
(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 comportant une conduite verticale (2A) comporte une alimentation en combustible réactif et comporte plusieurs injections (2C, 2E) d'un mélange de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau réparties sur la hauteur de ladite conduite verticale (2A), 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). 1. Thermochemical cycle plant comprising a reactor fast fluidized bed oxidation (1A), containing solid particles thermochemical reaction, a first cyclone separator associated (1B) and a solids return arrangement at the output of this cyclone separator (1B) to said reactor (1A), said arrangement of return comprising a reduction reactor consisting of a moving bed descendant (2A, 2'A), characterized in that said reactor reduction comprising a vertical pipe (2A) comprises a reactive fuel supply and involves multiple injections (2C, 2E) of a mixture of carbon dioxide and water vapor distributed over the height of said vertical pipe (2A), in that this reduction reactor is associated with a second cyclone separator (2B) associated with a return line (2D) to the reactor for oxidation (1A), in that said first cyclone separator (1B) has at its output solids a first sealing siphon to gas (1C) and in that said second cyclone separator (2B) comprises at its solids outlet a second gas-tight siphon (2F).
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