CN106855237A - 放散煤气的化学链燃烧系统及其运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种放散煤气的化学链燃烧系统及其运行方法，其中化学链燃烧系统包括：化学链燃烧反应器，设有至少两个浸于热媒内的充填有载氧体的反应管，反应气体与载氧体反应产生热量，并传递给热媒；反应气体导入管道，与放散煤气管道和空气管道连接，用于将放散煤气或者空气作为反应气体导入化学链燃烧反应器内；反应产物气体导出管道，用于将反应气体与载氧体反应后得到反应产物气体导出；蒸汽发生器，其热流体侧通过热媒导出管道和热媒导入管道与化学链燃烧反应器之间实现热媒循环。本发明实现放散煤气的有效利用，从而节约能源并减少环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及能源与环境的能量转换技术领域，特别涉及一种放散煤气的化学链燃烧系统及其运行方法。
背景技术
在钢铁、石化等工业领域，存在不少排放含有可燃成分的气体的情况，例如在钢铁行业就存在放散转炉煤气的情况，转炉放散煤气的有效利用关乎钢铁企业的经济效益与环境责任。可是，转炉煤气的放散或者利用过程存在几个问题：1.煤气因成分不达标(CO％≤35％，O2％≥2％)而点火放散或者直接放散的情况普遍存在，由此带来的能源浪费以及造成的大气污染不可小觑；2.为了降低转炉煤气放散时的安全隐患而设置的吹扫和点火系统需额外消耗大量蒸汽(或N2)和助燃燃料；3.转炉煤气中CO与CO2的含量之和可高达90％，具有碳富集的天然优势，然而常规燃烧方式由于将助燃空气与煤气直接混合，使得烟气中的CO2被大量N2冲淡，从而失去碳富集的优势，使得CO2的捕集变得困难；4.基于传统燃烧方式的放散煤气燃烧会产生NOX；5.转炉煤气放散的间歇性与用能过程所需的连续性之间存在矛盾。
如图1所示，是现有技术中转炉煤气处理系统示意图。从转炉101出来的转炉煤气经余热回收单元102进行热回收后，进一步通过除尘单元103精除尘，通过煤气成分分析仪104测定转炉煤气成分，若煤气成分达标(如，CO％≥35％，O2％＜2％)，则三通阀105回收侧打开，放散侧关闭，转炉煤气送入煤气柜，若煤气不达标，则三通阀105放散侧打开，回收侧关闭，将转炉放散煤气送入放散塔106点火放散或者直接放散。可见，现有的转炉放散煤气处理方法存在着能源浪费和环节污染的双重问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种放散煤气的化学链燃烧系统及其运行方法，主要目的是通过采用化学链燃烧反应来处理放散煤气，以实现放散煤气的有效利用，从而节约能源并减少环境污染。
为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种放散煤气的化学链燃烧系统，包括：
化学链燃烧反应器，所述化学链燃烧反应器内部依次形成配气室、用于容纳热媒的热媒室和集气室，所述热媒室内设有至少两个充填有载氧体的反应管，所述的热媒为导热油，所述的载氧体的活性成分为铜或以铜为主，所述反应管的一端连通配气室，另一端连通集气室；
反应气体导入管道，与化学链燃烧反应器的配气室连接，用于将放散煤气或者空气作为反应气体导入化学链燃烧反应器内；
放散煤气管道，与反应气体导入管道连接，所述放散煤气管道上设有第一电磁阀，所述放散煤气管道将放散煤气作为反应气体输入反气体导入管道；
空气管道，与反应气体导入管道连接，所述空气管道上设有空气风机和第二电磁阀，所述空气管道将空气作为反应气体输入所述反应气体导入管道；
反应产物气体导出管道，与化学链燃烧反应器的集气室连接，所述反应产物气体导出管道用于将反应气体与载氧体反应后得到的反应产物气体导出；
热媒导入管道，连接所述热媒室，所述热媒导入管道将热媒输入所述热媒室内进行热交换；
热媒导出管道，连接所述热媒室，换热后的热媒通过所述热媒导出管道从所述热媒室导出；
蒸汽发生器，所述蒸汽发生器的热流体侧的入口与所述热媒导出管道连接，蒸汽发生器的热流体侧的出口与热媒导入管道连接，热媒导入管道上设有热媒循环泵，热媒导出管道上设有第三温度传感器，蒸汽发生器的冷流体侧的入口连接冷凝水管道，冷凝水管道上设有冷凝水输送泵，蒸汽发生器的冷流体侧的出口连接蒸汽排出管道；其中
放散煤气和空气交替作为反应气体通过反应气体导入管道输入配气室，反应气体通过配气室分配进入至少两个反应管内与载氧体反应，反应气体与载氧体反应后产生的反应产物气体汇集到集气室后通过所述反应产物气体导出管道导出；其中氧化态的载氧体与放散煤气进行还原反应转化为还原态载氧体，并释放热量，还原态的载氧体与空气进行氧化再生反应转化为氧化态载氧体，并释放热量；
热媒室内的热媒吸收反应气体与载氧体反应产生的热量后通过热媒导出管道输送至蒸汽发生器热流体侧，所述热媒通过蒸汽发生器释放热量后由热媒导入管道输送至热媒室内，流经蒸汽发生器冷流体侧的冷凝水吸收热媒的热量后向外供热。
作为优选，所述热媒导入管道上还设有膨胀罐和第二温度传感器。
作为优选，还包括气体换热器，用于反应气体与反应产物气体的换热，所述气体换热器的冷流体侧接入所述的反应气体导入管道，所述气体换热器的热流体侧接入反应产物气体导出管道。
作为优选，还包括充填有蓄热体的蓄热器，所述蓄热器包括第一蓄热器和第二蓄热器；其中
所述第一蓄热器和第二蓄热器并联接入反应气体导入管道，并设置阀门控制反应气体输入所述第一蓄热器或第二蓄热器后输入化学链燃烧反应器；
所述第一蓄热器和第二蓄热器并联接入反应产物气体导出管道，并设置阀门控制化学链燃烧反应器内产生的反应产物气体输入所述第一蓄热器或第二蓄热器后排放；
其中，反应气体输入第一蓄热器和第二蓄热器中的一个，反应产物气体输入第一蓄热器和第二蓄热器中的另一个，所述反应气体在蓄热器中的流动方向与反应产物气体在蓄热器中的流动方向相反；放散煤气作为反应气体输入第一蓄热器和第二蓄热器中的一个，空气作为反应气体输入第一蓄热器和第二蓄热器中的另一个。
作为优选，所述反应气体导入管道包括上游反应气体导入管道和下游反应气体导入管道，所述上游反应气体导入管道的一端与放散煤气管道和空气管道分别连接，所述上游反应气体导入管道的另一端通过第二电动三通阀分别连接第一蓄热器的第一端和第二蓄热器的第一端，所述下游反应气体导入管道的一端与化学链燃烧反应器连接，所述下游反应气体导入管道的另一端通过第四电动三通阀分别连接第一蓄热器的第二端和第二蓄热器的第二端；
所述反应产物气体导出管道包括上游反应产物气体导出管道和下游反应产物气体导出管道，所述上游反应产物气体导出管道的一端与与化学链燃烧反应器连接，所述上游反应产物气体导出管道的另一端通过第一电动三通阀分别连接第一蓄热器的第二端和第二蓄热器的第二端，所述下游反应产物气体导出管道的一端通过第三电动三通阀分别连接第一蓄热器的第一端和第二蓄热器的第一端。
作为优选，所述的下游反应产物气体排出管道上设有第一温度传感器。
作为优选，还包括反应产物气体循环管道，所述反应产物气体循环管道的一端与反应产物气体导出管道连接，反应产物气体循环管道的另一端与所述空气风机入口一侧的空气管道连接，反应产物气体循环管道上设有电磁阀，所述反应产物气体循环管道将部分反应产物气体输送至空气管道内稀释空气中的氧气含量。
另一方面，本发明实施例提供了一种上述放散煤气的化学链燃烧系统的运行方法，包括如下环节：
氧化态载氧体的还原环节，当进行煤气放散时，将煤气作为反应气体输入化学链燃烧反应器与氧化态载氧体进行还原反应，氧化态载氧体转化为还原态载氧体，并产生热量，还原反应生成的反应产物气体通过反应产物气体导出管道导出；
还原态载氧体的氧化再生环节，当煤气放散结束时，将空气作为反应气体通入所述的化学链燃烧反应器与还原态载氧体进行氧化再生反应，还原态载氧体转化为氧化态载氧体，并产生热量，氧化反应生成的反应产物气体通过反应产物气体导出管道导出；
热回收环节，热媒通过热媒导入管道导入所述的热媒室，热媒吸收反应管内的载氧体和反应气体反应产生的热量后，通过热媒导出管道导出；
供热环节，吸收了热量的热媒通过热媒导出管道输入蒸汽发生器的热流体侧与冷流体侧换热，以向外供热，释放了热量的热媒通过热媒导入管道输送回热媒室。
作为优选，还包括反应产物气体热回收环节，作为反应气体的放散煤气或者空气吸收反应产物气体携带的热量后输入化学链燃烧反应器。
作为优选，所述反应产物气体热回收环节如下：反应气体通过气体换热器吸收所述反应产物气体携带的热量。
作为优选，所述反应产物气体热回收环节如下：当进行煤气放散时，放散煤气作为反应气体导入第二蓄热器，放散煤气被第二蓄热器内的蓄热体加热后通入所述的化学链燃烧反应器与氧化态载氧体进行还原反应，生成的反应产物气体导入第一蓄热器，第一蓄热器内蓄热体吸收反应产物气体携带的热量进行蓄热；
当煤气放散结束时，空气作为反应气体导入所述的第一蓄热器，空气被第一蓄热器内的蓄热体加热后通入所述的化学链燃烧反应器与还原态载氧体进行氧化再生反应，生成的反应产物气体导入第二蓄热器，第二蓄热器内的蓄热体吸收反应产物气体携带的热量进行蓄热。
作为优选，所述反应产物气体热回收环节，当所述的化学链燃烧反应器通入放散煤气作为反应气体时，控制热媒在化学链燃烧反应器的热媒室和蒸汽发生器之间的循环，使热媒输入蒸汽发生器之前的的温度稳定在第三温度设定值附近，而当化学链燃烧反应器通入空气作为反应气体时，通过控制热媒在化学链燃烧反应器的热媒室和蒸汽发生器之间的循环，使热媒输入蒸汽发生器之前的温度稳定在第四温度设定值附近。
作为优选，所述的第四温度设定值低于第三温度设定值，使得载氧体作为蓄热体在通入空气时段降温而释热，在通入放散煤气时段升温而蓄热，从而使通入空气时段的导热油的加热功率大于氧化再生反应的放热功率，而通入放散煤气时段的导热油的加热功率小于还原反应的放热功率。
作为优选，第三温度设定值取值范围为260～320℃，第四温度设定值取值为240～310℃，第四温度设定值低于第三温度设定值10～50℃。
作为优选，当从第一蓄热器或第二蓄热器中输出的反应产物气体的温度高于第一温度设定值时，使反应气体与反应产物气体输入的蓄热器互换。
作为优选，所述的第一温度设定值为120～170℃。
作为优选，通过控制冷凝水流经蒸汽发生器冷流体侧的单位时间内的流量，使输出蒸汽发生器的热媒的温度稳定在第二温度设定值附近。
作为优选，所述第二温度设定值的取值范围为230～290℃。
作为优选，将部分反应产物气体或其他惰性气体与空气混合，降低氧气在输入化学燃烧链反应器的气体总量中的百分含量，提高在通入空气时段对蓄热器的热量携带能力。
本发明与现有技术相比具有如下明显的优点和有益效果：
本发明实施例的放散煤气的化学燃烧链系统将化学链燃烧技术应用于放散煤气的处理，可以安全高效且清洁的利用放散煤气的能量，同时解决放散煤气的直接排放带来的环境污染问题。还有，通过采用还原反应与氧化再生反应均放热的Cu作为载氧体的活性成分或主要活性成分，并利用载氧体所具有的蓄热作用，解决了煤气的间歇性排放与对供能的连续性和平稳性的要求之间的矛盾，建立了基于转炉放散煤气利用的连续供能系统。因此，本发明具有显著的经济效益与环境效益。
附图说明
图1是现有的炼钢厂转炉煤气回收与放散系统的示意图。
图2是本发明的第一实施例提供的一种放散煤气的化学链燃烧系统结构图。
图3是本发明的第二实施例提供的一种放散煤气的化学链燃烧系统结构图。
图4是本发明的第三实施例提供的一种放散煤气的化学链燃烧系统结构图。
图5是本发明的第四实施例提供的一种放散煤气的化学链燃烧系统结构图。
图6是本发明的实施例提供的一种放散煤气的化学链燃烧系统接入转炉的结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
图2至图5是本发明不同实施例提供的放散煤气的化学链燃烧系统结构图，图6是本发明的实施例提供的一种放散煤气化学链燃烧系统接入转炉的结构图。参见图1至图6，放散煤气的化学链燃烧系统，包括：
化学链燃烧反应器1，化学链燃烧反应器1内部依次形成配气室110、用于容纳热媒的热媒室130和集气室120，热媒室130内设有至少两个充填有载氧体3的反应管2，反应管2的一端连通配气室110，另一端连通集气室120；
反应气体导入管道4，与化学链燃烧反应器1的配气室110连接，用于将放散煤气或者空气作为反应气体导入化学链燃烧反应器1内；
放散煤气管道21，与反应气体导入管道4连接，放散煤气管道21上设有第一电磁阀22，放散煤气管道21将放散煤气作为反应气体输入反气体导入管道4；
空气管道23，与反应气体导入管道4连接，空气管道23上设有空气风机26和第二电磁阀24，空气管道23将空气作为反应气体输入反应气体导入管道4；
反应产物气体导出管道5，与化学链燃烧反应器1的集气室120连接，反应产物气体导出管道5用于将反应气体与载氧体反应后得到的反应产物气体导出；
热媒导入管道42，连接热媒室130，热媒导入管道42将热媒输入热媒室130内进行热交换；
热媒导出管道43，连接热媒室130，换热后的热媒通过热媒导出管道43从热媒室导出；
蒸汽发生器44，蒸汽发生器44的热流体侧的入口与热媒导出管道43连接，蒸汽发生器44的热流体侧的出口与热媒导入管道42连接，热媒导入管道42上设有热媒循环泵41，热媒导出管道43上设有第三温度传感器50，蒸汽发生器44的冷流体侧的入口连接冷凝水管道45，冷凝水管道45上设有冷凝水输送泵47，蒸汽发生器44的冷流体侧的出口连接蒸汽排出管道46；其中
放散煤气和空气交替作为反应气体通过反应气体导入管道4输入配气室110，反应气体通过配气室110分配进入至少两个反应管2内与载氧体3反应，反应气体与载氧体3反应后产生的反应产物气体汇集到集气室120后通过反应产物气体导出管道5导出；其中氧化态的载氧体与放散煤气进行还原反应转化为还原态载氧体，并释放热量，还原态的载氧体与空气进行氧化再生反应转化为氧化态载氧体，并释放热量；
热媒室130内的热媒吸收反应气体与载氧体反应产生的热量后通过热媒导出管道43输送至蒸汽发生器44热流体侧，热媒通过蒸汽发生器44释放热量后由热媒导入管道42输送至热媒室130内，流经蒸汽发生器44冷流体侧的冷凝水吸收热媒的热量后向外供热。
本发明的放散煤气的化学链燃烧系统将化学链燃烧技术应用于放散煤气的处理，可以安全高效且清洁的利用放散煤气的能量，同时解决放散煤气的直接排放带来的环境污染问题。本发明实施例中的热媒为导热油，载氧体的活性成分为铜或以铜为主，通过采用还原反应与氧化再生反应均放热的Cu作为载氧体的主要活性成分，并利用载氧体所具有的蓄热作用，解决了煤气的间歇性排放与对供能的连续性和平稳性的要求之间的矛盾，建立了基于转炉放散煤气利用的连续供能系统。因此，本发明具有显著的经济效益与环境效益。本发明实施例的系统中，反应气体先输入到配气室110，通过配气室110可以将反应气体均分配至设于热媒室130内的至少两个反应管2内与载氧体进行反应。反应管2设于热媒室130内，被充满热媒室130的热媒浸没，反应产生的热量可以快速被热媒吸收。反应产生的反应产物气体汇集到集气室120内后由反应产物气体导出管道5导出。
本发明实施例的载氧体的活性成分为铜或以铜为主。铜基载氧体反应过程如下：
反应(1)为铜基载氧体的还原反应及350℃下的反应热，反应(2)为铜基载氧体的氧化再生反应及350℃下的反应热。
CuO+CO＝Cu+CO2-31.1kcal/mol (1)
Cu+1/2O2＝CuO-36.7kcal/mol (2)
由此可见，铜基载氧体的还原反应和氧化再生反应均为放热反应，因而十分有利于实现在整个放散煤气处理过程中的连续向外供热。载氧体的活性成分以铜为主是指铜应占活性成分的足够比例以保证还原反应和氧化再生反应均能提供足够的热量。如铜占活性成分的质量百分含量为50％以上，铜占活性成分的质量百分含量具体可以是50％、55％、60％、70％、80％、90％或99％等。当活性成分以铜为主时，载氧体可以为铜铁基载氧体、铜镍基载氧体或掺杂其他活性成分以铜为主要活性成分的载氧体。
本发明实施例中的热媒可从现有的热媒中进行选择，以满足相关要求。本发明实施例给出的优选热媒为导热油，但并不排除其他适当的热媒，在此不再一一赘述。
作为上述实施例的优选，热媒导入管道42上还设有膨胀罐48和第二温度传感器40。设置膨胀罐48可以适应由于温度变化而引起的热媒体积的变化，避免热媒循环系统压力过大。而设置第二温度传感器40可以及时获知蒸汽发生器44热流体侧输出的热媒的温度，并可据此对系统运行进行相应调整。具体的调整方案请参考下面关于系统运行的实施例部分。
作为上述实施例的优选，还包括反应产物气体热回收装置，通过反应产物气体热回收装置使反应气体吸收反应产物气体携带的热量，从而提高整个系统的能量利用率。其中反应产物气体热回收装置可以采用任何形式。下面通过不同实施例对反应产物气体热回收装置及其效果进行说明。
参见图3，其中一个优选，反应产物气体热回收装置为气体换热器50，用于反应气体与反应产物气体的换热，气体换热器50的冷流体侧接入的反应气体导入管道4，气体换热器50的热流体侧接入反应产物气体导出管道5。具体的接入方式如下，反应气体导入管道4分为上游反应气体导入管道410和下游反应气体导入管道420，分别连接气体换热器50冷流体侧的入口和出口。同样，反应产物气体导出管道5分为上游反应产物气体导出管道510和下游反应产物气体导出管道520，分别连接气体换热器50热流体侧的入口和出口。
参见图4至图6，作为另外一种选择，反应产物气体热回收装置为充填有蓄热体13的蓄热器，蓄热器包括第一蓄热器11和第二蓄热器12；其中
第一蓄热器11和第二蓄热器12并联接入反应气体导入管道4，并设置阀门控制反应气体输入第一蓄热器11或第二蓄热器12后输入化学链燃烧反应器1；
第一蓄热器11和第二蓄热器12并联接入反应产物气体导出管道5，并设置阀门控制化学链燃烧反应器1内产生的反应产物气体输入第一蓄热器11或第二蓄热器12后排放；
其中，反应气体输入第一蓄热器11和第二蓄热器12中的一个，反应产物气体输入第一蓄热器11和第二蓄热器12中的另一个，反应气体在蓄热器(第一蓄热器11和第二蓄热器12)中的流动方向与反应产物气体在蓄热器(第一蓄热器11和第二蓄热器12)中的流动方向相反(参见附图，按照图中的上下方位，反应产物气体自上而下流经蓄热器，而反应气体自下而上流经蓄热器)；放散煤气作为反应气体输入第一蓄热器11和第二蓄热器12中的一个，空气作为反应气体输入第一蓄热器11和第二蓄热器12中的另一个。
蓄热器内蓄热体吸收反应产物气体携带的热量进行蓄热，而反应气体吸收蓄热体的热量，蓄热体进行放热。通过反应气体与反应产物气体在第一蓄热器11和第二蓄热器12之间交替互换(即反应气体输入第一蓄热器11，则反应产物气体输入第二蓄热器12，而反应气体输入第二蓄热器12，则反应产物气体输入第一蓄热器11)实现反应产物气体热的回收，提高系统的能量利用率。具体的蓄热体可以从现有技术中选取，在此不再赘述。
具体的连接及阀门的设置可以有多种选择，如采用三通阀或相应管道上设置单独的阀门，下面以采用电动三通阀为例进行详细说明。参见图4至图6，反应气体导入管道4包括上游反应气体导入管道410和下游反应气体导入管道420，上游反应气体导入管道410的一端与放散煤气管道21和空气管道23分别连接，上游反应气体导入管道410的另一端通过第二电动三通阀25分别连接第一蓄热器11的第一端和第二蓄热器12的第一端，下游反应气体导入管道420的一端与化学链燃烧反应器1连接，下游反应气体导入管道420的另一端通过第四电动三通阀27分别连接第一蓄热器11的第二端和第二蓄热器12的第二端；
反应产物气体导出管道5包括上游反应产物气体导出管道510和下游反应产物气体导出管道520，上游反应产物气体导出管道510的一端与与化学链燃烧反应器1连接，上游反应产物气体导出管道510的另一端通过第一电动三通阀6分别连接第一蓄热器11的第二端和第二蓄热器12的第二端，下游反应产物气体导出管道520的一端通过第三电动三通阀14分别连接第一蓄热器11的第一端和第二蓄热器12的第一端。
本实施例通过电动三通阀的不同导通实现反应气体与反应产物气体在第一蓄热器11和第二蓄热器12之间交互切换。当然，也可通过设置单一阀门实现，如在连接第一蓄热器11和第二蓄热器12的各支路上分别设置阀门也可实现反应气体与反应产物气体在第一蓄热器11和第二蓄热器12之间交互切换，在此不再赘述。
作为上述实施例的优选，下游反应产物气体排出管道520上设有第一温度传感器20。通过第一温度传感器20可及时获得由蓄热器输出的反应产物气体的温度，并可据此对系统运行进行相应调整。具体的调整方案请参考下面关于系统运行的实施例部分。
作为上述实施例的优选，参见图4至图6，还包括反应产物气体循环管道16，反应产物气体循环管道16的一端与反应产物气体导出管道5连接，反应产物气体循环管道16的另一端与空气风机26入口一侧的空气管道23连接，反应产物气体循环管道16上设有电磁阀17，反应产物气体循环管道16将部分反应产物气体输送至空气管道23内稀释空气中的氧气含量。参照图4至图6，以及上面的描述，也可在图2及图3所示的实施例的基础上增加反应产物气体循环管道16，具体不再赘述。由于反应产物气体基本不含有与载氧体反应的成分，因此在同样流量的情况下，输入化学链燃烧反应器1的空气中的氧气含量降低，需要更多气体量使载氧体进行相应反应，从而增加了载氧体氧化再生反应的反应时间，使载氧体氧化更加均匀，并能够适应煤气放散特点，使得载氧体的氧化反应和还原反应能够连续，保证了向外持续供热。另外，在设置蓄热器的情况下，增加的流量可以更多携带蓄热体的热量。
本发明实施例的放散煤气的化学链燃烧系统可直接接入现有的产生放散煤气的设备中，使放散煤气得到利用。参见图6，本发明实施例的系统可直接用于如图1所示的转炉设备中，可取代放散塔106，直接与转炉煤气放散管道连接，实现对放散煤气的利用。
另一方面，本发明实施例提供了一种上述实施例的放散煤气的化学链燃烧系统的运行方法，结合图2至图6及上面关于放散煤气的化学链燃烧系统的实施例的描述，本发明实施例的运行方法包括如下环节：
氧化态载氧体的还原环节，当进行煤气放散时，将煤气作为反应气体输入化学链燃烧反应器与氧化态载氧体进行还原反应，氧化态载氧体转化为还原态载氧体，并产生热量，还原反应生成的反应产物气体通过反应产物气体导出管道导出；
还原态载氧体的氧化再生环节，当煤气放散结束时，将空气作为反应气体通入所述的化学链燃烧反应器与还原态载氧体进行氧化再生反应，还原态载氧体转化为氧化态载氧体，并产生热量，氧化反应生成的反应产物气体通过反应产物气体导出管道导出；
热回收环节，热媒通过热媒导入管道导入所述的热媒室，热媒吸收反应管内的载氧体和反应气体反应产生的热量后，通过热媒导出管道导出；
供热环节，吸收了热量的热媒通过热媒导出管道输入蒸汽发生器的热流体侧与冷流体侧换热，以向外供热，释放了热量的热媒通过热媒导入管道输送回热媒室。
作为上述实施例的优选，还包括反应产物气体热回收环节，作为反应气体的放散煤气或者空气吸收反应产物气体携带的热量后输入化学链燃烧反应器。具体的回收环节结合附图给出如下两种实施例供选择。
作为其中一个优选，反应产物气体热回收环节如下：反应气体通过气体换热器吸收所述反应产物气体携带的热量。
作为另外一个优选，反应产物气体热回收环节如下：当进行煤气放散时，放散煤气作为反应气体导入第二蓄热器，放散煤气被第二蓄热器内的蓄热体加热后通入所述的化学链燃烧反应器与氧化态载氧体进行还原反应，生成的反应产物气体导入第一蓄热器，第一蓄热器内蓄热体吸收反应产物气体携带的热量进行蓄热；
当煤气放散结束时，空气作为反应气体导入所述的第一蓄热器，空气被第一蓄热器内的蓄热体加热后通入所述的化学链燃烧反应器与还原态载氧体进行氧化再生反应，生成的反应产物气体导入第二蓄热器，第二蓄热器内的蓄热体吸收反应产物气体携带的热量进行蓄热。
作为上述实施例的优选，反应产物气体热回收环节中，当化学链燃烧反应器1通入放散煤气作为反应气体时，控制热媒在化学链燃烧反应器的热媒室和蒸汽发生器之间的循环，使热媒输入蒸汽发生器之前的的温度稳定在第三温度设定值附近，而当化学链燃烧反应器通入空气作为反应气体时，通过控制热媒在化学链燃烧反应器的热媒室和蒸汽发生器之间的循环，使热媒输入蒸汽发生器之前的温度稳定在第四温度设定值附近。第四温度设定值低于第三温度设定值，使得载氧体作为蓄热体在通入空气时段降温而释热，在通入放散煤气时段升温而蓄热，从而使通入空气时段的导热油的加热功率大于氧化再生反应的放热功率，而通入放散煤气时段的导热油的加热功率小于还原反应的放热功率。
作为上述实施例的优选，第三温度设定值取值范围为260～320℃，第四温度设定值取值为240～310℃，第四温度设定值低于第三温度设定值10～50℃。
作为上述实施例的优选，当从第一蓄热器11或第二蓄热器12中输出的反应产物气体的温度高于第一温度设定值时，使反应气体与反应产物气体输入的蓄热器互换。如反应气体由导入第二蓄热器变为导入第一蓄热器，而反应产物气体由导入第一蓄热器变为导入第二蓄热器，此时第一蓄热器进行放热而第二蓄热器进行蓄热。第一温度设定值为120～170℃。
作为上述实施例的优选，通过控制冷凝水流经蒸汽发生器冷流体侧的单位时间内的流量(通过控制冷凝水输送泵47实现)，使输出蒸汽发生器的热媒的温度稳定在第二温度设定值附近。第二温度设定值的取值范围为230～290℃。
作为上述实施例的优选，将部分反应产物气体或其他惰性气体与空气混合，降低氧气在输入化学燃烧链反应器的气体总量中的百分含量，提高在通入空气时段对蓄热器的热量携带能力。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (20)
1.放散煤气的化学链燃烧系统，其特征在于，包括：
化学链燃烧反应器，所述化学链燃烧反应器内部依次形成配气室、用于容纳热媒的热媒室和集气室，所述热媒室内设有至少两个充填有载氧体的反应管，所述的热媒为导热油，所述的载氧体的活性成分为铜或以铜为主，所述反应管的一端连通配气室，另一端连通集气室；
反应气体导入管道，与化学链燃烧反应器的配气室连接，用于将放散煤气或者空气作为反应气体导入化学链燃烧反应器内；
放散煤气管道，与反应气体导入管道连接，所述放散煤气管道上设有第一电磁阀，所述放散煤气管道将放散煤气作为反应气体输入反气体导入管道；
空气管道，与反应气体导入管道连接，所述空气管道上设有空气风机和第二电磁阀，所述空气管道将空气作为反应气体输入所述反应气体导入管道；
反应产物气体导出管道，与化学链燃烧反应器的集气室连接，所述反应产物气体导出管道用于将反应气体与载氧体反应后得到的反应产物气体导出；
热媒导入管道，连接所述热媒室，所述热媒导入管道将热媒输入所述热媒室内进行热交换；
热媒导出管道，连接所述热媒室，换热后的热媒通过所述热媒导出管道从所述热媒室导出；
蒸汽发生器，所述蒸汽发生器的热流体侧的入口与所述热媒导出管道连接，蒸汽发生器的热流体侧的出口与热媒导入管道连接，热媒导入管道上设有热媒循环泵，热媒导出管道上设有第三温度传感器，蒸汽发生器的冷流体侧的入口连接冷凝水管道，冷凝水管道上设有冷凝水输送泵，蒸汽发生器的冷流体侧的出口连接蒸汽排出管道；其中
放散煤气和空气交替作为反应气体通过反应气体导入管道输入配气室，反应气体通过配气室分配进入至少两个反应管内与载氧体反应，反应气体与载氧体反应后产生的反应产物气体汇集到集气室后通过所述反应产物气体导出管道导出；其中氧化态的载氧体与放散煤气进行还原反应转化为还原态载氧体，并释放热量，还原态的载氧体与空气进行氧化再生反应转化为氧化态载氧体，并释放热量；
热媒室内的热媒吸收反应气体与载氧体反应产生的热量后通过热媒导出管道输送至蒸汽发生器热流体侧，所述热媒通过蒸汽发生器释放热量后由热媒导入管道输送至热媒室内，流经蒸汽发生器冷流体侧的冷凝水吸收热媒的热量后向外供热。
2.根据权利要求1所述的放散煤气的化学链燃烧系统，其特征在于，所述的载氧体的活性成分中铜的质量百分含量至少为50％。
3.根据权利要求1所述的放散煤气的化学链燃烧系统，其特征在于，所述热媒导入管道上还设有膨胀罐和第二温度传感器。
4.根据权利要求1所述的放散煤气的化学链燃烧系统，其特征在于，还包括气体换热器，用于反应气体与反应产物气体的换热，所述气体换热器的冷流体侧接入所述的反应气体导入管道，所述气体换热器的热流体侧接入反应产物气体导出管道。
5.根据权利要求1所述的放散煤气的化学链燃烧系统，其特征在于，还包括充填有蓄热体的蓄热器，所述蓄热器包括第一蓄热器和第二蓄热器；其中
所述第一蓄热器和第二蓄热器并联接入反应气体导入管道，并设置阀门控制反应气体输入所述第一蓄热器或第二蓄热器后输入化学链燃烧反应器；
所述第一蓄热器和第二蓄热器并联接入反应产物气体导出管道，并设置阀门控制化学链燃烧反应器内产生的反应产物气体输入所述第一蓄热器或第二蓄热器后排放；
其中，反应气体输入第一蓄热器和第二蓄热器中的一个，反应产物气体输入第一蓄热器和第二蓄热器中的另一个，所述反应气体在蓄热器中的流动方向与反应产物气体在蓄热器中的流动方向相反；放散煤气作为反应气体输入第一蓄热器和第二蓄热器中的一个，空气作为反应气体输入第一蓄热器和第二蓄热器中的另一个。
6.根据权利要求5所述的放散煤气的化学链燃烧系统，其特征在于，所述反应气体导入管道包括上游反应气体导入管道和下游反应气体导入管道，所述上游反应气体导入管道的一端与放散煤气管道和空气管道分别连接，所述上游反应气体导入管道的另一端通过第二电动三通阀分别连接第一蓄热器和第二蓄热器，所述下游反应气体导入管道的一端与化学链燃烧反应器连接，所述下游反应气体导入管道的另一端通过第四电动三通阀分别连接第一蓄热器和第二蓄热器；
所述反应产物气体导出管道包括上游反应产物气体导出管道和下游反应产物气体导出管道，所述上游反应产物气体导出管道的一端与与化学链燃烧反应器连接，所述上游反应产物气体导出管道的另一端通过第一电动三通阀分别连接第一蓄热器和第二蓄热器，所述下游反应产物气体导出管道的一端通过第三电动三通阀分别连接第一蓄热器和第二蓄热器。
7.根据权利要求6所述的放散煤气的化学链燃烧系统，其特征在于，所述的下游反应产物气体排出管道上设有第一温度传感器。
8.根据权利要求1所述的放散煤气的化学链燃烧系统，其特征在于，还包括反应产物气体循环管道，所述反应产物气体循环管道的一端与反应产物气体导出管道连接，反应产物气体循环管道的另一端与所述空气风机入口一侧的空气管道连接，反应产物气体循环管道上设有电磁阀，所述反应产物气体循环管道将部分反应产物气体输送至空气管道内稀释空气中的氧气含量。
9.权利要求1所述的放散煤气的化学链燃烧系统的运行方法，包括如下环节：
氧化态载氧体的还原环节，当进行煤气放散时，将煤气作为反应气体输入化学链燃烧反应器与氧化态载氧体进行还原反应，氧化态载氧体转化为还原态载氧体，并产生热量，还原反应生成的反应产物气体通过反应产物气体导出管道导出；
还原态载氧体的氧化再生环节，当煤气放散结束时，将空气作为反应气体通入所述的化学链燃烧反应器与还原态载氧体进行氧化再生反应，还原态载氧体转化为氧化态载氧体，并产生热量，氧化反应生成的反应产物气体通过反应产物气体导出管道导出；
热回收环节，热媒通过热媒导入管道导入所述的热媒室，热媒吸收反应管内的载氧体和反应气体反应产生的热量后，通过热媒导出管道导出；
供热环节，吸收了热量的热媒通过热媒导出管道输入蒸汽发生器的热流体侧与冷流体侧换热，以向外供热，释放了热量的热媒通过热媒导入管道输送回热媒室。
10.根据权利要求9所述的运行方法，其特征在于，还包括反应产物气体热回收环节，作为反应气体的放散煤气或者空气吸收反应产物气体携带的热量后输入化学链燃烧反应器。
11.根据权利要求9所述的运行方法，其特征在于，所述反应产物气体热回收环节如下：反应气体通过气体换热器吸收所述反应产物气体携带的热量。
12.根据权利要求9所述的运行方法，其特征在于，所述反应产物气体热回收环节如下：当进行煤气放散时，放散煤气作为反应气体导入第二蓄热器，放散煤气被第二蓄热器内的蓄热体加热后通入所述的化学链燃烧反应器与氧化态载氧体进行还原反应，生成的反应产物气体导入第一蓄热器，第一蓄热器内蓄热体吸收反应产物气体携带的热量进行蓄热；
当煤气放散结束时，空气作为反应气体导入所述的第一蓄热器，空气被第一蓄热器内的蓄热体加热后通入所述的化学链燃烧反应器与还原态载氧体进行氧化再生反应，生成的反应产物气体导入第二蓄热器，第二蓄热器内的蓄热体吸收反应产物气体携带的热量进行蓄热。
13.根据权利要求12所述的运行方法，其特征在于，所述反应产物气体热回收环节，当所述的化学链燃烧反应器通入放散煤气作为反应气体时，控制热媒在化学链燃烧反应器的热媒室和蒸汽发生器之间的循环，使热媒输入蒸汽发生器之前的的温度稳定在第三温度设定值附近，而当化学链燃烧反应器通入空气作为反应气体时，通过控制热媒在化学链燃烧反应器的热媒室和蒸汽发生器之间的循环，使热媒输入蒸汽发生器之前的温度稳定在第四温度设定值附近。
14.根据权利要求13所述的运行方法，其特征在于，所述的第四温度设定值低于第三温度设定值，使得载氧体作为蓄热体在通入空气时段降温而释热，在通入放散煤气时段升温而蓄热，从而使通入空气时段的导热油的加热功率大于氧化再生反应的放热功率，而通入放散煤气时段的导热油的加热功率小于还原反应的放热功率。
15.根据权利要求13所述的运行方法，其特征在于，第三温度设定值取值范围为260～320℃，第四温度设定值取值为240～310℃，第四温度设定值低于第三温度设定值10～50℃。
16.根据权利要求12所述的运行方法，其特征在于，当从第一蓄热器或第二蓄热器中输出的反应产物气体的温度高于第一温度设定值时，使反应气体与反应产物气体输入的蓄热器互换。
17.根据权利要求16所述的运行方法，其特征在于，所述的第一温度设定值为120～170℃。
18.根据权利要求9所述的运行方法，其特征在于，通过控制冷凝水流经蒸汽发生器冷流体侧的单位时间内的流量，使输出蒸汽发生器的热媒的温度稳定在第二温度设定值附近。
19.根据权利要求18所述的运行方法，其特征在于，所述第二温度设定值的取值范围为230～290℃。
20.根据权利要求9所述的运行方法，其特征在于，将部分反应产物气体或其他惰性气体与空气混合，降低氧气在输入化学燃烧链反应器的气体总量中的百分含量，提高在通入空气时段对蓄热器的热量携带能力。
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