CN107020195A - 一种煤焦‑载氧体颗粒分离的装置及方法 - Google Patents

一种煤焦‑载氧体颗粒分离的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种煤焦‑载氧体颗粒分离的装置及方法。该装置由载氧体回收区、扰流分离区和煤焦回收区组成；煤焦和载氧体颗粒的混合物进入流化床，通过扰流分离区的自由空间、扰流板和渐扩分离段三部分依次对两种颗粒物进行分离，最终比重小的煤焦颗粒从旋风分离器下端排出并收集，比重大的载氧体落入下端的载氧体回收管，从而实现煤焦和载氧体颗粒的分离和重复利用。

Description

一种煤焦-载氧体颗粒分离的装置及方法
技术领域
本发明涉及煤焦-载氧体颗粒分离的方法和装置，特别是涉及一种采用物理方法利用扰流板根据颗粒比重不同进行分离的方法和装置。
背景技术
在固体燃料化学链燃烧装置中，通常利用金属氧化物作为载氧体，载氧体在燃料反应器和空气反应器间循环，将空气中的氧传递到燃料反应器中，燃料反应器出口仅为CO2和水蒸气，冷凝其中的水后，获得高浓度CO2化学链燃烧过程因可以实现CO2内分离，是一种新型的燃烧技术，受到广泛研究。然而，实际固体燃料化学链燃烧应用中，燃料反应器内载氧体向空气反应器流动中常常掺杂着煤焦，煤焦随着载氧体一起进入空气反应器，导致空气反应器出口都有CO2产生，造成CO2捕集效率下降。因此需要对离开燃料反应器的载氧体和煤焦需要分离，载氧体进入空气反应器，煤焦重新回到燃料反应器，这样可以提高燃料利用效率和CO2捕集效率。现有的分离设备主要有：旋流式分离备、干式机械分离设备、蝶式及卧螺式分离设备，但是上述的设备不能很好地用于高温颗粒的分离。而本发明提出的这种采用物理方法利用自由空间、扰流板和渐扩分离段根据颗粒比重不同进行分离的装置，对于颗粒的分离可以起到良好的作用。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种煤焦-载氧体颗粒分离的装置及方法。本发明采用物流方法对不同密度的颗粒进行分离，可以分别实现煤焦和载氧体颗粒的重复利用，也提高了化学链燃烧装置分离产物CO2的效率。
技术方案：本发明的一种煤焦-载氧体分离的装置由载氧体回收区、扰流分离区和煤焦回收区组成；其中：
载氧体回收区包括载氧体回收管、松动风导风槽、流化风第一导风槽、流化风第二导风槽、流化床过渡段以及布风板；
扰流分离区包括流化床自由空间、混合物进料管、二次风左侧进风管、二次风右侧进风管、扰流板以及渐扩分离段；
煤焦回收区包括煤焦回收管与旋风分离器；
其中：
所述的载氧体回收区中，载氧体回收管通过流化床过渡段与流化床自由空间相连，布风板布置在流化床过渡段的上端，流化风第一导风槽和流化风第二导风槽分别布置在流化床过渡段左右两侧，松动风导风槽布置在载氧体回收管的右侧；在松动风导风槽右端设有松动风口，在流化风第一导风槽和流化风第二导风槽底端均设有流化风口；
所述的扰流分离区中，流化床自由空间与渐扩分离段相连，混合物进料管布置在流化床自由空间下部，二次风左侧进风管和二次风右侧进风管分别布置在流化床自由空间中部两侧，扰流板布置在流化床自由空间上部；在混合物进料管右端设有进料口，在二次风左侧进风管左、右侧均设有二次进风口；
所述的煤焦回收区中，煤焦回收管通过旋风分离器与渐扩分离段相连。
通入松动风导风槽右端的松动风、流化风第二导风槽底端、二次进风口分别采用空气、CO2、CO2。
本发明的一种煤焦-载氧体分离的装置的分离的方法为：煤焦和载氧体颗粒的混合物从混合物进料管进入流化床自由空间，在来自流化风第一导风槽和流化风第二导风槽的流化风的作用下，混合物颗粒向上运动；由于比重不同，两种颗粒在流化床自由空间分层，比重较小的煤焦颗粒在上层，并向上运动，而比重较大的载氧体颗粒在下层，并依次通过布风板、流化床过渡段进入载氧体回收管，在来自松动风导风槽的松动风作用下继续向前运动，实现载氧体的重复利用；
上层的煤焦颗粒和残余的载氧体颗粒的混合物在运动到接近扰流板附近时，受到来自二次风左侧进风管和二次风右侧进风管的二次风的作用，加速向上运动；快速运动的混合物在扰流板中发生分离，残余的部分载氧体颗粒撞击在扰流板上，后落回流化床自由空间并向下运动，上层的煤焦颗粒则未受到扰流板的阻碍，继续向上运动；通过渐扩分离段时，由于出口段面积大于进口段，运动速度减小，剩余的载氧体颗粒无法继续向上运动，从而向下落回载氧体回收管；煤焦颗粒流入旋风分离器，并在旋风分离器作用下，流化风从其上部排出并重复利用，煤焦颗粒落入煤焦回收管并继续参与后续反应。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明的方法及其装置能够将煤焦和载氧体颗粒分离。在化学链燃烧装置中，将两者有效分离，使得空气反应器中不含有煤焦，只有燃料反应器有CO2生成，从而使得整个装置有效的将CO2从产物中分离出来。
附图说明
图1为本发明煤焦-载氧体颗粒分离的装置图。
其中有：载氧体回收区1、载氧体回收管1-1、松动风导风槽1-2、流化风第一导风槽1-3、流化风第二导风槽1-4、流化床过渡段1-5、布风板1-6；
扰流分离区2、流化床自由空间2-1、混合物进料管2-2、二次风左侧进风管2-3、二次风右侧进风管2-4、扰流板2-5、渐扩分离段2-6；
煤焦回收区3、煤焦回收管3-1、旋风分离器3-2。
具体实施方式
本发明的煤焦-载氧体颗粒分离的装置，由载氧体回收区1、扰流分离区2和煤焦回收区3组成。载氧体回收区1包括载氧体回收管1-1、松动风导风槽1-2、流化风第一导风槽1-3、流化风第二导风槽1-4、流化床过渡段1-5以及布风板1-6。载氧体回收管1-1通过流化床过渡段1-5与流化床自由空间2-1相连，布风板1-6布置在流化床过渡段1-5的上端，流化风第一导风槽1-3和流化风第二导风槽1-4分别布置在流化床过渡段1-5左右两侧，松动风导风槽1-2布置在载氧体回收管1-1的右侧；在松动风导风槽右端B设有松动风口，在流化风第一导风槽1-3和流化风第二导风槽底端C均设有流化风口。扰流分离区2包括流化床自由空间2-1、混合物进料管2-2、二次风左侧进风管2-3、二次风右侧进风管2-4、扰流板2-5以及渐扩分离段2-6。流化床自由空间2-1与渐扩分离段2-6相连，混合物进料管2-2布置在流化床自由空间2-1下部，二次风左侧进风管2-3和二次风右侧进风管2-4分别布置在流化床自由空间2-1中部两侧，扰流板2-5布置在流化床自由空间2-1上部；在混合物进料管右端D设有进料口，在二次风左侧进风管左、右侧均设有二次进风口E；煤焦回收区3包括煤焦回收管3-1与旋风分离器3-2。煤焦回收管3-1通过旋风分离器3-2与渐扩分离段2-6相连；如附图1。
本发明的煤焦-载氧体颗粒分离的方法，煤焦和载氧体颗粒的混合物从混合物进料管2-2进入流化床自由空间2-1，在来自流化风第一导风槽1-3和流化风第二导风槽1-4的流化风的作用下，混合物颗粒向上运动；由于比重不同，两种颗粒在流化床自由空间2-1分层，比重较小的煤焦颗粒在上层，并向上运动，而比重较大的载氧体颗粒在下层，并依次通过布风板1-6、流化床过渡段1-5进入载氧体回收管1-1，在来自松动风导风槽1-2的松动风作用下继续向前运动，实现载氧体的重复利用；上层的煤焦颗粒和残余的载氧体颗粒的混合物在运动到接近扰流板附近时，受到来自二次风左侧进风管2-3和二次风右侧进风管2-4的二次风的作用，加速向上运动；快速运动的混合物在扰流板2-5中发生分离，残余的部分载氧体颗粒撞击在扰流板2-5上，后落回流化床自由空间2-1并向下运动，上层的煤焦颗粒则未受到扰流板2-5的阻碍，继续向上运动；通过渐扩分离段2-6时，由于出口段面积大于进口段，运动速度减小，剩余的载氧体颗粒无法继续向上运动，从而向下落回载氧体回收管1-1；煤焦颗粒流入旋风分离器3-2，并在旋风分离器3-2作用下，流化风从其上部排出并重复利用，煤焦颗粒落入煤焦回收管3-1并继续参与后续反应。

Claims (3)

1.一种煤焦-载氧体颗粒分离的装置，其特征在于，该装置由载氧体回收区(1)、扰流分离区(2)和煤焦回收区(3)组成；其中：
载氧体回收区(1)包括载氧体回收管(1-1)、松动风导风槽(1-2)、流化风第一导风槽(1-3)、流化风第二导风槽(1-4)、流化床过渡段(1-5)以及布风板(1-6)；
扰流分离区(2)包括流化床自由空间(2-1)、混合物进料管(2-2)、二次风左侧进风管(2-3)、二次风右侧进风管(2-4)、扰流板(2-5)以及渐扩分离段(2-6)；
煤焦回收区(3)包括煤焦回收管(3-1)与旋风分离器(3-2)；
其中：
所述的载氧体回收区(1)中，载氧体回收管(1-1)通过流化床过渡段(1-5)与流化床自由空间(2-1)相连，布风板(1-6)布置在流化床过渡段(1-5)的上端，流化风第一导风槽(1-3)和流化风第二导风槽(1-4)分别布置在流化床过渡段(1-5)左右两侧，松动风导风槽(1-2)布置在载氧体回收管(1-1)的右侧；在松动风导风槽右端(B)设有松动风口，在流化风第一导风槽(1-3)和流化风第二导风槽底端(C)均设有流化风口；
所述的扰流分离区(2)中，流化床自由空间(2-1)与渐扩分离段(2-6)相连，混合物进料管(2-2)布置在流化床自由空间(2-1)下部，二次风左侧进风管(2-3)和二次风右侧进风管(2-4)分别布置在流化床自由空间(2-1)中部两侧，扰流板(2-5)布置在流化床自由空间(2-1)上部；在混合物进料管右端(D)设有进料口，在二次风左侧进风管左、右侧均设有二次进风口(E)；
所述的煤焦回收区(3)中，煤焦回收管(3-1)通过旋风分离器(3-2)与渐扩分离段(2-6)相连。
2.根据权利要求1所述的煤焦-载氧体颗粒分离的装置，其特征在于通入松动风导风槽右端(B)的松动风、流化风第二导风槽底端(C)、二次进风口(E)分别采用空气、CO2、CO2。
3.一种如权利要求1所述装置的煤焦-载氧体分离的方法，其特征在于：煤焦和载氧体颗粒的混合物从混合物进料管(2-2)进入流化床自由空间(2-1)，在来自流化风第一导风槽(1-3)和流化风第二导风槽(1-4)的流化风的作用下，混合物颗粒向上运动；由于比重不同，两种颗粒在流化床自由空间(2-1)分层，比重较小的煤焦颗粒在上层，并向上运动，而比重较大的载氧体颗粒在下层，并依次通过布风板(1-6)、流化床过渡段(1-5)进入载氧体回收管(1-1)，在来自松动风导风槽(1-2)的松动风作用下继续向前运动，实现载氧体的重复利用；
上层的煤焦颗粒和残余的载氧体颗粒的混合物在运动到接近扰流板附近时，受到来自二次风左侧进风管(2-3)和二次风右侧进风管(2-4)的二次风的作用，加速向上运动；快速运动的混合物在扰流板(2-5)中发生分离，残余的部分载氧体颗粒撞击在扰流板(2-5)上，后落回流化床自由空间(2-1)并向下运动，上层的煤焦颗粒则未受到扰流板(2-5)的阻碍，继续向上运动；通过渐扩分离段(2-6)时，由于出口段面积大于进口段，运动速度减小，剩余的载氧体颗粒无法继续向上运动，从而向下落回载氧体回收管(1-1)；煤焦颗粒流入旋风分离器(3-2)，并在旋风分离器(3-2)作用下，流化风从其上部排出并重复利用，煤焦颗粒落入煤焦回收管(3-1)并继续参与后续反应。
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