CN110410781B - 一种磁性纳米级载氧体化学链反应器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁性纳米级载氧体化学链反应器及其使用方法，属于化学链反应器技术领域。本发明采用静电分离技术可将气体与纳米级载氧体分离，而对于燃料提升管反应器输出的产物静电分离后，固体从燃料侧静电分离器的排料口排出至暂存器，然后进入分离管路，在磁性分离部件的磁力作用下，磁性纳米级载氧体和被还原的磁性纳米级载氧体被吸引，从而在降落过程中发生偏移落入斜管中，返回至空气提升管反应器，而灰分和未反应的煤粉则垂直落入直管，返回燃料提升管反应器，然后从排灰口排出，这样通过两级分离，将磁性纳米级载氧体分离出来，实现了纳米级载氧体的化学链燃烧。

Description

一种磁性纳米级载氧体化学链反应器及其使用方法

技术领域

本发明涉及化学链反应器技术领域，尤其涉及一种磁性纳米级载氧体化学链反应器及其使用方法。

背景技术

现今世界的能源体系中，导致全球变暖的主要原因是煤炭资源燃烧产生大量的CO₂，将CO₂进行捕获和分离能够缓解全球变暖，因此，对CO₂的捕获和分离技术的创新迫在眉睫。

化学链燃烧(CLC)是一种近几年来提出的新型技术，可以实现近乎于零排放的碳捕集技术，其通过载氧体颗粒的“吸氧”和“释氧”，间接的使氧气与燃料发生反应，从而实现接近零成本的将烟气中的CO₂分离。CLC具有效率高成本低的特点，比传统的富氧技术效率高6％，CLC技术被认为是现阶段发展清洁、高效CO₂捕获的最有前景的技术之一。

纳米级化学链燃烧，循环载氧体使用的是纳米级载氧体，纳米级载氧体的颗粒比常规颗粒的比表面积大、流动性好，以纳米级载氧体为循环载氧体，理论上能够提高化学链燃烧的效率，提高循环速率。但是由于纳米级载氧体的粒径小，在用于化学链燃烧时，传统的旋风分离器无法将纳米级载氧体和气体有效分离，同时还存在被还原的载氧体和灰分分离困难的问题，从而阻碍了纳米级载氧体在化学链燃烧中的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米级载氧体化学链反应器及其使用方法，本发明提供的纳米级载氧体化学链反应器能够将纳米级载氧体有效分离，从而使纳米级载氧体可用于化学链燃烧。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种磁性纳米级载氧体化学链反应器，包括空气提升管反应器、空气侧静电分离器、燃料提升管反应器、燃料侧静电分离器、载氧体给料器、给煤器、暂存器、磁性分离部件和分离管路；所述载氧体给料器与空气提升管反应器下部的进料口连通，所述空气提升管反应器底部设置有进气口，所述空气提升管反应器上部的排料口与空气侧静电分离器连通，所述空气侧静电分离器底部的出料口与燃烧提升管反应器的下部连通；所述给煤器与所述燃料提升管反应器下部的进料口连通，所述燃料提升管反应器底部设置有进气口，所述燃料提升管反应器上部的排料口与燃料侧静电分离器连通，所述燃料侧静电分离器的排料口与暂存器的入口连通，所述暂存器的出料口与分离管路连通，所述分离管路上部的侧面设置有磁性分离部件，所述分离管路的下部分为斜管和直管两个管路，所述斜管与磁性分离部件位于同一侧，所述斜管与空气提升管反应器的下部连通，所述直管与燃料提升管反应器的下部连通；所述燃料提升管反应器的侧面设置有排灰口。

优选的，所述空气侧静电分离器底部的出料口与燃烧提升管反应器的下部连通的管路上设置有U型密封阀返料器。

优选的，所述斜管与空气提升管反应器的下部连通的管路上设置有U型密封阀返料器；所述直管与燃料提升管反应器的下部连通的管路上设置有U型密封阀返料器。

优选的，所述排灰口设置有U型密封阀返料器。

优选的，所述排灰口的高度与燃料提升管反应器中的煤粉颗粒稳定流化高度齐平。

优选的，所述直管与燃料提升管反应器的下部连通的位置位于燃料提升管反应器的进料口以上，且位于排灰口以下。

优选的，还包括空气侧气体加热器和燃料侧气体加热器，所述空气侧气体加热器与空气提升管反应器底部的进气口连通，所述燃料侧气体加热器与燃料提升管反应器底部的进气口连通。

优选的，所述空气提升管反应器的缩口位于空气提升管反应器从下向上的35～60％处，所述空气提升管反应器的窄口段的横截面面积占宽口段的横截面面积的50～70％。

优选的，所述燃料提升管反应器的缩口位于燃料提升管反应器从下向上的60～80％处，所述燃料提升管反应器的窄口段的横截面面积占宽口段的横截面面积的50～70％。

本发明还提供了上述技术方案所述的磁性纳米级载氧体化学链反应器的使用方法，包括如下步骤：

将磁性纳米级载氧体通过载氧体给料器输送至空气提升管反应器，空气提升管反应器底部的进气口输入空气，使磁性纳米级载氧体的鼓泡流化高度在缩口之上，使空气提升管反应器中的下部鼓泡，上部输送物料；同时空气将由斜管输送过来的被还原的磁性纳米级载氧体氧化；

空气提升管反应器上部的磁性纳米级载氧体随着气流进入空气侧静电分离器，将气体和磁性纳米级载氧体分离，磁性纳米级载氧体从空气侧静电分离器底部的排料口排出，通入至燃料提升管反应器下部；

给煤器将煤粉输送至燃料提升管反应器，燃料提升管反应器底部通入空气和二氧化碳的混合气体或通入二氧化碳，使煤粉的鼓泡流化高度在缩口之上，燃料提升管反应器中的下部鼓泡，上部输送物料，煤粉与磁性纳米级载氧体发生还原反应后，随着气流进入燃料侧静电分离器，将气体和固体分离，固体从燃料侧静电分离器底部的排料口排出至暂存器中；灰分在燃料提升管反应器的排灰口排出；

通过磁性分离部件，使暂存器中的被还原的磁性纳米级载氧体和未被还原的磁性纳米级载氧体落于斜管中，返回空气提升管反应器，而少量残留的灰分和未反应的煤粉落入直管中，返回燃料提升管反应器。

本发明采用静电分离技术可将气体与磁性纳米级载氧体分离，而对于燃料提升管反应器输出的产物静电分离后，固体从燃料侧静电分离器的排料口排出至暂存器，然后进入分离管路，在磁性分离部件的磁力作用下，磁性纳米级载氧体和被还原的磁性纳米级载氧体被吸引，从而在降落过程中发生偏移落入斜管中，返回至空气提升管反应器，而灰分和未反应的煤粉则垂直落入直管，返回燃料提升管反应器，这样通过两级分离，将磁性纳米级载氧体分离出来，实现了纳米级载氧体的化学链燃烧。

此外，本发明提供的磁性纳米级载氧体化学链反应器结构简单，易于操作和控制，适合工业化应用。

附图说明

图1本发明实施例所提供的磁性纳米级载氧体化学链反应器；

图2本发明实施例所提供的磁性纳米级载氧体化学链反应器的外观图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为本发明实施例所提供的磁性纳米级载氧体化学链反应器，包括空气提升管反应器、空气侧静电分离器、燃料提升管反应器、燃料侧静电分离器、载氧体给料器、给煤器、暂存器、磁性分离部件和分离管路；所述载氧体给料器与空气提升管反应器下部的进料口连通，所述空气提升管反应器底部设置有进气口，所述空气提升管反应器上部的排料口与空气侧静电分离器连通，所述空气侧静电分离器底部的出料口与燃烧提升管反应器的下部连通；所述给煤器与所述燃料提升管反应器下部的进料口连通，所述燃料提升管反应器底部设置有进气口，所述燃料提升管反应器上部的排料口与燃料侧静电分离器连通，所述燃料侧静电分离器的排料口与暂存器的入口连通，所述暂存器的出料口与分离管路连通，所述分离管路上部的侧面设置有磁性分离部件，所述分离管路的下部分为斜管和直管两个管路，所述斜管与磁性分离部件位于同一侧，所述斜管与空气提升管反应器的下部连通，所述直管与燃料提升管反应器的下部连通；所述燃料提升管反应器的侧面设置有排灰口。

本发明提供的磁性纳米级载氧体化学链反应器的工作原理为：通过将磁性纳米级载氧体在空气提升管反应器鼓泡流化，并对斜管返回的被还原的磁性纳米级载氧体进行氧化，在空气提升管反应器的窄口段，磁性纳米级载氧体处于气力输送状态，被输送至空气侧静电分离器，空气侧静电分离器将气固分离，固体从排料口排入燃料提升管反应器，而气体则从空气侧静电分离器的排气口排出；磁性纳米级载氧体在燃料提升管反应器与鼓泡流化的煤粉混合后，发生还原反应，生成的灰分从排灰口排出；被还原的磁性纳米级载氧体和未被还原的磁性纳米级载氧体进入燃料侧静电分离器，燃料侧静电分离器将气体和固体分离，气体从燃料侧静电分离器的排气口排出，固体则从燃料侧静电分离器的排料口排出至暂存器中，然后进入分离管路，由于载氧体颗粒始终具有磁性，在磁性分离部件的磁力作用下，未被还原磁性纳米级载氧体和被还原的磁性纳米级载氧体均可被吸引，从而在降落过程中发生偏移落入斜管中，返回至空气提升管反应器，而少量残留的灰分和未反应的煤粉则垂直落入直管，返回燃料提升管反应器，然后从排灰口排出，这样通过两级分离，将磁性纳米级载氧体与灰分和煤粉有效分离，实现了纳米级载氧体的化学链燃烧。

在本发明实施例中，所述磁性纳米级载氧体化学链反应器包括载氧体给料器，所述载氧体给料器与空气提升管反应器下部的进料口连通，所述载氧体给料器用于输送磁性纳米级载氧体。本发明对所述磁性纳米级载氧体的具体种类没有特殊限定，任意具有磁性的纳米级载氧体均可；在本发明实施例中，所述磁性纳米级载氧体为Ni-Fe基载氧体，本发明对所述Ni-Fe基载氧体的来源没有特殊限定，可以为任意制备方法制备得到的含Ni、Fe的载氧体，如机械混合法、化学共沉淀法和水热法等，具体如现有技术“铁酸镍纳米微粉的化学共沉淀法制备及磁性研究”(张变芳等，材料导报，2004年)；在本发明实施例中，所述Ni-Fe基载氧体中Ni和Fe的质量比优选为1:1～3，所述磁性纳米级载氧体的粒径为80～100nm；所述Ni-Fe基载氧体的制备方法优选为将氧化镍粉、氧化铁粉和石墨混合后研磨，筛选得到；所述氧化镍粉中的镍、氧化铁粉中的铁和石墨的质量比为1:1～3:4～8。在本发明实施例中，Ni-Fe基载氧体可将燃料充分转化为二氧化碳，且Ni-Fe基载氧体具有磁性。在本发明实施例中，磁性纳米级载氧体在燃料反应器提升管反应器中被还原后，经静电分离，可再通过磁性分离，将载氧体和灰分分离开。

在本发明实施例中，所述载氧体给料器与电机相连，所述电机为载氧体给料器输送磁性纳米级载氧体提供动力。

在本发明实施例中，所述磁性纳米级载氧体化学链反应器包括空气提升管反应器，所述空气提升管反应器底部设置有进气口，所述空气提升管反应器上部的排料口与空气侧静电分离器连通。在本发明中，空气提升管反应器的进气口用于输入空气，以使载氧体鼓泡流化高度在缩口之上，从而使气流进入缩口段后，流速上升，使流化颗粒处于气力输送状态，将固体物料送入顶部，进入空气侧静电分离器，使化学链反应可持续循环反应；同时输入的空气可将从斜管返回的被还原的磁性纳米级载氧体氧化，再次携带氧进行循环；采用提升管反应器提高了磁性纳米级载氧体在反应器底部的停留时间，保证载氧体具有充足的时间进行氧化反应，并且在顶部能实现气力输送。

在本发明实施例中，所述空气提升管反应器中涉及如下式(1)和(2)所示的反应：

4Fe+3O₂→2Fe₂O₃ 式(1)

2Ni+O₂→2NiO 式(2)

在本发明实施例中，所述空气提升管反应器的缩口位于空气提升管反应器从下向上的35～60％处，所述空气提升管反应器的窄口段的横截面面积占宽口段的横截面面积的50～70％。在本发明实施例中，上述设计有利于延长磁性纳米级载氧体在空气提升管反应器中的停留时间，使其充分氧化。

在本发明实施例中，所述磁性纳米级载氧体化学链反应器包括空气侧气体加热器，所述空气侧气体加热器与空气提升管反应器底部的进气口连通。在本发明实施例中，空气侧气体加热器可将进入空气提升管反应器的气体进行预热，以利于将还原的磁性纳米级载氧体氧化。

在本发明实施例中，所述磁性纳米级载氧体化学链反应器包括空气侧静电分离器，所述空气侧静电分离器底部的出料口与燃烧提升管反应器的下部连通；所述燃料提升管反应器的下部为燃料提升管反应器的窄口段；所述空气侧静电分离器底部的出料口与燃烧提升管反应器的下部连通的位置位于燃料提升管反应器下部的进料口以上。在本发明中，所述空气侧静电分离器用于气固分离，具体为空气侧静电分离器将电极中间的氧气电离，带电粒子附着在颗粒表面使其带电，吸附在阴阳两极，然后从排料口排入燃料提升管反应器，而气体则从空气侧静电分离器的排气口排出。

在本发明实施例中，所述空气侧静电分离器底部的出料口与燃烧提升管反应器的下部连通的管路上设置有U型密封阀返料器；所述U型管密封阀返料器的底部通入氮气。在本发明中，所述氮气能够保持颗粒具有流化特性，从而使颗粒不断向U型密封阀返料器的斜管中输送；U型密封阀返料器可阻挡两侧的气体掺混，同时可通过U型密封阀返料器的斜管运送颗粒。

在本发明实施例中，所述磁性纳米级载氧体化学链反应器包括给煤器，所述给煤器与所述燃料提升管反应器下部的进料口连通。在本发明中，所述给煤器用于输送燃料煤至燃料提升管反应器中，所述磁性纳米级载氧体化学链反应器还包括给煤器侧电动机，为给煤器提供动力。

在本发明实施例中，所述给煤器中的煤粉颗粒为A类煤粉颗粒，所述A类粉煤颗粒的平均粒径优选为20～100μm，更优选为60μm。

在本发明实施例中，所述磁性纳米级载氧体化学链反应器包括燃料提升管反应器，所述燃料提升管反应器底部设置有进气口，所述燃料提升管反应器上部的排料口与燃料侧静电分离器连通。在本发明中，燃料提升管反应器的进气口用于输入空气和二氧化碳的混合气体或二氧化碳，以维持颗粒的流动状态，使煤粉和磁性纳米级载氧体鼓泡流化高度在缩口之上，从而使气流进入缩口段后，流速上升，使流化颗粒处于气力输送状态，将固体物料送入顶部，进入燃料侧静电分离器，使化学链燃烧反应可持续进行；所述空气和二氧化碳的混合气体中二氧化碳的体积含量为95％以上，少量空气的存在是为了防止载氧体输送的氧气不足，提供少量氧气，防止排出气体中有较高的一氧化碳等未燃尽的可燃气体，如果载氧体携带的氧气足够参与反应则可以不用通入空气，只通入二氧化碳作为流化气体，上述流化气体中的氮气浓度非常小，几乎可以忽略，可有效降低氮氧化物生成。

在本发明实施例中，所述燃料提升管反应器用于煤粉和磁性纳米级载氧体的反应，磁性纳米级载氧体表面的金属氧化物被还原，同时煤粉发生氧化反应，转化为二氧化碳，具体涉及如下式(3)～(8)所示的反应。

C+Fe₂O₃→CO+2FeO 式(3)

CO+Fe₂O₃→CO₂+2FeO 式(4)

C+FeO→CO+Fe 式(5)

CO+FeO→CO₂+Fe 式(6)

C+NiO→CO+Ni 式(7)

CO+NiO→CO₂+Ni 式(8)

在本发明实施例中，所述燃料提升管反应器的缩口位于燃料提升管反应器从下向上的60～80％处，所述燃料提升管反应器的窄口段的横截面面积占宽口段的横截面面积的50～70％。在本发明中，上述设计有利于延长磁性纳米级载氧体在燃烧提升管反应器中的停留时间，以保证磁性纳米级载氧体被充分还原。

在本发明实施例中，所述燃料提升管反应器的侧面设置有排灰口，所述排灰设置有U型密封阀返料器；所述排灰口的高度与燃料提升管反应器中的煤粉颗粒稳定流化高度平齐；所述U型管密封阀返料器的底部通入氮气。在本发明中，所述排灰口可以将煤粉燃尽后的煤灰颗粒排出，灰分由于聚团作用逐渐变大，在流化过程中浮在床层表面，通过排灰口排出，送入灰斗，排出系统；在本发明中，所述排灰口的U型密封阀返料器的作用与前述U型密封阀返料器中的作用相同，在此不再赘述。

在本发明实施例中，所述磁性纳米级载氧体化学链反应器包括燃料侧静电分离器，所述燃料侧静电分离器的排料口与暂存器的入口连通。在本发明中，所述燃料侧静电分离器的作用为进行气固分离，将二氧化碳和氮气从排气口排出，固体(包括磁性纳米级载氧体、被还原的磁性纳米级载氧体、灰分和煤粉)从燃料侧静电分离器的排料口排出至暂存器，实现了对燃料提升管反应器所产生的产物的一级分离。

在本发明实施例中，所述磁性纳米级载氧体化学链反应器包括暂存器、磁性分离部件和分离管路，所述暂存器的出料口与分离管路连通，所述分离管路上部的侧面设置有磁性分离部件，所述分离管路的下部分为斜管和直管两个管路，所述斜管与磁性分离部件位于同一侧，所述斜管与空气提升管反应器的下部连通；所述空气提升管反应器的下部为空气提升管反应器的窄口段，所述直管与燃料提升管反应器的下部连通；所述燃料提升管反应器的下部为燃料提升管反应器的窄口段。在本发明中，分离管路的下部分为斜管和直管两个管路，当暂存器中的固体下落至分离管路的上部时，在磁力的作用下，磁性纳米级载氧体(包括被还原的磁性纳米级载氧体和未被还原的磁性纳米级载氧体)降落过程中发生偏移，滑落至斜管中，而少量残留的灰分和未反应的煤粉不受磁力的影响，垂直落入直管中，从而使磁性纳米级载氧体和灰分、煤粉分离，相当于对燃料提升管反应器所产生的产物的二级分离。

在本发明实施例中，所述斜管与空气提升管反应器的下部连通的管路上设置有U型密封阀返料器；所述直管与燃料提升管反应器的下部连通的管路上设置有U型密封阀返料器；所述U型管密封阀返料器的底部通入氮气。在本发明中，上述两个U型密封阀返料器的作用与前述U型密封阀返料器中的作用相同，在此不再赘述。

在本发明实施例中，所述斜管与空气提升管反应器的下部连通的位置位于空气提升管反应器的进料口以上。在本发明中，上述位置的设计，可保证被还原后的磁性纳米级载氧体被送入空气提升管反应器后能够充分被氧化，以在反应器中进行循环反应。

在本发明实施例中，所述直管与燃料提升管反应器的下部连通的位置位于燃料提升管反应器的进料口以上，且位于排灰口以下。在本发明中，上述位置的设计，可保证灰分和未反应的煤粉再次进入燃料提升管反应器后进一步充分反应。

在本发明实施例中，所述磁性纳米级载氧体化学链反应器包括燃料侧气体加热器，所述燃料侧气体加热器与燃料提升管反应器底部的进气口连通。在本发明中，所述燃料侧气体加热器可将燃料提升管反应器的流化气体预热，以利于使磁性纳米级载氧体被充分氧化。

本发明还提供了上述技术方案所述的磁性纳米级载氧体化学链反应器的使用方法，包括如下步骤：

将磁性纳米级载氧体通过载氧体给料器输送至空气提升管反应器，空气提升管反应器底部的进气口输入空气，使磁性纳米级载氧体的鼓泡流化高度在缩口之上，使空气提升管反应器中的下部鼓泡，上部输送物料；同时空气将由斜管输送过来的被还原的磁性纳米级载氧体氧化；

空气提升管反应器上部的磁性纳米级载氧体随着气流进入空气侧静电分离器，将气体和磁性纳米级载氧体分离，磁性纳米级载氧体从空气侧静电分离器底部的排料口排出，通入至燃料提升管反应器下部；

给煤器将煤粉输送至燃料提升管反应器，燃料提升管反应器底部通入空气和二氧化碳的混合气体或通入二氧化碳，使煤粉的鼓泡流化高度在缩口之上，燃料提升管反应器中的下部鼓泡，上部输送物料，煤粉与磁性纳米级载氧体发生还原反应后，随着气流进入燃料侧静电分离器，将气体和固体分离，固体从燃料侧静电分离器底部的排料口排出至暂存器中；灰分在燃料提升管反应器的排灰口排出；

通过磁性分离部件，使暂存器中的被还原的磁性纳米级载氧体和未被还原的磁性纳米级载氧体落于斜管中，返回空气提升管反应器，而少量残留的灰分和未反应的煤粉落入直管中，返回燃料提升管反应器。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种磁性纳米级载氧体化学链反应器，其特征在于，包括空气提升管反应器、空气侧静电分离器、燃料提升管反应器、燃料侧静电分离器、载氧体给料器、给煤器、暂存器、磁性分离部件和分离管路；所述载氧体给料器与空气提升管反应器下部的进料口连通，所述空气提升管反应器底部设置有进气口，所述空气提升管反应器上部的排料口与空气侧静电分离器连通，所述空气侧静电分离器底部的出料口与燃烧提升管反应器的下部连通；所述给煤器与所述燃料提升管反应器下部的进料口连通，所述燃料提升管反应器底部设置有进气口，所述燃料提升管反应器上部的排料口与燃料侧静电分离器连通，所述燃料侧静电分离器的排料口与暂存器的入口连通，所述暂存器的出料口与分离管路连通，所述分离管路上部的侧面设置有磁性分离部件，所述分离管路的下部分为斜管和直管两个管路，所述斜管与磁性分离部件位于同一侧，所述斜管与空气提升管反应器的下部连通，所述直管与燃料提升管反应器的下部连通；所述燃料提升管反应器的侧面设置有排灰口；

所述磁性纳米级载氧体为Ni-Fe基载氧体。

2.根据权利要求1所述的磁性纳米级载氧体化学链反应器，其特征在于，所述空气侧静电分离器底部的出料口与燃烧提升管反应器的下部连通的管路上设置有U型密封阀返料器。

3.根据权利要求1所述的磁性纳米级载氧体化学链反应器，其特征在于，所述斜管与空气提升管反应器的下部连通的管路上设置有U型密封阀返料器；所述直管与燃料提升管反应器的下部连通的管路上设置有U型密封阀返料器。

4.根据权利要求1～3任一项所述的磁性纳米级载氧体化学链反应器，其特征在于，所述排灰口设置有U型密封阀返料器。

5.根据权利要求4所述的磁性纳米级载氧体化学链反应器，其特征在于，所述排灰口的高度与燃料提升管反应器中的煤粉颗粒稳定流化高度齐平。

6.根据权利要求4所述的磁性纳米级载氧体化学链反应器，其特征在于，所述直管与燃料提升管反应器的下部连通的位置位于燃料提升管反应器的进料口以上，且位于排灰口以下。

7.根据权利要求1～3和5～6任一项所述的磁性纳米级载氧体化学链反应器，其特征在于，还包括空气侧气体加热器和燃料侧气体加热器，所述空气侧气体加热器与空气提升管反应器底部的进气口连通，所述燃料侧气体加热器与燃料提升管反应器底部的进气口连通。

8.根据权利要求1～3和5～6任一项所述的磁性纳米级载氧体化学链反应器，其特征在于，所述空气提升管反应器的缩口位于空气提升管反应器从下向上的35～60％处，所述空气提升管反应器的窄口段的横截面面积占宽口段的横截面面积的50～70％。

9.根据权利要求1～3和5～6任一项所述的磁性纳米级载氧体化学链反应器，其特征在于，所述燃料提升管反应器的缩口位于燃料提升管反应器从下向上的60～80％处，所述燃料提升管反应器的窄口段的横截面面积占宽口段的横截面面积的50～70％。

10.权利要求1～9任一项所述的磁性纳米级载氧体化学链反应器的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

将磁性纳米级载氧体通过载氧体给料器输送至空气提升管反应器，空气提升管反应器底部的进气口输入空气，使磁性纳米级载氧体的鼓泡流化高度在缩口之上，使空气提升管反应器中的下部鼓泡，上部输送物料；同时空气将由斜管输送过来的被还原的磁性纳米级载氧体氧化；

空气提升管反应器上部的磁性纳米级载氧体随着气流进入空气侧静电分离器，将气体和磁性纳米级载氧体分离，磁性纳米级载氧体从空气侧静电分离器底部的排料口排出，通入至燃料提升管反应器下部；

给煤器将煤粉输送至燃料提升管反应器，燃料提升管反应器底部通入空气和二氧化碳的混合气体或通入二氧化碳，使煤粉的鼓泡流化高度在缩口之上，燃料提升管反应器中的下部鼓泡，上部输送物料，煤粉与磁性纳米级载氧体发生还原反应后，随着气流进入燃料侧静电分离器，将气体和固体分离，固体从燃料侧静电分离器底部的排料口排出至暂存器中；灰分在燃料提升管反应器的排灰口排出；

通过磁性分离部件，使暂存器中的被还原的磁性纳米级载氧体和未被还原的磁性纳米级载氧体落于斜管中，返回空气提升管反应器，而少量残留的灰分和未反应的煤粉落入直管中，返回燃料提升管反应器。

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