CN1210517C - 燃气循环流化床间接燃烧装置及方法 - Google Patents

燃气循环流化床间接燃烧装置及方法 Download PDF

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Abstract

燃气循环流化床间接燃烧装置及方法是一种在没有能量损失的前提条件下，将CO2从气体燃料燃烧产物分离出米的一种燃烧装置及方法，该装置由循环流化床1、旋风分离器2、鼓泡流化床3、以及移动流化床4串联组成，循环流化床1的上部与旋风分离器2相联通，旋风分离器2的下部通过料腿3-2与鼓泡流化床3相联通，鼓泡流化床3与移动流化床4相联通，移动流化床4又与循环流化床1下部相联通，鼓泡流化床3上部为二氧化碳和水蒸气出气口D，旋风分离器2的上部为贫氧空气出气口B，循环流化床1的底部是空气进口A，鼓泡流化床3以及移动流化床4的底部是燃气进口C。

Description

燃气循环流化床间接燃烧装置及方法
                        技术领域
本发明为气体燃料的一种燃烧方式，具体为实现气体燃料间接燃烧，达到二氧化碳分离的装置及方法。
                        背景技术
二氧化碳(CO2)是诸多潜在的温室效应气体中影响最大的温室气体，如何减排CO2已经成为今后人类可持续发展的主要内容之一。常规的燃烧技术均是燃料直接和空气接触燃烧，生成的烟气中CO2占10～20％，CO2的后续处理(浓缩提纯)成本太高，通常有以下方法：
●通过分子膜分离方法对CO2进行分离提纯处理，其分离效率低而且成本高，如火电厂采用此方法对烟气中CO2分离处理，会增加20％的发电成本，即使发达国家也难以实施。
●通过生物光合作用脱除CO2，寻找高效生物藻类进行大规模脱除CO2，尚需技术突破。
                        发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种在没有能量损失的前提条件下，能将二氧化碳从燃烧过程分离出来的燃气循环流化床间接燃烧装置及方法。
技术方案：本发明的循环流化床间接燃烧装置，由三种不同流态化的流化床串联所组成，即由循环流化床、旋风分离器、鼓泡流化床、以及移动流化床串联组成；循环流化床的上部与旋风分离器相联通，旋风分离器的下部通过料腿与鼓泡流化床相联通，鼓泡流化床与移动流化床相联通，移动流化床又与循环流化床下部相联通，鼓泡流化床上部为二氧化碳和水蒸汽出气口，旋风分离器的上部为贫氧空气出气口，循环流化床的底部是空气进口，鼓泡流化床以及移动流化床的底部是燃气进口。
用隔板将鼓泡流化床和移动流化床下部隔开，上部保持联通；用折流板将移动流化床上部隔开，下部保持联通，将移动流化床分成二个区域。
本发明的燃气循环流化床间接燃烧装置的间接燃烧方法是将循环流化床内金属粉末和空气进行氧化反应生成金属氧化物；经旋风分离器分离后，将金属氧化物进入鼓泡流化床，与气体燃料反应，还原成金属，然后流入移动流化床，再返回到循环流化床，进行金属氧化物的再生过程，即载氧过程；在鼓泡流化床内气体燃料与金属氧化物反应，产生二氧化碳和水蒸气，从出气管排出，经冷凝后剔除水，将二氧化碳分离出来。
所述的循环流化床间接燃烧技术是在该燃烧装置中采用双重密封的方法，阻止循环流化床和鼓泡流化床间的气体泄漏掺混，即利用移动流化床中的折流板和料腿进行密封。
鼓泡流化床和气体隔离器处于中温状态300～700℃，在鼓泡流化床内气体燃料与金属氧化物反应，产生CO2和H2O(汽)，冷凝剔除H2O，将CO2分离出来，可见在没有能量损失的条件下，循环流化床间接燃烧装置及方法能够将CO2从燃烧产物分离出来。
间接燃烧，采用气体燃料不直接与空气接触燃烧，而是在一定温度条件下，金属和空气接触进行氧化反应，将空气中氧置换出来，形成金属氧化物，然后金属氧化物与气体燃料直接接触，进行还原反应，其反应产物为CO2和H2O(汽)，冷凝后剔除H2O，将CO2单独分离出来，可见在没有能量损失的前提下，间接燃烧能够分离出CO2。因此，间接燃烧能够安全处置气体燃料能源转换过程中CO2。如何实现气体燃料间接燃烧，是实现CO2从气体燃料燃烧产物中分离出来的关键，其装置及方法有着更为广泛的社会效益和工业应用前景。
技术效果：常规的燃烧技术均是燃料直接和空气接触燃烧，生成的烟气中CO2只占10～20％，CO2的后续处理(浓缩提纯)成本太高。本发明提供一种实现气体燃料间接燃烧的装置及方法，在没有能量损失的条件下，能够将CO2从燃烧产物分离出来。
本发明的循环流化床间接燃烧装置及方法，在循环流化床内金属粉末和空气进行氧化反应生成金属氧化物，经旋风分离器分离后，金属氧化物进入鼓泡流化床；气体燃料进入鼓泡流化床，与金属氧化物进行还原反应，其气体反应产物为CO2和H2O(汽)，金属氧化物则还原成金属，然后流入移动流化床，再返回到循环流化床，进行金属氧化物的再生过程，即载氧过程。
鼓泡流化床和气体隔离器处于中温状态(300～700℃)，其反应产物为CO2和H2O(汽)，冷凝剔除H2O，将CO2分离出来，可见在没有能量损失的条件下，循环流化床间接燃烧装置及方法能够将CO2从气体燃料燃烧产物中分离出来。
                        附图说明
图1是本发明的装置结构示意图，其中有循环流化床1、旋风分离器2、鼓泡流化床3、移动流化床4，空气进口A、贫氧空气出气口B、燃气进口C、二氧化碳和水蒸汽出气口D。
图2是本发明装置中鼓泡流化床3和移动流化床4的结构示意图，其中有出气管3-1、料腿3-2、隔板4-1、折流板4-2、返料管4-3。
                      具体实施方式
本发明的循环流化床间接燃烧装置由三种不同流态化的流化床串联所组成，由循环流化床1、旋风分离器2、鼓泡流化床3、以及移动流化床4串联组成。循环流化床1的上部与旋风分离器2相联通，旋风分离器2的下部通过料腿3-2与鼓泡流化床3相联通，鼓泡流化床3与移动流化床4相联通，移动流化床4又与循环流化床1下部相联通，鼓泡流化床3上部为二氧化碳和水蒸汽出气口D，旋风分离器2的上部为贫氧空气出气口B，循环流化床1的底部是空气进口A，鼓泡流化床3以及移动流化床4的底部是燃气进口C。用隔板4-1将鼓泡流化床3和移动流化床4下部隔开，上部保持联通；用折流板4-2将移动流化床4上部隔开，下部保持联通，将移动流化床4分成二个区域。
本发明的燃气循环流化床间接燃烧装置的间接燃烧方法是将循环流化床内金属粉末和空气进行氧化反应生成金属氧化物；经旋风分离器分离后，将金属氧化物进入鼓泡流化床，与气体燃料反应，还原成金属，然后流入移动流化床，再返回到循环流化床，进行金属氧化物的再生过程，即载氧过程；在鼓泡流化床内气体燃料与金属氧化物反应，产生二氧化碳和水蒸气，从出气管排出，经冷凝后剔除水，将二氧化碳分离出来。
在循环流化床1内金属粉末和空气进行氧化反应生成金属氧化物，经旋风分离器2分离后，金属氧化物进入鼓泡流化床3；气体燃料进入鼓泡流化床3，与金属氧化物进行还原反应，其气体反应产物为CO2和H2O(汽)，而金属氧化物则还原成金属，然后流入移动流化床4，再返回到循环流化床1，进行金属氧化物的再生过程，即载氧过程。
鼓泡流化床3内气体反应产物为CO2和H2O(汽)，冷凝后剔除H2O，将CO2分离出来，可见在没有能量损失的条件下，循环流化床间接燃烧装置及方法能够将CO2从气体燃料燃烧产物中分离出来。
在该燃烧装置中采用双重密封的方法，阻止循环流化床1和鼓泡流化床3间的气体泄漏掺混，即利用移动流化床4中的折流板4-2和料腿3-2进行密封。在反应中，鼓泡流化床3和移动流化床4处于300～700℃的中温状态。

Claims (4)

1、一种燃气循环流化床间接燃烧装置，其特征在于该装置由三种不同流态化的流化床串联所组成，即由循环流化床(1)、旋风分离器(2)、鼓泡流化床(3)、以及移动流化床(4)串联组成；循环流化床(1)的上部与旋风分离器(2)相联通，旋风分离器(2)的下部通过料腿(3-2)与鼓泡流化床(3)相联通，鼓泡流化床(3)与移动流化床(4)相联通，移动流化床(4)又与循环流化床(1)下部相联通，鼓泡流化床(3)上部为二氧化碳和水蒸汽出气口(D)，旋风分离器(2)的上部为贫氧空气出气口(B)，循环流化床(1)的底部是空气进口(A)，鼓泡流化床(3)以及移动流化床(4)的底部是燃气进口(C)。
2、根据权利要求1所述的燃气循环流化床间接燃烧装置，其特征在于用隔板(4-1)将鼓泡流化床(3)和移动流化床(4)下部隔开，上部保持联通；用折流板(4-2)将移动流化床(4)上部隔开，下部保持联通，将移动流化床(4)分成二个区域。
3、一种用于权利要求1所述的燃气循环流化床间接燃烧装置的间接燃烧方法，其特征在于将循环流化床(1)内金属粉末和空气进行氧化反应生成金属氧化物；经旋风分离器(2)分离后，将金属氧化物进入鼓泡流化床(3)，与气体燃料反应，还原成金属，然后流人移动流化床(4)，再返回到循环流化床(1)，进行金属氧化物的再生过程，即载氧过程；在鼓泡流化床(3)内气体燃料与金属氧化物反应，产生二氧化碳和水蒸气，从出气管(3-1)排出，经冷凝后剔除水，将二氧化碳分离出来。
4、根据权利要求3所述的燃气循环流化床间接燃烧装置的间接燃烧方法，其特征在于在该燃烧装置中采用双重密封的方法，阻止循环流化床(1)和鼓泡流化床(3)间的气体泄漏掺混，即利用移动流化床(4)中的折流板(4-2)和料腿(3-2)进行密封。
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