CN1304088C - 基于硫酸钙的煤的置换燃烧法分离二氧化碳的装置及分离方法 - Google Patents

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Abstract

基于硫酸钙的煤的置换燃烧法分离二氧化碳的装置及分离方法为煤的一种分离二氧化碳的燃烧装置及方法，该装置由循环流化床、旋风分离器、和流化床组成；其方法于循环流化床内，将硫化钙和空气进行氧化反应，生成硫酸钙，经旋风分离器分离后，硫酸钙进入流化床；煤和石灰石从流化床下部或底部进入流化床内，与从流化床底部进入的水蒸汽进行水煤气反应，生成的水煤气以及焦炭与硫酸钙进行还原反应，产生二氧化碳和水蒸气排出，冷凝剔除水，将二氧化碳分离出来；流化床内硫酸钙与水煤气以及焦炭反应还原成硫化钙，返回到循环流化床，进行硫酸钙的再生过程；煤中的硫大部分以硫化氢的形式转入煤气中，并与石灰石反应，固化为硫化钙。

Description

基于硫酸钙的煤的置换燃烧法分离二氧化碳的装置及分离方法
技术领域
本发明为煤的一种燃烧方式，具体为实现煤的置换燃烧，达到燃烧过程中分离二氧化碳的装置及方法。
背景技术
二氧化碳是诸多潜在的温室效应气体中影响最大的温室气体，如何减排二氧化碳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以空气为氧化剂，生成的烟气中二氧化碳占10～15％，二氧化碳的后续处理(浓缩提纯)成本太高，通常有以下方法：
1.通过分子膜分离方法对二氧化碳进行分离提纯处理，其分离效率低而且成本高，如火电厂采用此方法对烟气中二氧化碳分离处理，会增加20％的发电成本。
2.通过生物光合作用脱除二氧化碳，寻找高效生物藻类进行大规模脱除二氧化碳，尚需技术突破。
3.通过高效二氧化碳溶剂或吸附剂技术分离二氧化碳，有待于进一步研究。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种能将二氧化碳单独分离出来的、基于硫酸钙的煤置换燃烧分离二氧化碳装置及方法。
技术方案：本发明的基于硫酸钙的煤的置换燃烧法分离二氧化碳的装置，是由循环流化床、旋风分离器、以及流化床组成，其特征在于循环流化床内，将硫化钙与空气进行氧化反应生成硫酸钙，经旋风分离器分离后，硫酸钙进入流化床；将煤和石灰石加入流化床内，与从流化床底部进入的水蒸汽进行水煤气反应，生成的水煤气以及焦炭与硫酸钙进行还原反应，煤中的硫大部分以硫化氢的形式转入煤气中，并与石灰石反应，固化为硫化钙；从流化床内排出的气体反应产物为二氧化碳和水蒸汽，冷凝剔除水，将二氧化碳分离出来；流化床内硫酸钙与水煤气以及焦炭反应，被还原成硫化钙，返回到循环流化床，进行硫酸钙的再生过程。
其具体的结构为：循环流化床的上部与旋风分离器的上部相连通，旋风分离器的下部通过料腿与流化床相连通，旋风分离器的顶部为贫氧空气出气口，循环流化床的下部通过联通管与流化床相连通，流化床的顶部为二氧化碳和水蒸汽出气口，循环流化床的底部是空气进口，流化床的下部的侧面设有煤和石灰石进口，流化床的底部是水蒸气进口。
本发明的基于硫酸钙的煤置换燃烧法分离二氧化碳的方法为：煤和石灰石从流化床下部或底部输送进入流化床内，水蒸汽从流化床底部进入流化床内，煤与水蒸汽发生水煤气反应，产生水煤气和焦炭；在循环流化床内将硫化钙与空气进行氧化反应，生成硫酸钙颗粒，进入旋风分离器，将硫酸钙颗粒与气体进行分离，分离出的硫酸钙颗粒进入流化床，与水煤气以及焦炭进行反应，还原成硫化钙；将还原后的硫化钙颗粒返回到循环流化床，进行硫酸钙的再生过程；在流化床内水煤气以及焦炭与硫酸钙颗粒进行还原反应，产生二氧化碳和水蒸气排出，冷凝剔除水，将二氧化碳分离出来；在反应的过程中，循环流化床处于1200～950℃高温状态，流化床处于1000～850℃的中温状态。
煤中的硫大部分以硫化氢的形式转入煤气中，并在流化床内与石灰石反应，固化为硫化钙。
有益效果：常规的燃烧技术均是以空气为氧化剂，生成的烟气中二氧化碳只占10～15％，二氧化碳的后续处理(浓缩提纯)成本太高。本发明提供一种实现煤的置换燃烧装置及方法，在没有能量损失的条件下，能够将二氧化碳从燃烧产物分离出来。
采用燃料不直接与空气接触，而是在一定温度条件下，硫化钙和空气接触进行氧化反应，将空气中氧置换出来，形成硫酸钙，然后硫酸钙与燃料直接接触，进行还原反应，其反应产物为二氧化碳和水(汽)，冷凝后剔除水，将二氧化碳单独分离出来，可见在没有能量损失的前提下，置换燃烧能够分离出二氧化碳。如何实现煤的置换燃烧，是实现燃煤减排二氧化碳的关键，其装置及方法有着更为广泛的社会效益和工业应用前景。
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，硫酸钙颗粒11，旋风分离器2，料腿21，流化床3，硫化钙颗粒31，联通管32，空气A，贫氧空气出气口B，水蒸气进口C，二氧化碳和水蒸汽出气口D，煤和石灰石进口E。
具体实施方法
本发明基于硫酸钙的煤的置换燃烧法分离二氧化碳的装置，是由循环流化床1、旋风分离器2、以及流化床3组成。循环流化床1上部与旋风分离器2的上部相连通，旋风分离器2的下部通过料腿21与流化床3相连通，旋风分离器2的顶部为贫氧空气出气口B，循环流化床1的下部通过联通管32与流化床3相连通，流化床3的顶部为二氧化碳和水蒸汽出气口D，循环流化床1的底部是空气进口A，流化床3下部的侧面设有煤和石灰石进口E，流化床3的底部为水蒸气进口C。
水蒸汽从流化床底部进入流化床3内，煤和石灰石从流化床下部或底部输送进入流化床内，煤与水蒸汽发生水煤气反应，产生水煤气和焦炭；在循环流化床1内将硫化钙颗粒与空气进行氧化反应，生成硫酸钙颗粒11，进入旋风分离器2，将硫酸钙颗粒与气体进行分离，分离出的硫酸钙颗粒进入流化床3与水煤气以及焦炭反应，还原成硫化钙颗粒31，将还原后的硫化钙颗粒31返回到循环流化床1，进行硫酸钙的再生过程，即载氧过程；在流化床3内水煤气以及焦炭与硫酸钙颗粒进行还原反应，产生二氧化碳和水蒸气排出，冷凝剔除水，将二氧化碳分离出来；在反应过程中，循环流化床1处于1200～950℃高温状态，流化床3处于1000～850℃的中温状态。
煤中的硫大部分以硫化氢的形式转入煤气中，并在流化床内与石灰石反应，固化为硫化钙。

Claims (2)

1、一种基于硫酸钙的煤的置换燃烧法分离二氧化碳的装置，其特征在于该装置由循环流化床(1)、旋风分离器(2)和流化床(3)所组成，循环流化床(1)的上部与旋风分离器(2)的上部相连通，旋风分离器(2)的下部通过料腿(21)与流化床(3)相连通，流化床(3)通过联通管(32)与循环流化床(1)的下部相连通；循环流化床(1)的底部是空气进口(A)，旋风分离器(2)的顶部为贫氧空气出气口(B)，流化床(3)的底部设有水蒸气进口(C)，流化床(3)的顶部为二氧化碳和水蒸汽出气口(D)，流化床(3)下部的侧面设有煤和石灰石进口(E)；在循环流化床(1)中的物料为硫酸钙(11)，在流化床(3)内中的物料为硫化钙颗粒(31)。
2、根据权利要求1所述的基于硫酸钙的煤的置换燃烧法分离二氧化碳的装置的分离方法，其特征在于：将煤和石灰石从煤和石灰石进口(E)输送进入流化床(3)内，水蒸气从水蒸气进口(C)进入流化床(3)内，水蒸汽和煤进行水煤气反应，产生水煤气和焦炭；在循环流化床(1)内将硫化钙与空气进行氧化反应，生成硫酸钙颗粒(11)，进入旋风分离器(2)，将硫酸钙颗粒与贫氧空气进行分离，分离出的硫酸钙颗粒进入流化床(3)与水煤气以及焦炭反应，还原成硫化钙(31)；然后将还原后的硫化钙(31)通过联通管(32)返回到循环流化床(1)，进行硫酸钙颗粒的再生过程；在流化床(3)内水煤气以及焦炭与硫酸钙颗粒进行还原反应，产生二氧化碳和水蒸气从二氧化碳和水蒸汽出气口(D)排出，冷凝剔除水，将二氧化碳分离出来；在反应的过程中，循环流化床(1)处于1200～950℃高温状态，流化床(3)处于1000～850℃的中温状态。
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