CN202072492U - 无火焰化学链燃烧氧化炉 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种无火焰化学链燃烧氧化炉，包括氧化器和氧化器旋风分离器，所述氧化器上部的氧化器循环流化出口和下部的氧化器循环流化入口分别与氧化器旋风分离器上部的氧化器旋风分离器循环流化入口和底端的氧化器旋风分离器循环流化出口连通，所述氧化器包括由耐火砖构成的氧化器炉体，所述氧化器炉体的横截面为圆形，其外壁包裹有绝热层；在所述氧化器炉体上设有NiO粉出口、压缩空气入口和Ni粉入口，在所述Ni粉入口上游设有Ni粉输送机和Ni粉漏斗；Ni粉入口和压缩空气入口位于氧化器炉体底部，两者的喷射方向相向且均与氧化器炉体的内壁相切。与现有技术相比，本实用新型结构简单、氧化反应充分、适用范围广。

Description

无火焰化学链燃烧氧化炉
技术领域
本实用新型涉及氧化炉，尤其是一种无火焰化学链燃烧氧化炉。
背景技术
全球气候变暖主要是由于以CO2为主的温室气体的大量排放导致地球温室效应的加剧所造成的。控制和减少CO2的排放量对于解决大气温室效应和全球变暖的影响具有重要作用。CO2的排放，其中大部分CO2除了由燃煤产生外,主要是燃烧石油及其产品产生的。在未来相当长的时期内，燃油为主的动力能源格局不会改变，石油、天燃气消耗量将持续增长，控制燃油、天燃气生产中CO2的排放对于解决大气温室效应和全球变暖具有显著的作用。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：提供一种结构简单、氧化反应充分、适用范围广的无火焰化学链燃烧氧化炉。
为实现上述目的，本实用新型可采取下述技术方案：
本实用新型一种无火焰化学链燃烧氧化炉，包括氧化器和氧化器旋风分离器，所述氧化器上部的氧化器循环流化出口和下部的氧化器循环流化入口分别与氧化器旋风分离器上部的氧化器旋风分离器循环流化入口和底端的氧化器旋风分离器循环流化出口连通，所述氧化器包括由耐火砖构成的氧化器炉体，所述氧化器炉体的横截面为圆形，其外壁包裹有绝热层；在所述氧化器炉体上设有NiO粉出口、压缩空气入口和Ni粉入口，在所述Ni粉入口上游设有Ni粉输送机和Ni粉漏斗；Ni粉入口和压缩空气入口位于氧化器炉体底部，两者的喷射方向相向且均与氧化器炉体的内壁相切。
所述氧化器还包括用于控制Ni粉入口和压缩空气入口的总阀门。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：由于所述氧化器包括由耐火砖构成的氧化器炉体，所述氧化器炉体的横截面为圆形，其外壁包裹有绝热层，在所述氧化器炉体上设有NiO粉出口、压缩空气入口和Ni粉入口，在所述Ni粉入口上游设有Ni粉输送机和Ni粉漏斗，Ni粉入口和压缩空气入口位于氧化器炉体底部，两者的喷射方向相向且均与氧化器炉体的内壁相切，这种结构，能够使Ni与空气充分混合，氧化反应彻底，单位时间内产生的热量大；保温效果好，热效率高；也适用于其它氧化反应，适用范围广。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型所应用于石油、天燃气无火焰化学链燃烧动力系统的结构及工艺流程示意图。
图3是图2中还原器的结构示意图。
图4是图3的A-A剖面结构示意图。
具体实施方式
图1示出了一种无火焰化学链燃烧氧化炉，包括氧化器10和氧化器旋风分离器9，所述氧化器10上部的氧化器循环流化出口和下部的氧化器循环流化入口分别与氧化器旋风分离器9上部的氧化器旋风分离器循环流化入口和底端的氧化器旋风分离器循环流化出口连通，所述氧化器10包括由耐火砖构成的氧化器炉体1001，所述氧化器炉体1001的横截面为圆形，其外壁包裹有绝热层；在所述氧化器炉体1001上设有NiO粉出口1007、压缩空气入口1003和Ni粉入口，在所述Ni粉入口上游设有Ni粉输送机1004和Ni粉漏斗1005；所述Ni粉入口和压缩空气入口1003由总阀门1006控制它们的开启与关闭。Ni粉入口和压缩空气入口1003位于氧化器炉体1001底部，两者的喷射方向相向且均与氧化器炉体1001的内壁相切；NiO粉出口1007位于氧化器炉体1001的底端。
图2是本实用新型所应用于石油、天燃气无火焰化学链燃烧动力系统的结构及工艺流程示意图，图3是图2中还原器的结构示意图，图4是图3的A-A剖面结构示意图。如图1至图4所示，所述石油、天燃气无火焰化学链燃烧动力系统包括：由还原器1和还原器旋风分离器2构成的无火焰化学链燃烧还原炉、由氧化器10和氧化器旋风分离器9构成的本实用新型无火焰化学链燃烧氧化炉、压气器3、饱和器4、冷凝器6、二氧化碳收集罐、一级涡轮机5和二级涡轮机8。所述还原器1具有NiO喷射管103、带有阀门104的石油或天然气喷射管105、Ni粉出口107、电加热管106、还原器循环流化出口和还原器循环流化入口；该还原器1包括由耐火砖构成的炉体101，所述炉体101的横截面为圆形，其外壁包裹有绝热层，为了增加承压能力，还可以在炉体101外围曾设钢板加固层，所述NiO喷射管103、石油或天然气喷射管105位于炉体101中部，两者的喷射方向构成90度夹角、相向喷射、且喷射方向均与炉体101的内壁相切，所述电加热管106位于所述NiO喷射管103和石油或天然气喷射管105喷射交汇区的中间部位，该电加热管106用于反应开始时提供850-960度的温度，所述Ni粉出口107位于炉体101的底部；所述氧化器10具有NiO粉出口1007、压缩空气入口1003、Ni粉入口、氧化器循环流化出口和氧化器循环流化入口；该氧化器10的氧化器炉体1001由耐火砖构成，所述氧化器炉体1001的横截面为圆形，其外壁包裹有由石棉构成的绝热层；为了增加承压能力，还可以在氧化器炉体1001外围曾设钢板加固层；所述Ni粉入口上游设有Ni粉输送机1004和Ni粉漏斗1005；Ni粉入口和压缩空气入口1003位于氧化器炉体1001底部，两者的喷射方向相向且均与氧化器炉体1001的内壁相切；NiO粉出口1007位于氧化器炉体1001的底端。氧化器10还设有用于控制Ni粉入口和压缩空气入口1003的总阀门1006。所述还原器旋风分离器2具有还原器旋风分离器循环流化出口、还原器旋风分离器循环流化入口和还原器旋风分离器气体出口；所述氧化器旋风分离器9具有氧化器旋风分离器循环流化出口、氧化器旋风分离器循环流化入口和氧化器旋风分离器气体出口；所述冷凝器6具有冷凝器入口、CO2出口、及H2O出口，所述CO2出口与所述二氧化碳收集罐连通。所述还原器1的NiO喷射管103、Ni粉出口107、还原器循环流化出口和还原器循环流化入口分别与氧化器10的NiO粉出口1007、Ni粉入口、还原器旋风分离器2的还原器旋风分离器循环流化入口和还原器旋风分离器循环流化出口连通；所述氧化器10的压缩空气入口1003经所述饱和器4与所述压气器3连通，其氧化器循环流化出口和氧化器循环流化入口分别与所述氧化器旋风分离器9的氧化器旋风分离器循环流化入口和氧化器旋风分离器循环流化出口连通；所述还原器旋风分离器2的还原器旋风分离器气体出口经所述一级涡轮机5与冷凝器6入口连通；所述氧化器旋风分离器9的氧化器旋风分离器气体出口与所述二级涡轮机8连通，二级涡轮机8的气体出口与大气相通。所述一级涡轮机5和二级涡轮机8的动力输出轴传动连接，构成动力轴。所述动力轴分别与发电机7和所述压气器3传动连接。
无火焰化学链燃烧的工艺流程主要包括：
流程A：将经除渣处理后的石油或天燃气通过石油或天然气喷射管105送入还原器1内, 电加热管106将还原器1内的温度加热到850-960度，用于反应开始时提供热量,还原器1与还原器旋风分离器2组成循环流化床，在还原器1内，石油或天燃气与从氧化器10来的NiO反应，生成温度低于600度、压力小于20Mpa的高温高压纯CO2气体，反应方程式为：
Figure 723762DEST_PATH_IMAGE001
+热量
或
Figure 628133DEST_PATH_IMAGE002
+热量  
为使化学反应充分进行，所述NiO喷射管103、石油或天然气喷射管105位于炉体中部，两者的喷射方向相向且均与炉体101的内壁相切，从而形成旋转气流，具有反应效果好、结构简单等特点；所述电加热管106位于所述NiO喷射管103和石油或天然气喷射管105喷射交汇区的中间部位，用于反应开始时提供850-960度的温度，这种结构，直接对混合气体进行加热，加热效率高，节省预热时间。
氧化器10与氧化器旋风分离器9组成循环流化床，在还原器1内生成的Ni通过Ni粉入口送入氧化器10中，同时经压气器3、饱和器4压缩的空气通过压缩空气入口1003送入氧化器10中，为使化学反应充分进行，Ni粉入口和压缩空气入口1003的喷射方向相向且均与炉体1001的内壁相切。在氧化器10中发生氧化反应，将Ni氧化成NiO，反应方程式为：
2Ni+O2→2NiO+热量。
流程B：反应生成高温高压纯CO2气体通过还原器风分离器2送入一级涡轮机5中作功，带动发电机7发电，同时也为压气器3提供动力；从氧化器旋风分离器9中出来的温度低于600度、压力小于20Mpa的高温高压N2气，送到二级涡轮机8中作功，带动发电机7发电，同时也为压气器3提供动力。
流程C：从一级涡轮机5出来的气体经冷凝器6冷凝成纯CO2气体和水，将纯CO2气体回收到二氧化碳收集罐中。

Claims (2)

1.一种无火焰化学链燃烧氧化炉，包括氧化器（10）和氧化器旋风分离器（9），所述氧化器（10）上部的氧化器循环流化出口和下部的氧化器循环流化入口分别与氧化器旋风分离器（9）上部的氧化器旋风分离器循环流化入口和底端的氧化器旋风分离器循环流化出口连通，其特征在于：所述氧化器（10）包括由耐火砖构成的氧化器炉体（1001），所述氧化器炉体（1001）的横截面为圆形，其外壁包裹有绝热层；在所述氧化器炉体（1001）上设有NiO粉出口（1007）、压缩空气入口（1003）和Ni粉入口，在所述Ni粉入口上游设有Ni粉输送机（1004）和Ni粉漏斗（1005）；Ni粉入口和压缩空气入口（1003）位于氧化器炉体（1001）底部，两者的喷射方向相向且均与氧化器炉体（1001）的内壁相切。
2.根据权利要求1所述的无火焰化学链燃烧氧化炉，其特征在于：所述氧化器（10）还包括用于控制Ni粉入口和压缩空气入口（1003）的总阀门（1006）。
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