CN202125950U - 一种蓄热型化学链燃烧装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种蓄热型化学链燃烧装置，是一种新型化学连燃烧装置，属于能源环境领域。本装置由数根输送管线、三个换向阀、两个蓄热型反应器。其中蓄热型反应器A与蓄热型反应器B是由一个圆柱型蓄热体与圆形反应器组成，圆形反应器至于蓄热体中央；蓄热体内部贯通，有一进口与一出口；反应器内为氧载体床层，有一进口与出口。本装置将化学链燃烧技术与蓄热燃烧相结合，大大提高燃烧过程的能源利用效率。利用系统内部的放热反应产生的热量对蓄热体进行加热来提供吸热反应所需热量。该燃烧过程不排放二氧化碳等污染物。该燃烧装置系统可用于发电，将燃料的化学能转化为电能，同时达到二氧化碳收集的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种蓄热型化学链燃烧装置，是一种新型化学连燃烧装置，属于能源环境领域。
背景技术
地球表面温度升高、海平面上升、极端恶劣天气频繁出现引起了全人类对“温室效应”的关注，CO2是引起温室效应的主要温室气体，已被视为第三代空气污染物。随着世界工业化进程的不断推进，以石油、煤、天然气为主的含碳化石能源在人类生产、生活活动中大量使用，打破了自然界生物圈、大气圈原有的碳平衡。
为实现人类社会的可持续发展，以《京都议定书》为重要标志，国际社会对CO2减排已达成共识。2009年12月，旨在讨论全球温室气体减排及低碳经济的“哥本哈根气候变化大会”受到各国政府高度关注，美、日等国均在哥本哈根气候变化大会上向全世界做出了CO2具体的量化减排承诺。
化石燃料的燃烧室温室气体的主要来源，煤、天然气、石油等化石燃料在燃烧过程中产生大量的二氧化碳、氮氧化物与硫氧化物等有害气体，加剧了大气污染与全球变暖。为减少燃料燃烧过程中有害气体的排放，各国十分重视能源的高效清洁利用，特别是蓄热燃烧与化学链燃烧等技术的开发与利用，开发具有新型的蓄热型化学链燃烧装置对能源的清洁、高效利用具有重要意义。
发明内容
本实用新型提供一种集蓄热燃烧技术与化学链燃烧技术于一体的蓄热型化学链燃烧装置。
本实用新型蓄热型化学链燃烧装置结构是：蓄热型化学链燃烧装置由数根输送管、三个换向阀(1、2、3)、两个蓄热型反应器构成，每个蓄热型反应器由一个独立的圆柱型蓄热体与圆形反应器(A1、B1)组成，每个圆形反应器(A1、B1)位于蓄热体的中央，每个蓄热体内部贯通，每个蓄热体有一个进口与一个出口；每个圆形反应器(A1、B1)内为氧载体床层，每个圆形反应器有一个进口与一个出口，蓄热体II(B2)和蓄热体I(A2)各接一根氮气出气管(8)；
第二换向阀(2)一端通过输送管与蓄热型反应器B中的反应器(B1)出口相接，第二换向阀(2)另一端通过输送管与蓄热型反应器A的蓄热体I(A2)进口相接；第二换向阀(2)接一根尾气出气管(9)；
第三换向阀(3)一端通过输送管与蓄热型反应器A中的反应器(A1)出口相接，第三换向阀(3)另一端通过输送管与蓄热型反应器B的蓄热体II(B2)进口相接，第三换向阀(3)接一根尾气出气管(9)；
第一换向阀(1)分别通过两根输送管与蓄热型反应器A中的反应器(A1)进口和蓄热型反应器B的反应器(B1)进口相接，第一换向阀(1)分别通过两根输送管与燃料进料管(7)和空气进气管(6)相接。
本实用新型具有以下优点：
(1)将化学链燃烧技术与蓄热燃烧相结合，大大提高燃烧过程的能源利用效率。
(2)利用系统内部的放热反应产生的热量对蓄热体进行加热来提供吸热反应所需热量。
(3)该燃烧过程不排放二氧化碳等污染物，属于环境友好型燃烧技术。
(4)该燃烧装置系统可用于发电，将燃料的化学能转化为电能，同时达到二氧化碳收集的目的。
(5)该燃烧装置除能够捕集二氧化碳、提高燃烧效率外还可以副产高纯氮
气。
附图说明
图1蓄热型化学链燃烧装置(在阀切换前状态下)设备示意图。
图2蓄热型化学链燃烧装置(在阀切换后状态)设备示意图。
图中：1-第一换向阀；2-第二换向阀；3-第三换向阀；A1-蓄热型反应器A中的反应器；A2-蓄热型反应器A中的蓄热体I；B1-蓄热型反应器B中的反应器；B2-蓄热型反应器B中的蓄热体II；4-进口；5-出口；6-空气进气管；7-燃料进料管，8-氮气出气管；9-尾气出气管。
具体实施方式
蓄热型反应器由数根输送管线、三个换向阀、两个蓄热型反应器。其中蓄热型反应器A与蓄热型反应器B是由一个圆柱型蓄热体与圆形反应器组成，圆形反应器至于蓄热体中央；蓄热体内部贯通，有一进口与一出口；反应器内为氧载体床层，有一进口与出口。如图1所示，第一步，向反应器B1入口通入空气，空气与还原态氧载体(已经与燃料反应后氧载体)发生氧化反应对氧载体进行再生(放热反应)，消耗大部分氧气后的空气(主要成分为氮气)经反应器B1出口，经第二换向阀2从蓄热体I A2入口再进入蓄热体I A2内部，对蓄热体I A2进行加热，经过换热后的氮气经蓄热体I A2出口与氮气出气管8排出。在第一步进行的同时，向反应器A1入口中通入燃料，燃料与反应器A1中的氧载体进行完全氧化反应生成H2O与CO2(吸热反应)，产生的H2O与CO2气体经反应器A1出口与换向阀3从尾气出气管9排出。
当反应器A1中的氧载体中晶格氧消耗殆尽与反应器B1中的还原态氧载体再生完全时，同时切换换向阀1、2与3，切换第一换向阀1向反应器A1中通入空气，向反应器B1中通入燃料，切换第二换向阀2使得反应器B1出口与尾气出气管9相
连接，切换第三换向阀3使得反应器A1出口与蓄热体IIB2入口相连。此时状态如图2所示。第一步，向反应器A1入口通入空气，空气与还原态氧载体(已经与燃料反应后氧载体)发生氧化反应对氧载体进行再生，消耗大部分氧气后的空气(主要成分为氮气)经反应器A1出口，经过第二换向阀2从蓄热体IIB2入口进入蓄热体IIB2内部，对蓄热体IIB2进行加热，经过换热后的氮气经蓄热体IIB2出口与氮气出气管8排出。第一步进行的同时，向反应器B1入口中通入燃料，燃料与反应器B1中的氧载体进行完全氧化反应生成H2O与CO2，产生的H2O与CO2气体经反应器B1出口，经换向阀2从尾气出气管9排出。
控制适当的反应时间，通过换向阀的不断切换，就可以在尾气出气管9源源不断的得到H2O与CO2，在氮气出气管8源源不断的得到高纯氮气。尾气经过发电或换热后、分离冷凝水就可以得到高纯二氧化碳，就可以达到二氧化碳的捕集与回收目的。氮气经发电或换热后可以作为产品售出。
实施例1
蓄热体材料成分：Al2O3与MgO
氧载体材料：Fe2O3/Al2O3
燃料：天然气(主要成分CH4)
压缩空气：N2(78％)与O2(21％)
尾气中CO2与H2O纯度：98％
氮气纯度：95％
实施例2
蓄热体材料成分：Al2O3、MgO、SiC与Si3N4
氧载体材料：Fe2O3-CuO/Al2O3
燃料：天然气(主要成分CH4)
压缩空气：N2(78％)与O2(21％)
尾气中CO2与H2O纯度：99％
氮气纯度：96％。
Claims (1)
1.
一种蓄热型化学链燃烧装置，其特征在于蓄热型化学链燃烧装置由数根输送管、三个换向阀(1、2、3)、两个蓄热型反应器构成，每个蓄热型反应器由一个独立的圆柱型蓄热体与圆形反应器(A1、B1)组成，每个圆形反应器(A1、B1)位于蓄热体的中央，每个蓄热体内部贯通，每个蓄热体有一个进口与一个出口；每个圆形反应器(A1、B1)内为氧载体床层，每个圆形反应器有一个进口与一个出口，蓄热体II(B2)和蓄热体I(A2)各接一根氮气出气管(8)；
第二换向阀(2)一端通过输送管与蓄热型反应器B中的反应器(B1)出口相接，第二换向阀(2)另一端通过输送管与蓄热型反应器A的蓄热体I(A2)进口相接；第二换向阀(2)接一根尾气出气管(9)；
第三换向阀(3)一端通过输送管与蓄热型反应器A中的反应器(A1)出口相接，第三换向阀(3)另一端通过输送管与蓄热型反应器B的蓄热体II(B2)进口相接，第三换向阀(3)接一根尾气出气管(9)；
第一换向阀(1)分别通过两根输送管与蓄热型反应器A中的反应器(A1)进口和蓄热型反应器B的反应器(B1)进口相接，第一换向阀(1)分别通过两根输送管与燃料进料管(7)和空气进气管(6)相接。
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