EP2491306A1 - Procédé et dispositif de production d'énergie par oxydation d'un combustible dans une boucle chimique - Google Patents

Procédé et dispositif de production d'énergie par oxydation d'un combustible dans une boucle chimique

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Publication number
EP2491306A1
EP2491306A1 EP10779026A EP10779026A EP2491306A1 EP 2491306 A1 EP2491306 A1 EP 2491306A1 EP 10779026 A EP10779026 A EP 10779026A EP 10779026 A EP10779026 A EP 10779026A EP 2491306 A1 EP2491306 A1 EP 2491306A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
oxygen
gas
fuel
solid compound
reactor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10779026A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Simon Jallais
Bruno Alban
Ivan Sanchez-Molinero
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Publication of EP2491306A1 publication Critical patent/EP2491306A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/99008—Unmixed combustion, i.e. without direct mixing of oxygen gas and fuel, but using the oxygen from a metal oxide, e.g. FeO
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for producing energy by oxidation of a fuel in a chemical loop.
  • Chemical looping techniques have appeared relatively recently in the field of fuel oxidation. They use a solid active compound, generally metallic, which chemically fixes the oxygen of the air and then serves to oxidize a compound, generally carbon, solid, liquid or gaseous.
  • said active compound circulates in a loop, from a reactor where its oxidation takes place in contact with air, to at least one other reactor where it is reduced during the oxidation reaction of the fuel. This oxidation of the compound regenerates it. It can be used again to fix oxygen.
  • the active compound is generally used in the form of a fluidized and circulating bed of particles. It separates easily from gaseous mixtures, for example by a cyclone. Regeneration of the solid active compound is generally very exothermic.
  • the heat released is converted into energy (steam, mechanical or electrical power, for example).
  • energy steam, mechanical or electrical power, for example.
  • the same principle is implemented, not by beds of the fluidized particles of these compounds, but by fixed regenerative beds comprising these compounds. Oxidizing or reducing gases are then alternately passed over these beds.
  • One possible implementation is to use rotating compartments (which are brought into contact alternately with oxidizing or reducing gases).
  • thermochemical loop comprising oxidation and reduction chambers, cyclones for separating solid particles from effluent gases, heat exchangers, and heat transfer means. production of electrical energy from the thermal energy released.
  • WO2008036902 "Chemical looping combustion” presents an implementation of the chemical loop principle, in particular thanks to a reactor composed of rotary compartments.
  • the advantage of chemical looping techniques applied to the oxidation of a fuel is that the products of oxidation (mainly water and carbon dioxide or CO2) are easily suitable for C02 capture. , because they contain little or no nitrogen, provided that the tightness of the system with respect to the ambient is ensured. On the contrary, this nitrogen is found in large quantities in the effluents of a conventional combustion in air.
  • Another specific advantage of chemical loops is that they only require air as an oxidant, compared to other oxidation techniques of fuels facilitating capture of CO2, such as oxy-combustion or pre-combustion, which can use a concentrated oxygen flow rate.
  • the main dimensioning element is the maximum power that must be produced.
  • the size of the chemical loop is deduced therefrom (capacity of the reactors, quantity of oxygen carrier active compound, size of the equipment, etc.).
  • the peak power of the installation is set at a value that can not be exceeded.
  • the installation will generally produce a lower power, that is, it is mostly oversized. It will eventually be pushed to its maximum production at certain times and this maximum will not change over time except to significantly change the installation, with significant investment.
  • An object of the present invention is to overcome all or part of the disadvantages of the prior art, in particular the fixed aspect of the maximum power produced (related to the size of the installed equipment) and the oversizing of the facilities that may result.
  • the invention relates firstly to a method for producing energy from at least one fuel, comprising:
  • step c) exothermic, of oxidation of a non-zero fraction of said solid compound recovered in step b) by placing in contact with at least one gas comprising oxygen;
  • said method being characterized in that the gas 6 comprising oxygen is alternately, depending on the desired energy power, air or a gas comprising a volume concentration of oxygen of between 22% and 100%.
  • the gas 6 comprising oxygen is a gas comprising a volume concentration of oxygen of between 22% and 100%; energy at a power P2 is produced during this period T2.
  • the fuel can be solid, liquid or gaseous, or multiphase. It may be a conventional fuel, such as natural gas or naphtha, or a purge or fumes from another process, or coal, coke, petroleum coke, biomass and its derivatives or petroleum residues .
  • step a) the fuel is contacted with at least one oxygen-carrying solid compound.
  • This contacting can be carried out in several times and / or with a sufficient residence time, and / or with a given excess of one of the reactants (fuel or solid carrier compound), until a certain reaction rate is obtained.
  • This solid compound may in particular be a metal, in a form sometimes oxidized, sometimes reduced.
  • the fuel reacts with an oxidized form of the solid compounds.
  • the bottom line is that at least a fraction of the solid compound can release oxygen to a lower oxidation state. Oxidation-reduction reactions may not be complete.
  • the solid compound in a reduced form and, on the other hand, effluents which are the products of the oxidation of said fuel.
  • step b) the solid compound is recovered in a reduced form, for example by physical solid-gas separation.
  • step c) at least a portion of the reduced solid compound, optionally supplemented with an addition of solid compound, is brought into contact with an oxygen-containing gas.
  • this gas is air.
  • the solid compound passes to a higher oxidation state, and thereby sets oxygen.
  • This contacting can be carried out in several times and / or with a sufficient residence time, and / or with a given excess of one of the reagents (oxygen-containing gas or solid carrier compound), until a certain reaction rate. It results from this reaction of a the solid compound in an oxidized form and, on the other hand, effluents which are the oxygen-depleted input gas with respect to its initial content.
  • steps a) to d) form a loop from the point of view of the oxygen-carrying solid compound (s). At certain stages they are oxidized and at others reduced. In general, the solid compound (s) is circulated from one reactor to another, so the loop is also physical (the solid compounds are transported). We could also leave them on the spot and circulate the other compounds.
  • Various means known to those skilled in the art can be implemented to ensure sealing during steps a) and d), such as solid siphons, intermediate sealed chambers with alternative opening (in English: lock-hoppers), or other .
  • the said oxygen-carrying solid compound (s) are generally used in the form of solid particles. These particles consist of the solid compound or compounds, optionally agglomerated with a binder material according to techniques known to those skilled in the art. This one focuses in particular on:
  • the particles are generally used in the form of a fluidized bed, for example by injecting steam or CO 2 -rich gas or fuel gas or effluents recycled to a reactor (step a)), and injections air or other gas containing oxygen or steam in another reactor (step b)).
  • This steam can be produced in the heat exchangers.
  • This fluidized bed circulates zones where the reduction of said particles takes place, ie the oxidation of said fuel, towards the zones where the regeneration of said particles takes place, ie the oxidation of the active compounds they contain.
  • the particles are generally separated from the other products of the oxidation of the fuel by physical separation, for example in a cyclone. They are also separated from any other solids resulting from the oxidation of the fuel (ash and / or soot and / or unconverted solid fuel). It is the same during the regeneration of said particles.
  • Other separating elements may be provided for separating any solids from the reactions of the oxygen-carrying active compound so as to recover the carrier material and to increase the conversion efficiency.
  • the oxidation of the oxygen-carrying solid compound is exothermic, as is that of the fuel. It happens nevertheless at high temperature.
  • Part of the heat released by the chemical reactions used is recovered by heat exchange. There can be many heat exchanges to recover heat where it is. This can be recovered in particular in or around the reaction media, or in the primary effluent, secondary, and / or regeneration.
  • the heat energy is partly transferred to one or more heat transfer fluids, such as steam or hot oil, according to methods known to those skilled in the art. These fluids, possibly produced at different levels of pressure and / or temperature, can be used as they are or to produce mechanical and / or electrical energy.
  • step c) air, optionally pretreated, is used to regenerate the oxygen-carrying solid compound (s).
  • the delivered power is modulated using other parameters, in particular the flow rate of fuel and solid compound in the loop.
  • the inventors have established that if, during a given second period, it is desired to increase the power produced, it is advantageous to use in step c) at least one gas containing between 22% and 100% oxygen by volume.
  • the 100% by volume supplement consists of gases that are non-reactive with the solid compound (s) (nitrogen, argon, CO2, etc.).
  • This gas can be a mixture of air and relatively pure oxygen.
  • the solid compound can be brought into contact with a plurality of gases comprising oxygen, some of which is air, others being gases containing between 22% and 100% of oxygen by volume. lume.
  • the first period and second period are not necessarily successive.
  • the second period is not necessarily after the first period. All this requires having a source of gas richer in oxygen than air, which has an investment cost, if we do not have a source, and an operating cost. On the other hand, this makes it possible to increase the maximum power produced, without having to enlarge the installation carrying out the process. Thus, the installation can be dimensioned not on a peak power, but on a lower power. In this way, the initial investment cost of the power generation unit can be reduced.
  • the gaseous effluents from the fuel oxidation step a) are similar to the fumes of conventional combustion using air as the oxidant, but have little or no nitrogen. Their CO2 concentration is also higher. After condensation of the water (for example by cooling), they are therefore particularly capable of undergoing CO2 capture by all the techniques known to those skilled in the art (washing with amines, adsorption, permeation, cryogenic distillation, etc. etc.).
  • the gaseous effluents resulting from the regeneration of the solid compounds in step c) are depleted of oxygen.
  • the invention has the additional advantage of providing a residual gas that can be used in inerting applications.
  • the invention may further comprise one or more of the following features:
  • said gas comprising oxygen has an oxygen volume concentration of between 23% and
  • said first type of fuel is sub-bituminous coal and said second type of carbonaceous fuel is lignite or coal or HFO (heavy fuel oil) or LPG (liquefied petroleum gas) or natural gas.
  • a first flow rate of said solid compound in step a) and a second flow rate of said solid compound in step c) are used; ; and during said second energy generation period (T2) at said second power (P2), a third flow rate of said solid compound in step a) and a fourth flow rate of said solid compound in step c) are implemented.
  • the ratio of said third rate on said first rate and the ratio of said fourth rate on said second rate being greater than or equal to the ratio of said second power (P2) on said first power (PI).
  • the first and second rates generally have close values. If they differ, it is because they have purged solid compound or made a supplement. The same is true for the third and fourth solid compound flow rates.
  • the invention also relates to a device for producing energy, comprising at least:
  • a fuel oxidation reactor connected at the inlet to one or more fuel sources and at least one pipe capable of conveying a solid oxygen-carrying compound to said oxidation reactor, said reactor having at least one an outlet for gases resulting from the oxidation of said fuel;
  • a reactor for regenerating said oxygen-carrying solid compound connected at the inlet to an air source and at least one pipe capable and intended to convey said oxygen-carrying solid compound from an outlet of said oxidation reactor; to said regeneration reactor, said reactor having at least one outlet for gases from the regeneration of said oxygen-carrying solid compound;
  • heat exchangers adapted and adapted to convert into energy the heat generated in said regeneration reactor
  • said pipe adapted and adapted to convey a solid oxygen-carrying compound to said oxidation reactor being connected to an outlet of said regeneration reactor;
  • said device being characterized in that it further comprises:
  • connection system By pipe connection between the reactors, it means that there is connection by a system of pipes capable of transporting a flow of material.
  • This connection system may include valves, intermediate storages, bypasses, heat exchangers, compressors, but not chemical reactors.
  • "Reactor” must be taken in the definition of the invention in the broad sense of "unity”. They can therefore have a complex structure known to those skilled in the art and in particular comprise several containers.
  • the device may also comprise means for injecting an extra charge of oxygen-carrying solid compound, or purging means, for example on the pipes connecting the reactors.
  • the recovery means of the oxygen-carrying solid compound can be of any kind capable of isolating solid particles in gaseous flows, for example systems called "cyclones".
  • the means making it possible to select one or the other of the gas sources comprising oxygen to be injected into the regeneration reactor, or to mix the gases originating from these sources, are generally valves that are slaved to a control system. .
  • the invention may further comprise the following characteristic: said source of a gas having an oxygen volume concentration of between 22% and 100% is suitable and intended to supply a gas whose concentration oxygen volume is between 23% and 40%.
  • FIG. 1 represents an installation implementing the method according to the invention
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the choice of the gas comprising oxygen implemented in step c).
  • a fuel 4 and ilmenite 5a are introduced into a reactor 2.
  • the oxidation of the fuel 2a in contact with the ilmenite 2b in the reactor 2 produces primary effluents 8 and Ilmenite in reduced form 9.
  • These primary effluents are conducive to CO 2 capture in that they contain little or no nitrogen. This capture can be done by one or more known techniques for CO 2 separation, possibly preceded by a condensation of the water present in the effluents 8.
  • a non-zero fraction 9a of this ilmenite 9, preferably close to 100%, is introduced into the reactor 3, which is also introduced a gas 6 comprising oxygen.
  • This reaction produces a gas 7 depleted of oxygen with respect to the gas 6 entering the reactor 3.
  • Ilmenite 3b is charged with oxygen and is recovered in an oxidized form 5.
  • the oxygen carrier compound here ilmenite, performs a chemical loop through the states 5a, 2b, 9, 9a, 3b, 5.
  • the ilmenite is recovered at the outlet of the reactors 2 and 3 by techniques known to those skilled in the art, for example cyclones (not shown). A supplement of product, or a purge, may be necessary to maintain the quantity (mass) and quality of the oxygen carrier.
  • the heat released by the reactions in the reactor 2 is recovered by heat exchange in the reactor 2. In addition, it can also be recovered in the reactor 2 and / or hot solid or gaseous products circulating between the reactors. In practice, this heat is used to heat water to produce steam, which can then be converted totally or partially into mechanical and / or electrical energy.
  • the gas 6 comprising oxygen may be prepared from an air source 6a and / or by mixing this air 6a with relatively pure oxygen produced by an air separation unit 6b.
  • the passage of a supply of the reactor 3 to air 6a to a mixture of air and oxygen will regenerate a greater quantity of ilmenite 9a. More oxidized ilmenite is obtained and it is possible to inject a larger quantity 5a into the reactor 2.
  • the passage from a supply of the reactor 3 to the air to a feed Oxygen allows you to oxidize more fuel and generate more energy.
  • the fuel 4 is natural gas
  • the volume oxygen content of the flow rate 6 is 30%.
  • the invention makes it possible to oxidize 60%> of natural gas in addition, and thus to produce about 60%> more energy in the same installation.
  • FIG. 2 schematically shows an evolution of as a function of time, the volume concentration of oxygen C of the gas 6 sent to the reactor 3 and the power P in kW or MW (amount of energy produced per unit of time) produced by the installation can be determined as a function of time.
  • the gas 6 sent to the reactor 3 is air (C 1) from the source 4a (optionally pre-treated air).
  • the installation then produces a PI power.
  • This period Tl generally corresponds to the normal operation of the installation.
  • the nature of the gas 6 sent to the reactor 3 is changed.
  • the gases 6 (C2) then come from a oxygen source 6b or a mixture 6a and 6b.
  • the quantity of fuel 4 injected into the reactor 2 is also increased, in order to deliver this power P2 into the system.
  • the period T2 is not necessarily subsequent to the period T1.
  • T2 is simply a period of time during which it is desired to produce a power P2 that is greater than that obtained in an operating regime in air. P2 is often called peak power.
  • the installation can be sized to meet the need for power P l.
  • the passage to gas comprising between 22% and 100% oxygen by volume makes it possible to satisfy a higher P2 requirement without having to modify the installation.
  • the amount of natural gas consumed is 21 635 Nm3 / h (cubic meters per hour taken under normal conditions of temperature and pressure, ie 0 ° C. and 1 atmosphere) as input to the reactor 2.
  • amount of air 6 is 206,049 Nm3 / h, of which 43,270 Nm3 / h of oxygen.
  • the flow rates of solid compound used (entering) in the reactors 2 and 3 are increased by 65% with respect to the same flow rates considered during the period T1. This increase is greater than the ratio P2 / P 1 of increase of the power produced, which is about 60%.

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Abstract

Procédé (1) de production d'énergie à partir d'au moins un combustible (4), comprenant : une étape a) d'oxydation (2a) dudit combustible (4) par mise en contact avec au moins un composé solide chargé en oxygène (5a) et de réduction (2b) concomitante dudit composé solide; - une étape b) de récupération dudit composé solide réduit (9) à l'étape a); une étape c), exothermique, d'oxydation (3b) d'une fraction non nulle (9a) dudit composé solide récupéré à l'étape b) par mise en contact avec au moins un gaz (6) comprenant de l'oxygène; et - une étape d) de récupération dudit composé solide oxydé (5) à l'issue de l'étape c) et de mise en œuvre à l'étape a) d'une fraction non nulle (5a) dudit composé solide oxydé (5); la chaleur dégagée à l'étape c) étant au moins partiellement récupérée pour réaliser ladite production d'énergie; ledit procédé étant caractérisé en ce que le gaz (6) comprenant de l'oxygène est alternativement, selon la puissance d'énergie souhaitée, de l'air ou un gaz comprenant une concentration volumique en oxygène comprise entre 22% et 100%.

Description

Procédé et dispositif de production d'énergie par oxydation d'un combustible dans une boucle chimique
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de production d'énergie par oxydation d'un combustible dans une boucle chimique.
Les techniques de boucle chimique (en anglais : chemical looping) sont apparues relativement récemment dans le domaine de l'oxydation des combustibles. Elles mettent en œuvre un composé actif solide, en général métallique, qui fixe chimiquement l'oxygène de l'air et sert ensuite à oxyder un composé, généralement carboné, solide, liquide ou gazeux. En général, ledit composé actif circule en boucle, d'un réacteur où s'opère son oxydation au contact de l'air, vers au moins un autre réacteur où il est réduit au cours de la réaction d'oxydation du combustible. Cette oxydation du composé le régénère. Il peut être à nouveau utilisé pour fixer de l'oxygène. Le composé actif est en général utilisé sous forme d'un lit de particules fluidisé et circulant. Il se sépare facilement des mélanges gazeux, par exemple par un cyclone. La régénération du composé actif solide est en général très exothermique. La chaleur dégagée est convertie en énergie (vapeur, puissance mécanique ou électrique par exemple). Dans d'autres configurations, le même principe est mis en œuvre, non pas par des lits des particules fluidisées de ces composés, mais par des lits fixes régénératifs comportant ces composés. On fait alors passer alternativement des gaz oxydants ou réducteurs sur ces lits. Une mise en œuvre possible consiste à utiliser des compartiments rotatifs (qui sont mis en contact alternativement avec des gaz oxydants ou réducteurs).
On peut citer notamment le document WO2007104655 Al qui décrit une centrale thermique incluant une boucle thermo chimique, comprenant des chambres d'oxydation et de réduction, des cyclones pour séparer des particules solides des gaz effluents, des échan- geurs de chaleur et des moyens de production d'énergie électrique à partir de l'énergie thermique dégagée. La demande WO2008036902, « Chemical looping combustion », présente une mise en œuvre du principe de boucle chimique, en particulier grâce à un réacteur composé de compartiments rotatifs.
L'avantage des techniques de boucle chimique appliquées à l'oxydation d'un combustible réside dans le fait que les produits de l'oxydation (principalement de l'eau et du dioxyde de carbone ou C02) se prêtent facilement à une capture du C02, car ils ne contien- nent pas ou peu d'azote, pour peu que l'étanchéité du système par rapport à l'ambiant soit assurée. Au contraire, on trouve cet azote en grande quantité dans les effluents d'une combustion classique à l'air. Un autre avantage spécifique des boucles chimiques est qu'elles ne nécessitent que de l'air comme oxydant, par rapport à d'autres techniques d'oxydation des combustibles facilitant la capture de C02, comme l'oxy-combustion ou la pré-combustion, qui peuvent utiliser un débit concentré en oxygène.
Pour une installation de production d'énergie (électricité, travail ou chaleur), l'élément dimensionnant principal est la puissance maximale qui doit être produite. La taille de la boucle chimique s'en déduit (capacité des réacteurs, quantité de composé actif transporteur d'oxygène, taille des équipements, ... etc.). Une fois ce dimensionnement effectué, la puissance maximale, dite de crête, de l'installation est fixée à une valeur qu'on ne peut plus dépasser. En fait, l'installation va en général produire une puissance inférieure, c'est à dire qu'elle est la plupart du temps surdimensionnée. Elle ne va éventuellement être poussée à son maximum de production qu'à certains moments et ce maximum ne va pas évoluer dans le temps sauf à modifier de manière importante l'installation, moyennant des investissements conséquents. Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur, en particulier l'aspect figé de la puissance maximale produite (liée à la taille des équipements installés) et le surdimensionnement des installations qui peut en résulter.
L'invention concerne d'abord en un procédé de production d'énergie à partir d'au moins un combustible, comprenant :
une étape a) d'oxydation dudit combustible par mise en contact avec au moins un composé solide chargé en oxygène et de réduction concomitante dudit composé solide ;
- une étape b) de récupération dudit composé solide réduit à l'étape a) ;
- une étape c), exothermique, d'oxydation d'une fraction non nulle dudit composé solide récupéré à l'étape b) par mise en contact avec au moins un gaz comprenant de l'oxygène ; et
- une étape d) de récupération dudit composé solide oxydé à l'issue de l'étape c) et de mise en œuvre à l'étape a) d'une fraction non nulle dudit composé solide oxydé ; la chaleur dégagée à l'étape c) étant au moins partiellement récupérée pour réaliser ladite production d'énergie ;
ledit procédé étant caractérisé en ce que le gaz 6 comprenant de l'oxygène est alternativement, selon la puissance d'énergie souhaitée, de l'air ou un gaz comprenant une concentration volumique en oxygène comprise entre 22% et 100%.
Autrement dit, pendant une période T de production d'énergie on a : - une première période Tl de production durant laquelle le gaz 6 comprenant de l'oxygène est de l'air ; de l'énergie à une puissance PI est produite pendant cette période Tl ; et
- une deuxième période T2 de production durant laquelle le gaz 6 comprenant de l'oxygène est un gaz comprenant une concentration volumique en oxygène compris entre 22% et 100% ; de l'énergie à une puissance P2 est produite pendant cette période T2.
Avec T = Tl + T2 et P2 > Pl
Le combustible peut être solide, liquide ou gazeux, ou polyphasique. Il peut être un combustible classique, comme du gaz naturel ou du naphta, ou une purge ou des fumées d'un autre procédé, ou encore du charbon, du coke, du coke de pétrole, de la biomasse et ses dérivés ou des résidus pétroliers.
A l'étape a), le combustible est mis en contact avec au moins un composé solide transporteur d'oxygène. Cette mise en contact peut être réalisée en plusieurs fois et/ou avec un temps de séjour suffisant, et/ou avec un excès donné de l'un des réactifs (combustible ou composé solide transporteur), jusqu'à obtenir un certain taux de réaction. Ce composé so- lide peut être notamment du métal, sous une forme tantôt oxydée, tantôt réduite. Le combustible réagit avec une forme oxydée des composés solides. Ici il faut donner une sens relatif à « oxydé » et « réduit ». L'essentiel est qu'au moins une fraction du composé solide puisse relâcher de l'oxygène en passant à un degré d'oxydation inférieur. Les réactions d'oxydo-réduction peuvent ne pas être totales. Il résulte de la réaction d'oxy do -réduction, d'une part le composé solide sous une forme réduite et, d'autre part, des effluents qui sont les produits de l'oxydation dudit combustible.
A l'étape b), le composé solide est récupéré sous une forme réduite, par exemple grâce à une séparation physique solide-gaz.
A l'étape c), au moins une partie du composé solide réduit, éventuellement complétée par un appoint de composé solide, est mise en contact avec un gaz contenant de l'oxygène. Dans l'art antérieur, ce gaz est de l'air. Au contact de ce gaz, le composé solide passe à un degré d'oxydation supérieur, et fixe de ce fait de l'oxygène. Cette mise en contact peut être réalisée en plusieurs fois et/ou avec un temps de séjour suffisant, et/ou avec un excès donné de l'un des réactifs (gaz contenant de l'oxygène ou composé solide transporteur), jusqu'à obtenir un certain taux de réaction. Il résulte de cette réaction d'une part le composé solide sous une forme oxydée et, d'autre part, des effluents qui sont le gaz d'entrée appauvri en oxygène par rapport à sa teneur initiale.
A l'issue de cette régénération, après une récupération faisant l'objet de l'étape d), il est à nouveau prêt, éventuellement avec un complément de composé solide, à être utilisé pour l'oxydation dudit combustible (étape a)).
On voit que les étapes a) à d) forment une boucle du point de vue du ou des composés solides transporteurs d'oxygène. A certaines étapes, ils sont oxydés et, à d'autres, ré- duits. En général, on fait circuler le ou les composés solides d'un réacteur vers un autre, donc la boucle est également physique (on transporte les composés solides). On pourrait aussi les laisser sur place et faire circuler les autres composés. Différents moyens connus de l'homme du métier peuvent être mis en œuvre pour assurer l'étanchéité pendant étapes a) et d), tels de siphons solides, de chambres intermédiaires étanches à ouverture alternative (en anglais : lock-hoppers), ou autres.
Le ou lesdits composés solides transporteurs d'oxygène sont en général mis en oeuvre sous la forme de particules solides. Ces particules sont constitués du ou des composés solides, éventuellement agglomérés par un matériau liant selon des techniques connues de l'homme du métier. Celui-ci s'attache notamment à :
leur donner une capacité spécifique (par unité de masse) à fixer et à relâcher l'oxygène la plus élevée possible,
à leur conférer une bonne résistance mécanique, notamment à l'attrition, favoriser la cinétique de réaction entre lesdites particules et ledit combustible, et entre lesdites particules et le gaz comprenant de l'oxygène.
Les particules sont en général mises en œuvre sous la forme d'un lit fluidisé, par exemple par des injections de vapeur ou de gaz riche en C02 ou de gaz combustible ou des effluents recyclés dans un réacteur (étape a)), et des injections d'air ou d'autre gaz conte- nant de l'oxygène ou de la vapeur dans un autre réacteur (étape b)). Cette vapeur peut être produite dans les échangeurs de chaleur. Ce lit fluidisé circule des zones où ont lieu la réduction desdites particules, c'est à dire l'oxydation dudit combustible, vers les zones où ont lieu la régénération desdites particules, c'est à dire l'oxydation des composés actifs qu'elles contiennent.
Les particules sont en général séparées des autres produits de l'oxydation du combustible par séparation physique, par exemple dans un cyclone. Ils sont aussi séparés d'éventuels autres solides provenant de l'oxydation du combustible (cendres et/ou suies et/ou combustible solide non-converti). Il en va de même lors de la régénération desdites particules. D'autres éléments de séparation peuvent être prévus pour séparer les éventuels produits solides des réactions du composé actif transporteur d'oxygène, de façon à récupérer le matériau porteur et à augmenter l'efficacité de conversion.
En général, l'oxydation du composé solide transporteur d'oxygène est exothermique, tout comme celle du combustible. Elle se passe néanmoins à haute température.
Une partie de la chaleur dégagée par les réactions chimiques mises en œuvre est ré- cupérée par échange thermique. Il peut y avoir de nombreux échanges thermiques de façon à récupérer la chaleur là où elle se trouve. Celle-ci peut être récupérée notamment dans ou autour des milieux réactionnels, ou bien dans les effluents primaires, secondaires, et/ou de régénération. L'énergie thermique est en partie transférée à un ou des fluides caloporteurs, comme de la vapeur ou de l'huile chaude, selon des modalités connues de l'homme du mé- tier. Ces fluides, éventuellement produits à différents niveaux de pression et/ou de température, peuvent être utilisés tels quels ou pour produire de l'énergie mécanique et/ou électrique.
Pendant une première période de temps où l'on souhaite produire une puissance énergétique donnée, on utilise à l'étape c) de l'air, éventuellement prétraité, pour régénérer le ou les composés solides transporteurs d'oxygène. La puissance délivrée est modulée en utilisant d'autres paramètres, notamment le débit de combustible et de composé solide dans la boucle. Les inventeurs ont établi que si, durant une seconde période donnée, on désire augmenter la puissance produite, il est avantageux d'utiliser à l'étape c) au moins un gaz contenant entre 22% et 100% d'oxygène en volume. Dans ce gaz, le complément à 100% en volume est constitué de gaz non réactifs avec le ou les composés solides (azote, argon, C02, ...etc.). Ce gaz peut être un mélange d'air et d'oxygène relativement pur. A l'étape c), le composé solide peut être mis en contact avec plusieurs gaz comprenant de l'oxygène, certains étant de l'air, d'autres étant des gaz contenant entre 22% et 100% d'oxygène en vo- lume.
Les première période et seconde période ne sont pas nécessairement successives. La seconde période n'est pas nécessairement postérieure à la première période. Tout ceci suppose de disposer d'une source de gaz plus riche en oxygène que l'air, ce qui a un coût d'investissement, si on ne dispose pas d'une source, et un coût opératoire. En revanche, ceci permet d'augmenter la puissance maximale produite, sans avoir à agrandir l'installation réalisant le procédé. Ainsi, l'installation peut être dimensionnée non pas sur une puissance de crête, mais sur une puissance inférieure. De cette façon, le coût d'investissement initial de l'unité de production d'énergie peut être réduit.
Les effluents gazeux issus de l'étape a) d'oxydation du combustible sont analogues aux fumées d'une combustion classique utilisant de l'air comme comburant, mais comportent peu ou pas d'azote. Leur concentration en C02 est également supérieure. Après condensation de l'eau (par exemple par refroidissement), ils sont donc particulièrement aptes à subir une capture du C02 par toutes les techniques connues de l'homme du métier (lavage aux aminés, adsorption, perméation, distillation cryogénique, ...etc.).
Par ailleurs, les effluents gazeux issus de la régénération des composés solides à l'étape c) sont appauvris en oxygène. En réalisant un appauvrissement suffisant, l'invention présente l'avantage supplémentaire de fournir un gaz résiduel pouvant servir dans des applications d'inertage.
Selon des modes de réalisation particuliers, l'invention peut en outre comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- pendant ladite seconde période de production d'énergie, ledit gaz comprenant de l'oxygène possède une concentration volumique en oxygène comprise entre 23% et
40%.
- pendant ladite première période de production d'énergie, ledit combustible est d'un premier type donné ; et pendant ladite seconde période de production d'énergie, ledit combustible est d'un second type donné plus réactif à l'étape a) que ledit premier type. Pour déterminer si un combustible est plus réactif qu'un autre, on réalise l'expérience calorimétrique suivante successivement sur les deux combustibles à tester. On place dans une bombe calorimétrique une quantité de combustible équivalant en PCI (pouvoir calorifique inférieur) à une valeur choisie d'avance. On y ajoute en quantité stoechiométrique le composé transporteur d'oxygène dans la forme sous laquelle il est mis en œuvre à l'étape a) du procédé selon l'invention, c'est à dire une forme oxydée. Les deux réactifs sont initialement à 20°C. On mesure ensuite la courbe d'élévation de la température en fonction du temps. On compare les courbes obtenues pour les deux combustibles sur un même graphique. On dira que le plus réactif est celui pour lequel l'élévation initiale de la température est la plus rapide, c'est à dire celui pour lequel la courbe de température est plus élevée pendant au moins un certain intervalle de temps. ledit premier type de combustible est du charbon sub-bitumineux et ledit second type de combustible carboné est du lignite ou de la houille ou du HFO (fuel lourd) ou du GPL (gaz de pétrole liquéfié) ou du gaz naturel.
- pendant ladite première période (Tl) de production d'énergie à ladite première puissance (PI), on met en œuvre un premier débit dudit composé solide à l'étape a) et un second débit dudit composé solide à l'étape c) ; et pendant ladite seconde période (T2) de production d'énergie à ladite seconde puissance (P2), on met en œuvre un troisième débit dudit composé solide à l'étape a) et un quatrième débit dudit composé solide à l'étape c), le ratio dudit troisième débit sur ledit premier débit et le ratio dudit quatrième débit sur ledit second débit étant supérieurs ou égaux au ratio de ladite seconde puissance (P2) sur ladite première puissance (PI). Les premier et second débits ont en général des valeurs proches. S'ils diffèrent, c'est qu'on a purgé du composé solide ou fait un appoint. Il en va de même pour les troisième et quatrième débits de composé solide.
Pendant ladite seconde période de production d'énergie, plus d'énergie par unité de temps est libérée par les réactions chimiques dans les réacteurs d'oxydation et de réduction. Des adaptations connues de l'homme du métier peuvent être réalisées dans l'installation pour évacuer cette puissance supplémentaire. Par exemple, il peut y avoir des échangeurs thermiques supplémentaires qui entrent en fonctionnement pendant cette seconde période, dans un circuit de fluide caloporteur partagé ou non avec le circuit principal. Dans un autre exemple, le débit massique de fluide caloporteur traversant les mêmes échangeurs thermiques peut être augmenté en conséquence lors de cette seconde période. Dans un autre exemple, les paramètres de contrôle du circuit de fluide caloporteur changent dans cette seconde période, de façon à que le fluide caloporteur soit plus chaud en sortie des échangeurs thermiques que lors de la première période (emmagasinant ainsi plus d'énergie thermique). Dans un autre exemple, la pression du circuit de fluide caloporteur augmente lors de cette seconde période, de façon à favoriser la présence de phase liquide dans ce circuit, avec une chaleur spécifique plus élevée, qui peut mieux évacuer la puissance supplémentaire produite.
L'avantage d'utiliser un gaz dont la concentration volumique en oxygène est comprise entre 23% et 40% est de limiter le risque d'une élévation trop forte de la température pendant l'étape c). Celle-ci pourrait nécessiter d'adapter le ou les réacteurs où la régénération (étape c) exothermique du ou des composés solides est mise en œuvre, avec des conséquences négatives sur l'investissement. L'invention concerne aussi un dispositif de production d'énergie, comprenant au moins :
- un réacteur d'oxydation de combustible connecté en entrée à une ou plusieurs sources de combustible et à au moins une canalisation apte et destinée à achemi- ner un composé solide transporteur d'oxygène vers ledit réacteur d'oxydation, ledit réacteur possédant au moins une sortie pour des gaz issus de l'oxydation dudit combustible ;
- un réacteur de régénération dudit composé solide transporteur d'oxygène, connecté en entrée à une source d'air et à au moins une canalisation apte et des- tinée à acheminer ledit composé solide transporteur d'oxygène depuis une sortie dudit réacteur d'oxydation vers ledit réacteur de régénération, ledit réacteur possédant au moins une sortie pour des gaz issus de la régénération dudit composé solide transporteur d'oxygène ;
des moyens de récupération dudit composé solide en sortie desdits réacteurs d'oxydation et de régénération ; et
des échangeurs de chaleur aptes et destinés à convertir en énergie la chaleur dégagée dans ledit réacteur de régénération ;
ladite canalisation apte et destinée à acheminer un composé solide transporteur d'oxygène vers ledit réacteur d'oxydation étant connectée à une sortie dudit réacteur de régénération ; ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre :
- une source d'un gaz possédant une concentration volumique en oxygène comprise entre 22% et 100% connectée à une entrée dudit réacteur de régénération ; et
des moyens permettant d'ouvrir ou de fermer sélectivement lesdites connexions entre ledit réacteur de régénération et ladite source d'air, d'une part, et ledit réacteur de régénération et ladite source d'un gaz possédant une concentration volumique en oxygène comprise entre 22% et 100%, d'autre part.
Par connexion par canalisation entre les réacteurs, on veut dire qu'il y a connexion par un système de canalisations aptes à transporter un flux de matière. Ce système de connexion peut comprendre des vannes, des stockages intermédiaires, des dérivations, des échangeurs de chaleur, des compresseurs, mais pas de réacteurs chimiques. « Réacteur » doit être pris dans la définition de l'invention dans le sens large « d'unité ». Ils peuvent donc avoir une structure complexe connue de l'homme du métier et en particulier compren- dre plusieurs récipients. Le dispositif peut aussi comprendre des moyens d'injection d'un appoint de composé solide transporteur d'oxygène, ou des moyens de purge, par exemple sur les canalisation reliant les réacteurs. Les moyens de récupération du composé solide transporteur d'oxygène peuvent être de toute nature capable d'isoler des particules solides dans des flux gazeux, par exemple des systèmes appelés « cyclones ». Les moyens permettant de sélectionner l'une ou l'autre des sources de gaz comprenant de l'oxygène à injecter dans le réacteur de régénération, ou de mélanger les gaz issus de ces sources, sont en général des vannes asservies à un système de commande.
Selon des modes de réalisation particuliers, l'invention peut en outre comprendre la caractéristique suivante : ladite source d'un gaz possédant une concentration volumique en oxygène comprise entre 22% et 100% est apte et destinée à fournir un gaz dont la concen- tration volumique en oxygène est comprise entre 23% et 40%.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures, où :
la figure 1 représente une installation mettant en œuvre le procédé selon l'invention, - la figure 2 est un diagramme illustrant le choix du gaz comprenant de l'oxygène mis en œuvre à l'étape c).
Sur l'exemple illustré par la figure 1, un fuel 4 et de l'ilménite 5a sont introduits dans un réacteur 2. L'oxydation du fuel 2a au contact de l'ilménite 2b dans le réacteur 2 produit des effluents primaires 8 et de l'ilménite sous forme réduite 9. Ces effluents primaires sont propices à une capture du C02 en ce sens qu'ils ne contiennent pas ou peu d'azote. Cette capture peut se faire par une ou plusieurs techniques connues de séparation du C02, éventuellement précédée d'une condensation de l'eau présente dans les effluents 8. Une fraction non nulle 9a de cette ilménite 9, de préférence proche de 100%, est introduite dans le réacteur 3, où l'on introduit également un gaz 6 comprenant de l'oxygène. Il se produit une oxydation très exothermique de l'ilménite 3b au contact de ce gaz 3a dans le réacteur 3. Cette réaction produit un gaz 7 appauvri en oxygène par rapport au gaz 6 entrant dans le réacteur 3. L'ilménite 3b se recharge en oxygène et est récupéré sous une forme oxydée 5. Une fraction non nulle 5a de celle-ci, de préférence proche de 100%, est introduite dans le réacteur 3.
Le composé transporteur d'oxygène, ici l'ilménite, réalise une boucle chimique en passant par les états 5a, 2b, 9, 9a, 3b, 5. L'ilménite est récupérée en sortie des réacteurs 2 et 3 par des techniques connues de l'homme du métier, par exemple des cyclones (non- représentés). Un appoint de produit, ou une purge, peuvent s'avérer nécessaires pour maintenir la quantité (masse) et la qualité du transporteur d'oxygène. La chaleur dégagée par les réactions dans le réacteur 2 est récupérée par échange de chaleur dans le réacteur 2. En complément on peut aussi la récupérer dans le réacteur 2 et/ou sur les produits chauds solides ou gazeux qui circulent entre les réacteurs. En pratique, cette chaleur sert à chauffer de l'eau pour produire de la vapeur, qui peut ensuite être convertie totalement ou partiellement en énergie mécanique et/ou électrique.
Le gaz 6 comprenant de l'oxygène peut être préparé à partir d'une source d'air 6a et/ou en mélangeant cet air 6a avec de l'oxygène relativement pur produit par une unité de séparation d'air 6b. Le passage d'une alimentation du réacteur 3 en air 6a à un mélange d'air et d'oxygène va régénérer une plus grande quantité d'ilménite 9a. On obtient plus d'ilménite oxydée 5 et il est possible d'en injecter une plus grande quantité 5a dans le réacteur 2. Ainsi, toutes choses égales par ailleurs, le passage d'une alimentation du réacteur 3 à l'air à une alimentation à l'oxygène permet d'oxyder plus de combustible et de générer plus d'énergie. Dans une configuration particulière de l'exemple illustré dans la figure 1, le combustible 4 est du gaz naturel, et le taux volumique en oxygène du débit 6 est de 30%. Comparé à une configuration dans laquelle le débit 6 serait exclusivement de l'air, l'invention permet d'oxyder 60%> de gaz naturel en plus, et donc de produire environ 60%> plus d'énergie dans la même installation.
L'augmentation de production d'énergie permise par le changement de nature du gaz 6 comprenant de l'oxygène peut encore être accrue en changeant la nature du combustible 4 envoyé dans le réacteur 2. Sur la figure 2, on a représenté schématiquement une évolution possible en fonction du temps de la concentration volumique en oxygène C du gaz 6 envoyé dans le réacteur 3 et de la puissance P, en kW ou MW (quantité d'énergie produite par unité de temps) produite par l'installation. Ainsi, pendant une période de temps Tl , le gaz 6 envoyé dans le réacteur 3 est de l'air (C l) provenant de la source 4a (air éventuellement pré-traité). L'installation produit alors une puissance PI . Cette période Tl correspond en général au fonctionnement normal de l'installation. Si pour une raison ou une autre, on souhaite satisfaire un pic de consommation correspondant à une puissance P2 pendant une période de temps T2, on change la nature du gaz 6 envoyé dans le réacteur 3. Les gaz 6 (C2) provient alors d'une source d'oxygène 6b ou d'un mélange 6a et 6b. Pendant ce temps T2, on augmente également la quantité de combustible 4 injectée dans le réacteur 2, pour délivrer cette puissance P2 dans le système. La période T2 n'est pas nécessairement postérieure à la période Tl . T2 est simplement une période de temps pendant laquelle on souhaite produire une puissance P2 supérieure à celle qu'on obtient dans un régime de fonctionnement à l'air. P2 est souvent appelé puissance de crête. Ainsi, l'installation peut être dimensionnée pour satisfaire le besoin de puissance P l . Le passage à gaz comprenant entre 22% et 100% d'oxygène en volume permet de satisfaire un besoin P2 supérieur sans avoir à modifier l'installation. Par exemple, une centrale utilisant comme combustible 4 du gaz naturel, produit pendant la période T l une puissance thermique utile PI = 200 MWth (mégawatts thermiques) avec comme comburant 6 de l'air (Cl = 21%). Dans ce cas, la quantité de gaz naturel 4 consommée est de 21 635 Nm3/h (mètres cubes par heure pris dans des conditions normales de température et de pression, soit 0°C et 1 atmosphère) en entrée dans le réacteur 2. La quantité d'air 6 est de 206 049 Nm3/h, dont 43 270 Nm3/h d'oxygène.
Pendant la période T2, de l'oxygène supplémentaire (26 492 Nm3/h) est rajouté à ces 206 049 Nm3/h d'air, de sorte que la concentration volumique en oxygène de 6 est égale à 30 % (C2 = 30%). Dans ce cas, le débit total d'oxydant 6 est de 232 541 Nm3/h. La quan- tité 4 de gaz naturel à oxyder dans le réacteur 2 peut augmenter à 34 881 Nm3/h. La centrale sera alors capable de produire ainsi P2 = 322 MWth de puissance thermique utile.
Pendant la période T2, les débits de composé solide mis en œuvre (entrant) dans les réacteurs 2 et 3 sont augmentés de 65 % par rapport aux mêmes débits considérés pendant la période Tl . Cette augmentation est supérieure au ratio P2/P 1 d'augmentation de la puissance produite, qui est d'environ 60%.

Claims

Revendications
Procédé (1) de production d'énergie à partir d'au moins un combustible (4), comprenant :
- une étape a) d'oxydation (2a) dudit combustible (4) par mise en contact avec au moins un composé solide chargé en oxygène (5a) et de réduction (2b) concomitante dudit composé solide ;
- une étape b) de récupération dudit composé solide réduit (9) à l'étape a) ;
- une étape c), exothermique, d'oxydation (3b) d'une fraction non nulle (9a) dudit composé solide récupéré à l'étape b) par mise en contact avec au moins un gaz (6) comprenant de l'oxygène ; et
- une étape d) de récupération dudit composé solide oxydé (5) à l'issue de l'étape c) et de mise en œuvre à l'étape a) d'une fraction non nulle (5a) dudit composé solide oxydé (5) ;
la chaleur dégagée à l'étape c) étant au moins partiellement récupérée pour réaliser ladite production d'énergie ;
ledit procédé étant caractérisé en ce que le gaz (6) comprenant de l'oxygène est alternativement, selon la puissance d'énergie souhaitée, de l'air ou un gaz comprenant une concentration volumique en oxygène comprise entre 22% et 100%.
Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, le gaz 6 comprenant de l'oxygène est alternativement, selon la puissance d'énergie souhaitée, de l'air ou un gaz comprenant une concentration volumique en oxygène comprise entre 23% et 40%.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que :
- pendant la période durant laquelle le gaz (6) comprenant de l'oxygène est de l'air, ledit combustible (4) est d'un premier type donné (4a) ; et
- pendant la période durant laquelle le gaz (6) comprenant de l'oxygène est un gaz comprenant une concentration volumique en oxygène comprise entre 22% et 100%) ou 23%) et 40%>, ledit combustible (4) est d'un second type donné (4b) plus réactif à l'étape a) que ledit premier type (4a).
Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit premier type (4a) de combustible est du charbon sub-bitumineux et ledit second type (4b) de combustible carboné est du lignite ou de la houille ou du HFO (fuel lourd) ou du LPG (gaz de pétrole liquide) ou du gaz naturel. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que :
- pendant la période durant laquelle le gaz (6) comprenant de l'oxygène est de l'air, on met en œuvre un premier débit dudit composé solide à l'étape a) et un second débit dudit composé solide à l'étape c) ; et
- pendant la période durant laquelle le gaz (6) comprenant de l'oxygène est un gaz comprenant une concentration volumique en oxygène comprise entre 22% et 100% ou 23%o et 40%>, on met en œuvre un troisième débit dudit composé solide à l'étape a) et un quatrième débit dudit composé solide à l'étape c), le ratio dudit troisième débit sur ledit premier débit et le ratio dudit quatrième débit sur ledit second débit étant supérieurs ou égaux au ratio de ladite seconde puissance (P2) sur ladite première puissance (PI).
Dispositif (1) de production d'énergie, comprenant au moins :
- un réacteur (2) d'oxydation de combustible connecté en entrée (4) à une ou plusieurs sources de combustible (4a, 4b) et à au moins une canalisation (5, 5a) apte et destinée à acheminer un composé solide transporteur d'oxygène (2b) vers ledit réacteur (2) d'oxydation, ledit réacteur (2) possédant au moins une sortie (8) pour des gaz issus de l'oxydation dudit combustible ;
un réacteur de régénération (3) dudit composé solide transporteur d'oxygène (3b), connecté en entrée (6) à une source d'air (6a) et à au moins une canalisation (9, 9a) apte et destinée à acheminer ledit composé solide transporteur d'oxygène (9a) depuis une sortie dudit réacteur d'oxydation (2) vers ledit réacteur de régénération (3), ledit réacteur (3) possédant au moins une sortie (7) pour des gaz issus de la régénération dudit composé solide transporteur d'oxygène ; des moyens de récupération dudit composé solide (3b, 2b) en sortie desdits réacteurs d'oxydation (2) et de régénération (3) ; et
des échangeurs de chaleur aptes et destinés à convertir en énergie la chaleur dégagée dans ledit réacteur de régénération (2) ;
ladite canalisation (5, 5a) apte et destinée à acheminer un composé solide transporteur d'oxygène (2b) vers ledit réacteur (2) d'oxydation étant connectée à une sortie dudit réacteur de régénération (3) ;
ledit dispositif (1) étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre :
- une source (6b) d'un gaz possédant une concentration volumique en oxygène comprise entre 22% et 100% connectée à une entrée (6) dudit réacteur de régénération (3) ; et
des moyens (10a, 10b) permettant d'ouvrir ou de fermer sélectivement lesdites connexions entre ledit réacteur de régénération (3) et ladite source d'air (6a) d'une part et ledit réacteur de régénération (3) et ladite source (6b) d'un gaz pos- sédant une concentration volumique en oxygène comprise entre 22% et 100% d'autre part.
Dispositif (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite source (6b) d'un gaz possédant une concentration volumique en oxygène comprise entre 22% et 100% est apte et destinée à fournir un gaz dont la concentration volumique en oxygène est comprise entre 23% et 40%>.
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