TW201617563A - 化學迴路燃燒系統及其方法 - Google Patents

Abstract

本發明係揭露一種化學迴路燃燒系統及其方法。此系統包含氣化反應器、可燃氣通道及還原器。氣化反應器容置加熱後之載熱體，並接收固體燃料、水蒸氣及/或二氧化碳，使加熱後之載熱體與固體燃料、水蒸氣及/或二氧化碳反應產生固體焦炭和可燃氣。可燃氣通道之入口與氣化反應器連結，以輸送可燃氣。還原器可容置氧化態之載氧體，並與可燃氣通道之出口連結，還原器可接收由可燃氣通道導入之可燃氣，使氧化態之載氧體與可燃氣反應產生二氧化碳及水蒸氣，並由還原器之二氧化碳排氣通道排出收集。

Description

化學迴路燃燒系統及其方法

本發明係有關於一種化學迴路燃燒系統，特別是一種能將固體燃料轉化反應與化學迴路程序反應區隔的固體燃料化學迴路燃燒系統。本發明還涉及此系統的化學迴路燃燒方法。

隨著環保意識抬頭，減少二氧化碳的排放已經成為現今的重要課題，為了減少二氧化碳的排放量，可分別由提升能源使用效率及發展二氧化碳捕獲技術這二個方面來著手，而在眾多的二氧化碳捕獲技術中，化學迴路燃燒(chemical looping combustion)技術為相當具有潛力的選項，此技術發展初期主要以氣體燃料進料為主，而隨著技術的演進，目前逐漸朝向固體燃料進料的方向來發展。

使用固體燃料時通常有二種方法，第一種方法是先氣化固體燃料，並收集固體燃料氣化產生之合成氣，再將合成氣導入化學迴路程序中，然而，此種做法須分別設置氣化爐與化學迴路程序，導致成本偏高；第二種做法是直接將固體燃料送入化學迴路程序中，但由於固體燃料與載氧體為「固-固反應」，固體燃料與載氧體直接接觸不易混合均勻，因此使得二者之反應難以啟動，此外，由於固體燃料灰分含量高，灰分易阻礙燃料與載氧體之反應，且當灰分沉積在載氧體表面時，易反應生成新化合物，例如Fe₂SiO₄、Al₂SiO₅等，其中Fe₂SiO₄為低熔點物質，易形成團聚現象，使載氧體的效 能大為減低。

美國專利公開第US20090000194號揭露一種轉化燃料的方法，是透過傳統氣化程序將固體燃料氣化，再將產生之合成氣導入化學迴路。然而，上述之方法需要另外設置氣化爐，且過程中需要使用純氧來進行操作，故使其成本大幅地提高。

中國專利公開第CN103148480號揭露一種固體燃料直接化學鏈燃燒的裝置與方法，是將固體燃料、載氧體及高溫氣體在旋風分離器中發生分解生成固體焦炭和可燃氣；而固體焦炭和載氧體在固體氧化反應系統中通過多級旋風分離器生成還原態載氧體和灰分；可燃氣和載氧體則在氣體氧化反應系統中通過多級旋風分離器生成二氧化碳及水蒸氣。然而，上述方法將固體燃料直接與載氧體反應，因此固體燃料中的灰分與焦油會進入反應器中，易黏著於載氧體表面，使載氧體效能大幅降低。

美國專利第US7767191號揭露一種使用複合載氧體的燃燒迴路，同樣的將固體燃料直接與載氧體反應，因此固體燃料中的灰分與焦油會進入反應器中，易黏著於載氧體表面，使載氧體效能大幅降低。

因此，如何提出一種化學迴路燃燒系統，能夠有效改善習知化學迴路燃燒系統成本過高、固體燃料難以與載氧體反應及載氧體效能降低等缺失，已成為一個刻不容緩的議題。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明提供了一種化學迴路燃燒系統及其方法，以解決習知化學迴路燃燒系統成本過高、固體燃料難以與載氧體反應及載氧體效能降低的問題。

根據本發明之其中一目的，提出一種化學迴路燃燒系統。此系統包括氣化反應器、可燃氣通道及還原器。氣化反應器容置加熱後之載熱體，並 接收固體燃料、水蒸氣及/或二氧化碳，以反應產生固體焦炭和可燃氣。可燃氣通道之入口與氣化反應器連結，以輸送可燃氣。還原器可容置氧化態之載氧體，並與可燃氣通道之出口連結，還原器接收由可燃氣通道導入之可燃氣，使氧化態之載氧體與可燃氣反應產生二氧化碳及水蒸氣，並可由還原器之二氧化碳排氣通道排出收集。

根據本發明之其中一目的，再提出一種化學迴路燃燒方法，適用於一化學迴路燃燒系統，此系統至少包括一氣化反應器與一還原器，並以一可燃氣通道予以連結，本方法包括下列步驟：輸入固體燃料、水蒸氣及/或二氧化碳至氣化反應器，以與存放於氣化反應器之載熱體反應產生可燃氣，可燃氣經由可燃氣通道使存放於還原器之氧化態之載氧體還原為還原態之載氧體；接收載熱體並輸入空氣後，再輸送回至氣化反應器；以及接收還原態之載氧體並輸入空氣後，再輸送回至還原器。

承上所述，依本發明之化學迴路燃燒系統及其方法，可具有一或多個下述優點：

(1)本發明將固體燃料轉化反應及化學迴路程序反應分開，可使固體燃料產生之灰分及焦油不會與載氧體接觸，因此可有效防止載氧體的效能降低。

(2)本發明固體燃料之灰分不沉積在載氧體表面，故可有效地防止載氧體表面生成新化合物，進一步避免載氧體發生團聚現象，因此可有效防止載氧體的效能降低。

(3)本發明可將固體燃料轉化反應及化學迴路程序反應分開，以固體燃料轉化後之可燃氣直接與載氧體接觸，使二者更容易進行反應，大幅地提高了系統的效率。

(4)本發明固體燃料的轉化方式不使用氣化爐，也不透過純氧來進行操 作，因此成本可以大幅地降低。

1‧‧‧化學迴路燃燒系統

A‧‧‧固體燃料氣化裝置

B‧‧‧化學迴路燃燒裝置

11‧‧‧氣化反應器

12‧‧‧還原器

122‧‧‧二氧化碳排氣通道

13‧‧‧可燃氣通道

14‧‧‧燃料倉

15a‧‧‧第一氣固分離器

15b‧‧‧第二氣固分離器

16a‧‧‧第一流化反應器

16b‧‧‧第二流化反應器

16c‧‧‧第三流化反應器

17‧‧‧輸送閥

18‧‧‧氧化器

182‧‧‧氫氣排氣通道

HC‧‧‧載熱體

OC‧‧‧載氧體

SF‧‧‧固體燃料

CO₂‧‧‧二氧化碳

H₂O‧‧‧水蒸氣

H₂‧‧‧氫

S30~S37、S50~S59、S60~S62‧‧‧步驟流程

CG‧‧‧可燃氣

第1圖 係為本發明之化學迴路燃燒系統之示意圖。

第2圖 係為本發明之化學迴路燃燒系統之第一實施例之示意圖。

第3圖 係為本發明之化學迴路燃燒系統之第一實施例之流程圖。

第4圖 係為本發明之化學迴路燃燒系統之第二實施例之示意圖。

第5圖 係為本發明之化學迴路燃燒系統之第二實施例之流程圖。

第6圖 係為本發明之化學迴路燃燒系統之流程圖。

以下將參照相關圖式，說明依本發明之化學迴路燃燒系統及其方法之實施例，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明，但不能據此限制本發明。

請參閱第1圖，其係為本發明之化學迴路燃燒系統之第一實施例之部分示意圖。化學迴路燃燒系統1包含固體燃料氣化裝置A(虛線左側)、化學迴路燃燒裝置B(虛線右側)及可燃氣通道13，其中，固體燃料氣化裝置A可包含氣化反應器11，化學迴路燃燒裝置B可包含還原器12。

如圖所示，可燃氣通道13之入口可與氣化反應器11連結，可燃氣通道13之出口可與還原器12連結。氣化反應器11可容置加熱後之載熱體HC(Heat carrier)，氣化反應器11可以接收固體燃料SF、水蒸氣H₂O及/或二氧化碳CO₂，而固體燃料SF、水蒸氣H₂O及/或二氧化碳CO₂則會與加熱後之載熱體HC產生反應而產生固體焦炭、飛灰和可燃氣CG(乾餾與氣化之混合氣)等，可燃氣CG則導入可燃氣通道13。其中，上述載熱體HC可選擇為矽砂(SiO₂，或稱石英砂)、碳化矽(SiC，或稱金鋼砂)及氧化鋁(Al₂O₃，或稱礬土)等。本發明所敘述之水蒸氣及/或二氧化碳即表示：水蒸氣或二氧化碳之任一，或二者之混和。

還原器12可容置氧化態之載氧體OC(Oxygen carrier)，並與可燃氣通道13之出口連結，還原器12接收由可燃氣通道13導入之可燃氣CG，可燃氣CG則與氧化態之載氧體OC反應產生二氧化碳CO₂及水蒸氣H₂O，並由還原器12之二氧化碳排氣通道122排出收集，氧化態之載氧體OC則還原為還原態之載氧體OC。而反應後降溫之載熱體HC及還原態之載氧體OC則可分別透過氣化反應器11及還原器12之輸送閥17輸出，並分別透過循環利用之程序處理，重新輸送至氣化反應器11與還原器12使用。上 述的設置可有效將固體燃料轉化反應及與化學迴路程序反應區隔，因此可有效防止載氧體OC與固體燃料SF中的飛灰及焦油等物質接觸，而導致載氧體OC的效能降低。此處之輸送閥17是泛指設有之輸入閥體之輸送管路而言。

請參閱第2圖，其係為本發明之化學迴路燃燒系統之第一實施例之完整示意圖。化學迴路燃燒系統1包含固體燃料氣化裝置A、化學迴路燃燒裝置B及可燃氣通道13，其中，固體燃料氣化裝置A可包含氣化反應器11、燃料倉14、第一氣固分離器15a及第一流化反應器16a，化學迴路燃燒裝置B可包含還原器12、第二氣固分離器15b及第二流化反應器16b。

如圖所示，燃料倉14可容置固體燃料SF，並透過輸送閥17與氣化反應器11連結，燃料倉14輸送之固體燃料SF於輸送閥17與補充的水蒸氣H₂O及/或二氧化碳CO₂混合後輸入至氣化反應器11。可燃氣通道13之入口可與氣化反應器11連結，可燃氣通道13之出口可與還原器12連結。氣化反應器11可容置加熱後之載熱體HC，氣化反應器11可接收固體燃料SF、水蒸氣H₂O及/或二氧化碳CO₂，而固體燃料SF、水蒸氣H₂O及/或二氧化碳CO₂則會與加熱後之載熱體HC反應而產生固體焦炭、飛灰和可燃氣CG(乾餾與氣化之混合氣)等，可燃氣CG則導入可燃氣通道13，以隔絕飛灰及焦油等物質進入還原器12。

氣化反應器11可將其反應產生之固體焦炭、飛灰及降溫後之載熱體HC透過下方之輸送閥17輸送至第一流化反應器16a，輸送閥17及第一流化反應器16a注入空氣，使其與固體焦炭燃燒放熱，以加熱降溫後之載熱體HC，再將加熱後之載熱體HC輸送至第一氣固分離器15a，使加熱後之載熱體HC與粉塵及飛灰分離，並在其後之輸送閥17注入二氧化碳CO₂，將加熱後之載熱體HC由第一氣固分離器15a再度輸送進入氣化反應器11 以達成載熱體HC之循環利用。

為了達到更高的效率，在本實施例中，可燃氣通道13可呈如圖之倒U字形，且可燃氣通道13之入口及出口均可朝向化學迴路燃燒系統1的下方設置，其中，可燃氣通道13之入口位置可低於氣化反應器11之載熱體HC之填充高度，而可燃氣通道13之出口位置可低於還原器12之載氧體OC之填充高度。

還原器12可以容置氧化態之載氧體OC，並可與可燃氣通道13之出口連結，還原器12可接收由可燃氣通道13導入之可燃氣CG，可燃氣CG則可與氧化態之載氧體OC反應產生二氧化碳CO₂及水蒸氣H₂O，並由還原器12之二氧化碳排氣通道122排出收集，氧化態之載氧體OC則還原為還原態之載氧體OC。其中，上述的載氧體OC可選擇為銅系載氧體(CuO)、鎳系載氧體(NiO)、鈣系載氧體(CaSO₄)或錳系載氧體(Mn₂O₃)等。

還原器12將還原態之載氧體OC透過下方之輸送閥17輸送至第二流化反應器16b，第二流化反應器16b注入空氣與還原態之載氧體OC反應，使還原態之載氧體OC氧化為氧化態之載氧體OC，並將氧化態之載氧體OC輸送至第二氣固分離器15b以將氧化態之載氧體OC與粉塵分離，，並於其後之輸送閥17注入二氧化碳，將氧化態之載氧體OC再度輸送至還原器12以達成載氧體OC之循環利用。其中還原器12、第一氣固分離器15a及第二氣固分離器15b均可產出熱能可予利用。

由上述可知，在本實施例之化學迴路燃燒系統1的操作過程可透過特殊的可燃氣通道13，使固體燃料氣化裝置A之循環及化學迴路燃燒裝置B之循環完全分離，因此化學迴路燃燒系統1的固體燃料轉化反應及化學迴路程序反應可以完全區分開來，使固體燃料SF產生之灰分及焦油等物質不會與載氧體OC接觸，此外，由於固體燃料之灰分不會沉積在載氧體表面， 故可有效地防止載氧體OC表面生成新化合物，進一步避免載氧體發生團聚現象，因此可有效防止載氧體OC的效能降低。

請參閱第3圖，係為本發明之化學迴路燃燒系統之第一實施例之流程圖，本實施例可包含下列步驟：在步驟S30中，透過可燃氣通道連結氣化反應器與還原器，可燃氣通道之入口與該氣化反應器連結，可燃氣通道之出口與還原器連結。

在步驟S31中，利用燃料倉與氣化反應器連結，並將燃料倉中之固體燃料與水蒸氣及/或二氧化碳混合後輸入至氣化反應器。

在步驟S32中，利用氣化反應器接收固體燃料、水蒸氣及/或二氧化碳，並使固體燃料、水蒸氣及/或二氧化碳與容置於氣化反應器中之加熱後之載熱體反應產生固體焦炭、飛灰和可燃氣。

在步驟S33中，透過氣化反應器將其反應產生之固體焦炭、飛灰及降溫後之載熱體輸送至第一流化反應器，並注入空氣於第一流化反應器使空氣與固體焦炭燃燒放熱以加熱降溫後之載熱體。

在步驟S34中，經由該第一流化反應器將加熱後之載熱體輸送至一第一氣固分離器使加熱後之載熱體與粉塵及飛灰分離以達成載熱體之循環利用。

在步驟S35中，經由還原器由可燃氣通道導入可燃氣，並使可燃氣與容置於還原器中之氧化態之載氧體反應產生二氧化碳及水蒸氣，並由還原器之二氧化碳排氣通道排出收集，氧化態之載氧體則還原為還原態之載氧體。

在步驟S36中，由還原器將還原態之載氧體輸送至第二流化反應器，並注入空氣於第二流化反應器使空氣與還原態之載氧體反應，使還原態之載氧體氧化為氧化態之載氧體。

在步驟S37中，利用第二流化反應器將氧化態之載氧體輸送至第二氣固分離器以將氧化態之載氧體與粉塵分離，以達成載氧體之循環利用。

請參閱第4圖，係為本發明之化學迴路燃燒系統1之第二實施例之示意圖。化學迴路燃燒系統1包含固體燃料氣化裝置A、化學迴路燃燒裝置B及可燃氣通道13，其中，固體燃料氣化裝置A可包含氣化反應器11、燃料倉14、第一氣固分離器15a及第一流化反應器16a，化學迴路燃燒裝置B可包含還原器12、第二氣固分離器15b、第二流化反應器16b、第三流化反應器16c及氧化器18。

如圖所示，燃料倉14可容置固體燃料SF，並透過輸送閥17與氣化反應器11連結，燃料倉14輸送之固體燃料SF於輸送閥17與補充的水蒸氣H₂O及/或二氧化碳CO₂混合後輸入至氣化反應器11。可燃氣通道13之入口可與氣化反應器11連結，可燃氣通道13之出口可與還原器12連結。氣化反應器11可容置加熱後之載熱體HC，氣化反應器11可接收固體燃料SF、水蒸氣H₂O及/或二氧化碳CO₂，而固體燃料SF、水蒸氣H₂O及/或二氧化碳CO₂則會與加熱後之載熱體HC反應而產生固體焦炭、飛灰和可燃氣CG(乾餾與氣化之混合氣)等，可燃氣CG則導入可燃氣通道13到還原器12，以隔絕飛灰及焦油等物質。

氣化反應器11可將其反應產生之固體焦炭、飛灰及降溫後之載熱體HC透過輸送閥17輸送至第一流化反應器16a，輸送閥17及第一流化反應器16a注入空氣使其與固體焦炭燃燒放熱以加熱降溫後之載熱體HC，再將加熱後之載熱體HC輸送至第一氣固分離器15a，使加熱後之載熱體HC與粉塵及飛灰分離，在其後之輸送閥17注入二氧化碳CO₂，將加熱後之載熱體HC由第一氣固分離器15a再度輸送進入氣化反應器11以達成載熱體HC之循環利用。

同樣的，為了達到高效率，在本實施例中，可燃氣通道13可呈如圖之倒U字形，且可燃氣通道13之入口及出口均可朝向化學迴路燃燒系統1的下方設置，其中，可燃氣通道13之入口位置可低於氣化反應器11中載熱體HC之填充高度，而可燃氣通道13之出口位置則可低於還原器12中載氧體OC之填充高度。

還原器12可以容置氧化態之載氧體OC，並可與可燃氣通道13之出口連結，還原器12可接收由可燃氣通道13導入之可燃氣CG，可燃氣CG則可與氧化態之載氧體OC反應產生二氧化碳CO₂及水蒸氣H₂O，並由還原器12之二氧化碳排氣通道122排出收集，氧化態之載氧體OC則還原為還原態之載氧體OC。

還原器12可將還原態之載氧體OC輸送至輸送閥17，並注入水蒸氣H₂O以輸送還原態之載氧體OC至第二流化反應器16b，第二流化反應器16b可注入水蒸氣H₂O，以透過水蒸氣H₂O輸送還原態之載氧體OC至氧化器18，水蒸氣H₂O可與還原態之載氧體OC在氧化器18中反應產生氫氣H₂，反應產生的氫氣H₂則可透過氧化器18之氫氣排氣通道182排出收集，而氧化器18之氫氣排氣通道182之入口位置可低於氧化器18之載氧體OC之填充高度。為了要達成上述的產氫反應，上述的載氧體OC可為鐵系載氧體(Fe₂O₃)。

接下來，氧化器18可將還原態之載氧體OC輸送至輸送閥17，並注入空氣以輸送還原態之載氧體OC至第三流化反應器16c，第三流化反應器16c可注入空氣使空氣與還原態之載氧體OC反應，使其氧化為氧化態之載氧體OC，同時將氧化態之載氧體OC輸送至第二氣固分離器15b以將氧化態之載氧體OC與粉塵分離，，並於第二氣固分離器15b之輸送閥17注入二氧化碳CO₂以輸送氧化態之載氧體OC回到還原器12以達成載氧體OC之循 環利用。而還原器12、第一氣固分離器15a及第二氣固分離器15b均可產出熱能以資利用。當然，前述實施例之設置均僅為舉例，本發明之概念還可以透過更多各種不同的設置來實現。

值得一提的是，習知之化學迴路燃燒系統通常是直接將固體燃料送入化學迴路燃燒程序中，但由於固體燃料與載氧體直接接觸不易混合均勻，因此使得二者之反應難以啟動，因此，系統的效率始終難以提升。相反的，本發明可將固體燃料轉化反應及化學迴路程序反應分開進行，故不需要使固體燃料直接與載氧體接觸，可使系統的效率提高。

另外，由於習知之化學迴路燃燒系統通常是直接將固體燃料送入化學迴路燃燒程序中，但固體燃料中之灰分及焦油等物質，容易阻礙固體燃料與載氧體之間的反應，且當灰分沉積在載氧體表面時易反應生成新化合物，使載氧體的效能大為降低。相反的，本發明可將固體燃料轉化反應及化學迴路程序反應分開進行，固體燃料中的灰分跟焦油等物質不會與載氧體接觸，故可有效地防止載氧體的效能降低。

習知之化學迴路燃燒系統可能會使用到氣化爐或需要純氧來進行操作。相反的，本發明固體燃料轉化過程並不需要使用到氣化爐，也不需要純氧來進行操作，因此成本可以大幅地降低。由上述可知，本發明確實具有進步性之專利要件。

請參閱第5圖，其係為本發明之化學迴路燃燒系統之第二實施例之流程圖。本實施例可包含下列步驟：在步驟S50中，透過可燃氣通道連結氣化反應器與還原器，可燃氣通道之入口與該氣化反應器連結，可燃氣通道之出口與還原器連結。

在步驟S51中，利用燃料倉與氣化反應器連結，並將燃料倉中之固體燃料與水蒸氣及/或二氧化碳混合後輸入至氣化反應器。

在步驟S52中，利用氣化反應器接收固體燃料、水蒸氣及/或二氧化碳，並使固體燃料、水蒸氣及/或二氧化碳與容置於氣化反應器中之加熱後之載熱體反應產生固體焦炭、飛灰和可燃氣。

在步驟S53中，透過氣化反應器將其反應產生之固體焦炭、飛灰及降溫後之載熱體輸送至第一流化反應器，並注入空氣於第一流化反應器使空氣與固體焦炭燃燒放熱以加熱降溫後之載熱體。

在步驟S54中，經由該第一流化反應器將加熱後之載熱體輸送至一第一氣固分離器使加熱後之載熱體與粉塵及飛灰分離以達成載熱體之循環利用。

在步驟S55中，經由還原器由可燃氣通道導入可燃氣，並使可燃氣與容置於還原器中之氧化態之載氧體反應產生二氧化碳及水蒸氣，並由還原器之二氧化碳排氣通道排出收集，氧化態之載氧體則還原為還原態之載氧體。

在步驟S56中，透過還原器將還原態之載氧體輸送至第二流化反應器，注入水蒸氣於第二流化反應器使以輸送還原態之載氧體至氧化器。

在步驟S57中，藉由氧化器使水蒸氣與還原態之載氧體反應產生氫氣，並透過氧化器之氫氣排氣通道排出收集。

在步驟S58中，由氧化器將還原態之載氧體輸送至第三流化反應器，並注入空氣於第三流化反應器，使空氣與還原態之載氧體反應生成氧化態之載氧體。

在步驟S59中，透過第三流化反應器將氧化態之載氧體輸送至第二氣固分離器以將氧化態之載氧體與粉塵分離，以達成載氧體之循環利用。

儘管前文在說明本發明之化學迴路燃燒系統的過程中，亦已同時說明本發明之化學迴路燃燒方法的概念，但為求清楚起見，以下仍然列出本發 明之化學迴路燃燒方法之流程。

本發明之化學迴路燃燒方法可包含下列步驟：在步驟S60中，透過可燃氣通道連結氣化反應器與還原器，可燃氣通道之入口與該氣化反應器連結，可燃氣通道之出口與還原器連結。

在步驟S61中，利用氣化反應器接收固體燃料、水蒸氣及/或二氧化碳，並使固體燃料、水蒸氣及二氧化碳與容置於氣化反應器中之加熱後之載熱體反應產生固體焦炭和可燃氣。

在步驟S62中，經由還原器由可燃氣通道導入可燃氣，並使可燃氣與容置於還原器中之氧化態之載氧體反應產生二氧化碳及水蒸氣，並由還原器之二氧化碳排氣通道排出收集，氧化態之載氧體則還原為還原態之載氧體。

綜上所述，本發明將化學迴路燃燒系統區分為固體燃料氣化裝置及化學迴路燃燒裝置，使化學迴路燃燒系統的固體燃料轉化反應及化學迴路程序反應可以完全區分開來，故固體燃料產生之灰分及焦油等物質不會與載氧體接觸，因此可有效防止載氧體的效能降低。

另外，本發明固體燃料產生之灰分及焦油等物質不會與載氧體接觸，可避免固體燃料之灰分沉積在載氧體表面，有效地防止載氧體表面生成新化合物，進一步避免載氧體發生團聚現象，防止載氧體的效能降低。

又，本發明將固體燃料轉化反應及化學迴路程序反應分開進行，不使固體燃料直接與載氧體接觸，使二者更容易進行反應，大幅地提高了系統的效率。

再者，本發明固體燃料的轉化方式不使用到氣化爐，也不需要純氧來進行操作，因此成本可以大幅地降低。

可見本發明突破先前之技術，確實已達到所欲增進之功效，且也非熟 悉該項技藝者所易於思及，其所具備之進步性與實用性，顯已符合取得發明專利之條件。

以上所述僅為舉例，而非作為限制，其它任何未脫離本發明精神與意旨者，對其進行之等效修改或變更，均應包含於本案申請專利範圍之中。

1‧‧‧化學迴路燃燒系統

A‧‧‧固體燃料氣化裝置

B‧‧‧化學迴路燃燒裝置

11‧‧‧氣化反應器

12‧‧‧還原器

122‧‧‧二氧化碳排氣通道

13‧‧‧可燃氣通道

17‧‧‧輸送閥

HC‧‧‧載熱體

OC‧‧‧載氧體

SF‧‧‧固體燃料

CO₂‧‧‧二氧化碳

H₂O‧‧‧水蒸氣

CG‧‧‧可燃氣

Claims (17)

1. 一種化學迴路燃燒系統，係包含：一氣化反應器，用以容置載熱體及產生可燃氣；一可燃氣通道，該可燃氣通道之入口與該氣化反應器連結，以輸送該可燃氣；以及一還原器，用以容置氧化態之載氧體，並與該可燃氣通道之出口連結，以接收該可燃氣，該氧化態之載氧體與該可燃氣反應而還原為還原態之載氧體。
2. 如申請專利範圍第1項所述之化學迴路燃燒系統，其中該可燃氣通道之入口位置係低於該氣化反應器中該載熱體之填充高度。
3. 如申請專利範圍第1項所述之化學迴路燃燒系統，其中該可燃氣通道之出口位置係低於該還原器中該載氧體之填充高度。
4. 如申請專利範圍第1項所述之化學迴路燃燒系統，其中該載熱體係選擇自矽砂、碳化矽及氧化鋁之一。
5. 如申請專利範圍第1項所述之化學迴路燃燒系統，更包含一燃料倉，用以容置固體燃料，該燃料倉與該氣化反應器連結，並將固體燃料、水蒸氣及/或二氧化碳輸入至該氣化反應器。
6. 如申請專利範圍第1項所述之化學迴路燃燒系統，更包含一第一流化反應器，該氣化反應器將該載熱體輸送至該第一流化反應器，該第一流化反應器注入空氣以加熱該載熱體。
7. 如申請專利範圍第1項所述之化學迴路燃燒系統，更包含一第一氣固分離器，該第一流化反應器將該載熱體輸送至該第一氣固分離器，以將該載熱體與粉塵及飛灰分離。
8. 如申請專利範圍第1項所述之化學迴路燃燒系統，更包含一第二流化 反應器，用以接收該還原態之載氧體，並注入空氣，使該還原態之載氧體氧化為氧化態之載氧體。
9. 如申請專利範圍第1項所述之化學迴路燃燒系統，更包含一第二氣固分離器，該第二流化反應器將該氧化態之載氧體輸送至該第二氣固分離器，以將該氧化態之載氧體與粉塵分離。
10. 如申請專利範圍第1項所述之化學迴路燃燒系統，更包含一第二流化反應器，用以接收該還原態之載氧體，並注入水蒸氣。
11. 如申請專利範圍第10項所述之化學迴路燃燒系統，更包含一氧化器，用以接收該還原態之載氧體，以反應產生氫氣，並由該氧化器之一氫氣排氣通道排出收集。
12. 如申請專利範圍第11項所述之化學迴路燃燒系統，更包含一第三流化反應器，用以接收該還原態之載氧體，並注入空氣以反應生成該氧化態之載氧體。
13. 如申請專利範圍第12項所述之化學迴路燃燒系統，更包含一第二氣固分離器，該第三流化反應器將該氧化態之載氧體，輸送至該第二氣固分離器以將該氧化態之載氧體與粉塵分離。
14. 如申請專利範圍第11項所述之化學迴路燃燒系統，其中該氧化器之氫氣排氣通道之入口位置係低於該氧化器中該載氧體之填充高度。
15. 如申請專利範圍第1項所述之化學迴路燃燒系統，其中載氧體係選擇自鐵系載氧體、銅系載氧體、鎳系載氧體、鈣系載氧體及錳系載氧體之一。
16. 一種化學迴路燃燒方法，適用於一化學迴路燃燒系統，該系統至少包括一氣化反應器與一還原器，並以一可燃氣通道予以連結，該方法包括下列步驟： 輸入固體燃料、水蒸氣及/或二氧化碳至該氣化反應器，以與存放於該氣化反應器之載熱體反應產生可燃氣，該可燃氣經由該可燃氣通道使存放於該還原器之氧化態之載氧體還原為還原態之載氧體；接收該載熱體並輸入空氣後，再輸送回至該氣化反應器；以及接收該還原態之載氧體並輸入空氣後，再輸送回至該還原器。
17. 一種化學迴路燃燒方法，適用於一化學迴路燃燒系統，該系統至少包括一氣化反應器、一還原器及一氧化器，並以一可燃氣通道連結該氣化反應器與該還原器，該方法包括下列步驟：輸入固體燃料、水蒸氣及/或二氧化碳至該氣化反應器，以與存放於該氣化反應器之載熱體反應產生可燃氣，該可燃氣經由該可燃氣通道使存放於該還原器之氧化態之載氧體還原為還原態之載氧體；接收該載熱體並輸入空氣後，再輸送回至該氣化反應器；接收該還原態之載氧體並輸入水蒸氣後，輸送至該氧化器以反應產生氫氣；以及接收該還原態之載氧體並輸入空氣後，再輸送回至該還原器。