[发明专利]循环热载体无烟燃烧技术

说明书

循环热载体无烟燃烧技术，一种高效低污染燃烧新技术，属于能源领域。

煤、天然气、石油等矿物燃料在燃烧过程中往往产生大量的二氧化碳(CO₂)、氮的氧化物(NO_x)、硫的氧化物(SO_x)等气体，这些氧化物气体排放到大气中导致大气污染和地球温暖化，为了减少燃料燃烧过程向大气中排放CO₂、NO_x、SO_x等气体，近年来美国、日本等国家特别重视高效低污染燃烧新技术的开发研究，如高温空气蓄热燃烧、受控脉动燃烧技术等。这些新型燃烧技术大大地减少了CO₂和NO_x的排放量，取得了国际公认的先进水平。但是无论采用现有的何种燃烧方法，要想做到完全分离并回收矿物燃料燃烧时所产生的CO₂气体，从而彻底杜绝向大气中排放导致温暖效应的CO₂气体是十分困难的。

本发明是以载氧体添加剂和熔融碳酸盐组成的循环热载体为体系，在燃烧之前先将氮、氧与离，并带着氧与烧料接触释放出燃烧所需之氧，同时被燃料燃烧释放的热量所加热的循环热载体，通过热交换器进行热交换而达到燃烧过程的高效，低排放的目的。

图1是本发明工艺流程图，以载氧体添加剂和熔融碳酸盐组成熔融盐循环热载体体系，整个燃烧过程如下1)熔融盐循环热载体在氮、氧分离室中空气中的氧气被载氧体所吸收，而空气中的氮气由于熔融盐循环热载体体系并不吸收，从而实现了空气中的氧气与氮气分离，较纯的氮气(纯度＞98.5％)可以回收利用；2)吸收氧后的熔融盐循环热载体在燃烧室中与燃料接触，熔融盐循环热载体体系中的载氧体释放出燃料燃烧所需的氧，使燃料燃烧过程得以进行并生成二氧化碳(CO₂)气体和水蒸汽，脱掉水蒸汽后较纯的CO₂(纯度＞98％)气体可根据需要进一步纯化加以回收利用；3)被燃料燃烧释放的热量所加热的熔融循环热载体通过热交换器时进行热交换以加热热利用介质(如加热水产生蒸汽)从而实现热能利用；4)经过热交换器后的熔融盐循环热载体体系重新进入氮、氧分离室，从而开始新的一轮循环。

载氧添加剂可以是钠、铜、铁等的氧化物，加入量可控制在熔融盐循环热载体总重量的30％-50％；熔融碳酸盐可用碳酸锂和碳酸钾(Li₂Co₃+K₂Co₃)组成，其中碳酸锂的重量百分比为35-50％，碳酸钾的重量百分比为50％-60％。

与现有技术相比，本发明具有以下特点及积极效果：

1．燃料在燃烧时仅产生CO₂和水蒸气，故高纯度的CO₂气体可以回收利用，从而从根本上彻底杜绝了导致地球温暖化的CO₂气体向大气中排放；

2．氮、氧分离室中熔融盐循环热载体体系温度较低，从而抑制了空气中的N₂在高温下与O₂发生反应生成NO_x有害物质等不良行为的发生，空气中的O₂在此室中被载氧体所吸收并进入熔融盐循环热载体体系带入燃烧室中，而纯度较高的N₂则可以回收利用；

3．矿物燃料中的硫、重金属等被熔融盐所吸收，不会象现有的燃烧方法一样生成有害物质随烟气排放到大气中；

4．即使是采用此燃烧方法燃烧可燃有机物，由于没有直接与空气进行混合燃烧且整个燃烧过程在溶融盐中进行，故抑制了二恶英类(dioxins)有害物质的生成；

5．以熔融盐作为热载体，其热容量、稳定性、经济性等性能比较优越。

实施例一

循环熔融碳酸盐热载体体系：45％Li₂CO₃+55％K₂CO₃(重量百分比)，载氧体添加剂：铁的氧化物二氧化二铁(Fe₂O₃)，加入量为熔融盐总重量的40％，燃料：20％H₂+80％CH₄

氮、氧分离室工作温度：970K

燃烧室工作温度：1250K

热交换器热效率：95％

氧化剂生成室中排放的氮气纯度：99.1％

燃烧室中排放的CO₂气体纯度：98.9％

实施例二：