[发明专利]使用用于燃烧含碳物料的设备的方法及相关设备有效
申请号: | 200980111770.0 | 申请日: | 2009-03-16 |
公开(公告)号: | CN101981376A | 公开(公告)日: | 2011-02-23 |
发明(设计)人: | L·马格蒂希恩;J-C·塞梅达;P·戈维尔;C·比尔 | 申请(专利权)人: | 阿尔斯通技术有限公司 |
主分类号: | F23C10/00 | 分类号: | F23C10/00;F23G5/033;F23G5/30 |
代理公司: | 北京市中咨律师事务所 11247 | 代理人: | 吴鹏;牛晓玲 |
地址: | 瑞士*** | 国省代码: | 瑞士;CH |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 使用 用于 燃烧 物料 设备 方法 相关 | ||
技术领域
本发明涉及一种使用用于燃烧含碳固体物料以产生电能和/或蒸汽的设备的方法及相关设备。所述固体物料可为诸如煤的化石燃料,例如,废料或生物质,它们被喷射到诸如流化床燃烧室之类的燃烧室内。
背景技术
专利文献FR 2 850 156描述了这种用于燃烧含碳物料的设备。该设备包括用于还原氧化物的反应器、第一旋流器、用于使氧化物氧化的反应器、第二旋流器、用于控制循环的氧化物的温度的交换器、以及用于烟气热回收的交换器。在设备中对在两个反应器中还原然后氧化的氧化物进行循环。根据该现有技术,固体可燃物料在进入氧化物还原反应器之前被磨碎/碾碎,对于煤而言,平均颗粒直径小于500μm。氧化物通过与燃料接触而被还原,其中该燃料和由氧化物释放的氧反应,然后通过与使氧化物再生的空气相接触而被氧化。氧化物的颗粒尺寸范围为从50μm至500μm,密度为从2000kg/m3至7000kg/m3。
事实上,由于粉碎工艺和流体动力学的原因,在传统的流化床燃烧室中进入的煤颗粒的平均直径约为300μm。这导致循环的颗粒的直径约为150μm。
这种在大气压力下工作、具有集成的二氧化碳捕获(功能)的用于燃烧含碳固体物料类型的设备不需要任何预先的空气分离。由于该系统的简单性和紧凑性,在提供用于产生电能的蒸汽的同时可降低捕获二氧化碳的成本。
在与还原反应器相关联的第一旋流器的出口处的固体颗粒(其包括氧化物颗粒和含碳残渣)经过密封罐,然后被引向用于去除含碳残渣的装置。该去除装置被蒸汽流化。通过该流化,诸如含碳残渣的细小和轻的颗粒可被分离并再次引入到还原反应器中,而密度较大的和(尺寸)较大的氧化物颗粒被朝向氧化反应器传递。
作为分离器的去除装置包括形成有壁的内部隔板,该壁与分离器的顶部成一体,并且在分离器的底部留出流动空间,该隔板在流化固体的通道上形成两个隔室,在这两个隔室之间通过流化固体的高度提供压力密封。每个隔室的流化通过两个蒸汽入口独立地控制,以便获得用于在第一隔室中分离氧化物和含碳残渣以及将氧化物传递到第二隔室内所需要的速度场。在第一隔室上方,排放口将被蒸汽带走的含碳残渣带回还原反应器。
此分离器是该设备中的碳屏障,该碳屏障对于捕获二氧化碳是不可缺少的,二氧化碳是应当受到排放限制的温室气体。
专利文献WO 2007/113016的目的是通过改进这种分离器来增加该屏障的产量。借助于该文献中所描述的固体分离器,分层(segregation)现象增强,同时增加了用于在第一隔室中处理固体物料的时间,并使分离器保持有限尺寸。
发明内容
本发明的目的是改进这种设备,以获得含碳残渣和氧化物的更容易的分离,并且确保没有含碳残渣被送入用于使氧化物氧化的反应器。此目的通过使用非常规的煤颗粒尺寸以便导致对碳分离器的较低效率需求并然后实现二氧化碳捕获来实现。
为此,本发明涉及一种使用在其中对至少一种氧化物进行循环的设备的方法,所述至少一种氧化物在两个反应器中的每一个中被还原然后被氧化,该设备包括:被磨碎的固体燃料和氧化物进入其中的用于还原氧化物的第一反应器;接收来自所述用于还原氧化物的反应器的夹带固体的较低效率分离装置,该较低效率分离装置的固体的上部流被循环到较高效率分离装置内,以便从气体中分离固体并将固体再引入所述用于还原氧化物的反应器中;碳分离器,该碳分离器安装在所述较低效率分离装置的出口处,以便将含碳颗粒送入所述用于还原氧化物的反应器中并将氧化物送入用于使氧化物氧化的反应器中;以及接收来自所述用于使氧化物氧化的反应器的夹带固体的分离装置,该方法的特征在于,所述进入的固体燃料的平均颗粒直径被控制成比所述进入的氧化物的平均颗粒直径小至少两倍。
固体燃料优选地为煤。
所述氧化物可为金属氧化物。所述氧化物也可为石灰石。
所述金属氧化物可基于铁、镍、铝或者它们的混合物。
固体燃料颗粒尺寸的减小允许更完全和更快速的燃烧。用于还原氧化物的反应器可因此具有较小尺寸。
有利地,进入的固体燃料的平均颗粒直径等于约50μm。
分离装置的效率为通过该装置收集的颗粒量与该装置入口处的固体量的比。
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