[发明专利]一种用于煤基化学链过程的双循环流化床装置

说明书

技术领域：

本发明属于煤清洁高效利用设备技术领域，涉及一种煤基化学链过程的双循环环隙流化床装置，适用于煤等固体燃料化学链过程中制备合成气或燃烧场合。

背景技术：

化学链技术(Chemical-Looping technology)为能源的清洁高效利用提出了一种新思路，该技术无需消耗额外能量即可实现CO₂的内分离；能够实现能量的梯级利用，使系统的总热效率得到提高；同时还可以控制热力型和燃料型NO_x生成。因此化学链技术是解决能源利用与环境问题的关键技术之一。化学链技术的原理就是利用化学媒介(固体颗粒)将给定的化学反应分解为几个化学反应，其中化学媒介可以进行化学反应和再生；例如化学链燃烧过程中，该系统含有两个反应器：空气反应器和燃料反应器，在燃料反应器内载氧体(一般为金属氧化物)与燃料发生还原反应，并吸收热量，还原态的载氧体颗粒回到空气反应器与空气中的氧气发生氧化反应，放出热量；两个反应的总反应即为传统燃烧反应，在两反应器中热量的代数和就是燃料进行传统燃烧时放出的热量。由于该燃烧形式把一步化学反应转变成了两步化学反应来完成，实现了能量的梯级利用，提高了能源利用率；特别是从燃料反应器内排出的CO₂和水蒸气可以直接通入冷凝器被冷却，在不需要额外消耗能量的情况下，把水蒸气冷凝成液态水，分离出高浓度的CO₂，便于进行下一步对CO₂的回收和处理；在燃烧过程中，燃料不与氧气直接接触，避免了燃料型NOx的生成，当燃烧温度低于1500℃时，热力型NOx生成极少，而空气反应器中的温度较低，因而可以控制热力型NOx的生成。目前，传统的化学链燃烧反应器一般为双循环流化床反应器，主要由一个低速鼓泡流化床组成的还原反应器和一个快速流化床组成的氧化反应器组成，这些反应器一般是通过旋风分离器和流动密封阀控制调节循环物料的流量，现有的这些反应器普遍存在着流动密封阀操作复杂，结构原理和工艺过程繁琐，控制自动化程度不高，反应器之间的热传递利用率低，节能效果不佳等缺点。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计制备一种基于煤基化学链过程的双循环流化床装置，为化学链技术提供一种能量利用更加合理，结构简单，运行稳定的环隙双循环流化床反应器，使载氧体在空气反应器中的氧化反应为放热反应，在还原反应器中的还原反应为吸热反应，采用环隙流化床结构，更加有效地利用两个反应器的热量，采用普通的控制阀完成物料的循环利用。