[实用新型]一种化学链燃烧反应器装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种化学链燃烧反应器装置，属于化学链燃烧技术领域。 

背景技术

化学链燃烧(Chemical looping combustion)技术是一种具革命性的新型燃烧方式，它将传统的一步燃烧反应分解为两步分别在燃料反应器和空气反应器中进行，通过中间循环氧载体(通常为金属氧化物)将空气中的氧提供给燃料。在传统燃烧反应中，因为N₂的稀释，烟气中CO₂浓度仅13％左右，需要消耗大量的能量才能将其捕集；而在化学链燃烧过程中，燃料和空气是隔离的，因此在燃料反应器中产生的烟气不会被空气中的N₂稀释，其主要成分为CO₂和H₂O，经过简单的冷凝就可以得到高纯度的CO₂以便利用或封存。同时，它还能有效抑制其他污染物的产生，而且，因为能量的梯级利用，化学链燃烧方式可以提高系统的热效率。因此，化学链燃烧技术是一种高效、清洁的燃烧方式，目前也是国内外研究的热点方向。 

在化学链燃烧过程中，燃料适应性强，气体、液体、固体燃料均能适用。而针对不同燃料形式、氧载体类型的反应器设计一直是化学链技术研究领域的一项重要工作。2000以前，化学链技术的相关研究主要集中在使用气体燃料方面，2000年后，各国研究者才逐渐开发燃用固体燃料(主要是煤、石油焦等)的化学链系统。燃用固体燃料比燃料气体燃料的化学链燃烧过程更复杂，更难以控制，主要原因是因为燃料反应器中的固-固反应速率比空气反应器中发生的气-固反应速率小2-3个量级，因此在两个反应器的结构设计和运行控制上存在着很大的困难。 

目前设计的用于燃用固体燃料的化学链燃烧反应器主要是串型流化床反应器(Interconnected fluidized-bed)和双循环流化床反应器(Dual CFB)。串行流化床反应器形式类似于传统的循环流化床，由一个快速床的空气反应器和一个低速鼓泡床/湍流床的燃料反应器组成，两个反应床之间用流动密封阀隔绝，然而简单的低速鼓泡床/湍流床结构依然很难满足颗粒长停留时间的需求；另外，因为空气反应器和燃料反应器之间的直接串接，两反应器之间的控制很难做到独立， 因此在许多工况下(特别是在燃用固体燃料时)利用串行流化床结构很难匹配两反应器中发生的化学反应过程。 

而近期提出的双循环流化床反应器结构则由两个循环流化床系统串接而成，此种系统结构虽然相对复杂，对设计以及运行都提出了更高的要求，但是此种系统结构最大的优点就是每一个循环流化床结构(即空气反应器部分或燃料反应器部分)可以相对独立地进行控制，这对于控制系统中床料的流率、停留时间以及涉及的化学反应进程都非常重要，也给燃用固体燃料(主要是煤)开辟了一条技术途径。针对我国以煤为主的能源结构特点，有必要针对双循环流化床反应器结构的化学链燃烧反应器进行设计开发，提高系统反应效率以及CO₂捕集效率等。 

发明内容

本实用新型所要解决的是现有化学链燃烧反应器装置不能独立地控制某一个反应器中物料的流动情况及反应进程的问题。 

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种化学链燃烧装置，其特征在于，包括空气反应器流化床及燃料反应器流化床，空气反应器流化床的上侧连接第一旋风分离器，燃料反应器流化床的上侧连接第二旋风分离器，第一旋风分离器、第二旋风分离器的下端分别连接第一流动密封阀、第二流动密封阀；空气反应器流化床的下侧设有第一回料口、第四回料口，燃料反应器流化床的下侧设有第二回料口、第三回料口；第一流动密封阀的出口分别通过第一回料管、第二回料管与空气反应器流化床上的第一回料口、燃料反应器流化床上的第三回料口连接；第二流动密封阀的出口分别通过第三回料管、第四回料管与燃料反应器流化床上的第二回料口、空气反应器上的第四回料口连接；空气反应器流化床的底部设有第一端口；燃料反应器流化床的底部设有排渣口及第二端口，燃料反应器流化床的底部侧面设有螺旋进料器；第一流动密封阀的底部设有第三端口；第二流动密封阀的底部设有第四端口；第一旋风分离器的顶部设有第五端口；第二旋风分离器的顶部设有第六端口。 

优选地，所述的第一旋风分离器包括第一气固分离器，第一气固分离器的底部设有第一旋风分离下降管，第一旋风分离下降管的底部与所述第一流动密封阀连接；所述的第二旋风分离器包括第二气固分离器，第二气固分离器的底部设有第二旋风分离下降管，第二旋风分离下降管的底部与所述第二流动密封阀连接。