[发明专利]使用用于燃烧含碳物料的设备的方法

说明书

本申请是以下申请的分案申请：申请日：2009年5月15日；申请号：200980118552.X(PCT/EP2009/055935)；发明名称：“使用用于燃烧含碳物质的设备的方法”。

技术领域

本发明涉及一种使用用于燃烧含碳物料以产生电能和/或蒸汽的设备的方法。所述含碳物料可以是诸如煤的化石燃料，例如废料或生物质，这些含碳物料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。所述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。在所述设备中对在两个反应器中被还原然后被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，对于煤来说，平均颗粒直径小于500μm。所述氧化物通过与燃料接触而被还原(所述燃料与所述氧化物释放出的氧起反应)，并且随后通过与空气接触而被氧化以使氧化物再生。氧化物的颗粒尺寸范围为从50μm至500μm，密度为从2000kg/m³至7000kg/m³。

由于该系统的简单性和紧凑性，这种用于燃烧含碳固体物料类型的设备确保了在提供用于产生电能的蒸汽的同时减少了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穿过密封罐，然后被引向用于去除含碳残渣的装置，所述固体颗粒包括氧化物颗粒和含碳残渣。这种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被再次引入到还原反应器内，而密度较大和(尺寸)较大的氧化物颗粒被朝向氧化反应器传递。

这种去除装置是在所述设备内形成碳屏障的分离器，其对于捕获应受排放限制的作为温室气体的二氧化碳是不可缺少的。

更一般地，这些设备——所述——依赖于通过作为载氧体的氧化物提供固体形式的氧，以使燃料(可以是气体或固体燃料)转化。这些设备可用于燃烧固体、气体或液体燃料，或用于通过气化产生氢气或合成气。

在燃烧的情况下，燃料转化的反应可以是吸热的。

该化学反应为：2MeO+C→2Me+CO₂

MeO是氧化物、例如金属氧化物。

为了避免反应停止，反应器的温度必须保持在某一水平。

当前的控制温度的方式是将来自用于使氧化物氧化的反应器(该反应器在较高温度下运行)的固体引入用于氧化物还原的反应器内，或者如果可被注入的氧化物的量有限，则添加一些混合在载氧体中的惰性固体，如在气化情况中那样，由此提供所需的热量。

这两种解决方案的技术问题在于固体流太大从而导致设备的尺寸增加。

发明内容

本发明的目的是改进这种设备，从而在不需要大尺寸设备的情况下控制温度。

为此，本发明涉及一种使用这样的设备的方法，所述设备包括用于还原氧化物的第一反应器，可燃物料和用于提供可燃物料的燃烧反应的金属氧化物进入该第一反应器，所述第一反应器与用于使氧化物氧化的第二反应器相连接。

根据本发明，附加的气态形式的氧被注入所述用于还原氧化物的第一反应器内，并且所述附加的氧的量介于使可燃物料完全燃烧的所需的理论配比的氧量的10％和30％之间。

根据本发明，由于一部分含碳物料在放热反应中被气态氧氧化，所需的固体流被还原。这使反应器的尺寸较小。

本发明确保了燃料在反应器内部的停留时间增加，从而提高了碳的转化率。

根据一优选实施例，控制所述附加氧量，以便控制所述用于还原氧化物的第一反应器的温度。

通过利用附加的氧来迅速提供热量以恢复所需的温度可提供短期反应。

优选地，附加的氧在进入所述用于还原氧化物的第一反应器之前与流化介质混合。

可燃物料可以是煤。

所述流化介质可以是蒸汽和最终回收的烟气。

附图说明

下面借助附图更详细地描述本发明，所述附图仅示出本发明的一个优选实施例。

图1是在根据本发明的方法中使用的设备的示意图。

具体实施方式