燃?xì)忮仩t系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種燃?xì)忮仩t系統(tǒng)，包括填充有載氧體的第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器中的一個(gè)通入燃?xì)馐馆d氧體還原時(shí)，另一個(gè)通入空氣使載氧體氧化，通過切換燃?xì)夤艿篮涂諝夤艿?，使第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器內(nèi)的載氧體交替進(jìn)行氧化和還原，在氧化和還原反應(yīng)的同時(shí)為供熱介質(zhì)提供熱量。本實(shí)用新型熱能利用率高。
【專利說明】
燃?xì)忮仩t系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及鍋爐技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種燃?xì)忮仩t系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)的燃?xì)忮仩t存在的問題可概括為四個(gè)方面，一是能量利用效率較低。這是由于其燃燒煙氣中水蒸氣的露點(diǎn)低(55°C左右)，所以燃燒產(chǎn)生的水蒸氣的潛熱幾乎得不到利用。再加上燃燒煙氣量大，造成了較大的顯熱損失。二是NOx的排放量難以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。較高的燃燒溫度和燃?xì)馀c空氣的直接混合導(dǎo)致了熱力型NOx和快速型NOx的產(chǎn)生。三是燃燒煙氣中的CO2難以捕集。燃?xì)鉄煔庵械腃O2濃度太低(8%左右)，其捕集工藝的能耗很大。四是安全性。對(duì)于常壓尤其是加壓燃?xì)忮仩t，需要嚴(yán)格的質(zhì)檢、資質(zhì)與管理，因此還會(huì)產(chǎn)生額外的費(fèi)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]有鑒于此，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種燃?xì)忮仩t系統(tǒng)，主要目的是提高熱能利用效率。
[0004]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型主要提供如下技術(shù)方案:
[0005]—方面，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種燃?xì)忮仩t系統(tǒng)，包括:
[0006]化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，所述化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器內(nèi)具有燃燒室和熱媒室，所述燃燒室內(nèi)充填有載氧體，所述熱媒室用于容納與燃燒室進(jìn)行熱交換的熱媒，所述熱媒室連接有熱媒循環(huán)管道，所述熱媒循環(huán)管道將熱媒室內(nèi)的熱媒輸出與供熱介質(zhì)換熱后回流至熱媒室；
[0007]燃?xì)夤艿?，與化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器連接，用于將燃?xì)廨斎牖瘜W(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的燃燒室內(nèi)與氧化態(tài)的載氧體進(jìn)行反應(yīng)，燃?xì)夥磻?yīng)后生成二氧化碳和水，氧化態(tài)的載氧體通過還原反應(yīng)生成還原態(tài)的載氧體，熱媒室內(nèi)的熱媒吸收反應(yīng)產(chǎn)生的熱；
[0008]空氣管道，與化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器連接，用于將空氣輸入化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的燃燒室內(nèi)與還原態(tài)的載氧體進(jìn)行反應(yīng)，還原態(tài)的載氧體通過氧化反應(yīng)生成氧化態(tài)的載氧體；
[0009]還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道，與化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和空氣管道連接，用于將燃?xì)夤艿垒斎氲娜細(xì)馀c氧化態(tài)的載氧體反應(yīng)生成的還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體輸送至空氣管道，與空氣混合，空氣將還原態(tài)的載氧體氧化為氧化態(tài)的載氧體的同時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物中殘余的燃?xì)鈱⒀趸瘧B(tài)的載氧體還原為還原態(tài)的載氧體；
[0010]氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道，與化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器連接，用于將空氣管道輸入的氣體與還原態(tài)的載氧體反應(yīng)生成的氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體輸出；
[0011 ]其中，所述化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器包括第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，所述第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的熱媒循環(huán)管道內(nèi)循環(huán)的熱媒通過第一熱媒換熱器與第一供熱介質(zhì)管道內(nèi)的供熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換，所述第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的熱媒循環(huán)管道內(nèi)循環(huán)的熱媒通過第二熱媒換熱器與第二供熱介質(zhì)管道內(nèi)的供熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換，當(dāng)燃?xì)夤艿老虻谝换瘜W(xué)鏈燃燒反應(yīng)器內(nèi)輸入燃?xì)馐馆d氧體進(jìn)行還原反應(yīng)時(shí)，空氣管道向第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器內(nèi)輸入空氣使載氧體進(jìn)行氧化反應(yīng)，如此，第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器中的載氧體反復(fù)交替進(jìn)行氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)。
[0012]作為優(yōu)選，所述燃?xì)夤艿腊ㄈ細(xì)夤芨删€和燃?xì)夤苤Ь€，所述燃?xì)夤芨删€通過第一電動(dòng)三通閥與兩個(gè)燃?xì)夤苤Ь€連接，其中一個(gè)燃?xì)夤苤Ь€連接第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，另一個(gè)燃?xì)夤苤Ь€連接第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，所述第一電動(dòng)三通閥控制所述燃?xì)夤艿缹⑷細(xì)廨斔椭恋谝换瘜W(xué)鏈燃燒反應(yīng)器或第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器；
[0013]所述空氣管道包括空氣管道支線和空氣管道干線，所述空氣管道干線通過第二電動(dòng)三通閥連接兩個(gè)空氣管道支線，其中一個(gè)空氣管道支線連接第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，另一個(gè)空氣管道支線連接第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，所述第二電動(dòng)三通閥控制所述空氣管道與第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器或第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器導(dǎo)通；
[0014]所述還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道包括還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道支線和還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道干線，所述還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道干線通過第三電動(dòng)三通閥連接兩個(gè)還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道支線，其中一個(gè)還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道支線連接第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，另一個(gè)還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道支線連接第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，所述第三電動(dòng)三通閥控制所述還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道與第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器或第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器導(dǎo)通；
[0015]所述氧化產(chǎn)物氣體排出管道包括氧化產(chǎn)物氣體排出管道支線和氧化產(chǎn)物氣體排出管道干線，所述氧化產(chǎn)物氣體排出管道干線通過第四電動(dòng)三通閥連接兩個(gè)氧化產(chǎn)物氣體排出管道支線，其中一個(gè)氧化產(chǎn)物氣體排出管道支線連接第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，另一個(gè)氧化產(chǎn)物氣體排出管道支線連接第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，所述第四電動(dòng)三通閥控制所述氧化產(chǎn)物氣體排出管道與第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器或第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器導(dǎo)通。
[0016]作為優(yōu)選，還包括氧化產(chǎn)物氣體循環(huán)管道，所述氧化產(chǎn)物氣體循環(huán)管道連接氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道和空氣管道，當(dāng)?shù)谝换瘜W(xué)鏈燃燒反應(yīng)器或第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器由通入燃?xì)馇袚Q為通入空氣時(shí)，氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道和空氣管道通過氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體循環(huán)管道暫時(shí)連通，以將切換前化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器中未反應(yīng)的燃?xì)馔ㄟ^空氣管道隨空氣輸入第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器或第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器與載氧體進(jìn)行反應(yīng)。
[0017]作為優(yōu)選，所述的氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道通過第五電動(dòng)三通閥與氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體循環(huán)管道相連接，通過第五電動(dòng)三通閥將所述氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道內(nèi)的流體排出或輸送至空氣管道。
[0018]作為優(yōu)選，所述的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器為管殼式反應(yīng)器，化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的管程中充填有載氧體，化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的殼程用于容納熱媒。
[0019]作為優(yōu)選，所述的還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道上設(shè)有還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體換熱器、氣水分離器以及CH4濃度傳感器，第一供熱介質(zhì)管道內(nèi)的供熱介質(zhì)先通過還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體換熱器與所述的還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道內(nèi)的還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體進(jìn)行熱交換，然后再通過第一熱媒換熱器與第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的熱媒進(jìn)行熱交換。
[0020]作為優(yōu)選，所述的還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道上還設(shè)置有二氧化碳?jí)嚎s機(jī)、二氧化碳冷凝器和液體二氧化碳與不凝氣體的氣液分離器，對(duì)還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體中的二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行液化分離，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的收集。
[0021]作為優(yōu)選，所述氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道上設(shè)有氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體換熱器和O2濃度傳感器，第二供熱介質(zhì)管道內(nèi)的供熱介質(zhì)先通過氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體換熱器與所述的氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道內(nèi)的氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體進(jìn)行熱交換，然后再通過第二熱媒換熱器與第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的熱媒進(jìn)行熱交換。
[0022]作為優(yōu)選，所述的第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的熱媒室還分別連接有壓力傳感器，所述第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的熱媒室分別連接抽真空管道，所述抽真空管道上設(shè)置有真空截止閥和真空栗。
[0023]作為優(yōu)選，所述的載氧體為銅基載氧體或者以銅基載氧體為主成分的多元載氧體。如銅鐵基二元載氧體或銅鐵鎳基三元載氧體等。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0025]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的燃?xì)忮仩t系統(tǒng)中，化學(xué)鏈燃燒中燃?xì)馀c助燃空氣不直接接觸，燃?xì)馊紵a(chǎn)生的COdPH2O不會(huì)被助燃空氣中大量的N2所稀釋，因此通過簡(jiǎn)單的除水即可得到幾乎純的CO2，可以簡(jiǎn)單而近零能耗地實(shí)現(xiàn)CO2的捕集。
[0026]本實(shí)用新型實(shí)施例的燃?xì)忮仩t系統(tǒng)中，由于燃?xì)馀c氧化態(tài)的載氧體反應(yīng)的產(chǎn)物氣體(載氧體還原反應(yīng)過程產(chǎn)生的還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體)的露點(diǎn)高(燃?xì)鉃樘烊粴鈺r(shí)約88°C)，所以燃?xì)馊紵a(chǎn)物的水蒸氣的潛熱基本可得到回收，為供熱介質(zhì)提供熱量。另外，由于還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體中的水蒸氣被冷凝而CO2被捕集，再加上氧化再生過程的空氣過剩系數(shù)較小，因而排放的煙氣量少，帶走的顯熱也就少。因此，本實(shí)用新型具有顯著的節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益。
[0027]本實(shí)用新型實(shí)施例的燃?xì)忮仩t系統(tǒng)中，燃料的燃燒不產(chǎn)生N0X，可實(shí)現(xiàn)NOx的零排放。因此，本實(shí)用新型具有顯著的環(huán)境效益。
[0028]本實(shí)用新型實(shí)施例的燃?xì)忮仩t系統(tǒng)中，使化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的殼程壓力維持在
0.1MPa以下，可構(gòu)成冷凝式真空鍋爐，從而實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行。
[0029]
【附圖說明】
[0030]圖1是本實(shí)用新型的燃?xì)忮仩t系統(tǒng)的第一實(shí)施例的示意圖。
[0031]圖2是本實(shí)用新型的燃?xì)忮仩t系統(tǒng)的第二實(shí)施例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。在下述說明中，不同的“一實(shí)施例”或“實(shí)施例”指的不一定是同一實(shí)施例。此外，一或多個(gè)實(shí)施例中的特定特征、結(jié)構(gòu)、或特點(diǎn)可由任何合適形式組合。
[0033]圖1和圖2是本實(shí)用新型的燃?xì)忮仩t系統(tǒng)不同實(shí)施例的示意圖。參見圖1和圖2，燃?xì)忮仩t系統(tǒng)，包括:
[0034]化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101、102，化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器內(nèi)具有燃燒室和熱媒室，燃燒室內(nèi)充填有載氧體116，熱媒室用于容納與燃燒室進(jìn)行熱交換的熱媒，熱媒室連接有熱媒循環(huán)管道119、122，熱媒循環(huán)管道將熱媒室內(nèi)的熱媒輸出與供熱介質(zhì)換熱后回流至熱媒室；
[0035]燃?xì)夤艿?08，與化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101、102連接，用于將燃?xì)廨斎牖瘜W(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的燃燒室內(nèi)與氧化態(tài)的載氧體進(jìn)行反應(yīng)，燃?xì)夥磻?yīng)后生成二氧化碳和水，氧化態(tài)的載氧體還原反應(yīng)生成還原態(tài)的載氧體，熱媒室內(nèi)的熱媒吸收反應(yīng)產(chǎn)生的熱；
[0036]空氣管道109，與化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器連接，用于將空氣輸入化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的燃燒室內(nèi)與還原態(tài)的載氧體進(jìn)行反應(yīng)，還原態(tài)的載氧體氧化反應(yīng)生成氧化態(tài)的載氧體；
[0037]還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道111，與化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和空氣管道連接，用于將燃?xì)夤艿垒斎氲娜細(xì)馀c氧化態(tài)的載氧體反應(yīng)生成的還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體輸送至空氣管道，與空氣混合，空氣將還原態(tài)的載氧體氧化為氧化態(tài)的載氧體的同時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物中殘余的燃?xì)鈱⒀趸瘧B(tài)的載氧體還原為還原態(tài)的載氧體；
[0038]氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道112，與化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器連接，用于將空氣管道輸109入的氣體與還原態(tài)的載氧體反應(yīng)生成的氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體輸出；
[0039]其中，化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器包括第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102，第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101的熱媒循環(huán)管道(第一熱媒循環(huán)管道)119內(nèi)循環(huán)的熱媒通過第一熱媒換熱器117與第一供熱介質(zhì)管道125內(nèi)的供熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換，第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102的熱媒循環(huán)管道(第二熱媒循環(huán)管道)122內(nèi)循環(huán)的熱媒通過第二熱媒換熱器120與第二供熱介質(zhì)管道127內(nèi)的供熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換，當(dāng)燃?xì)夤艿?08向第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101內(nèi)輸入燃?xì)馐馆d氧體進(jìn)行還原反應(yīng)時(shí)，空氣管道109向第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102內(nèi)輸入空氣使載氧體進(jìn)行氧化反應(yīng)，如此，第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102中的載氧體反復(fù)交替進(jìn)行氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)。
[0040]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的燃?xì)忮仩t系統(tǒng)中，燃?xì)獠慌c空氣直接接觸，通過氧化態(tài)的載氧體為燃?xì)馓峁┤紵璧木Ц裱酰瑥亩苊饬酥苯佑每諝庵紩r(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物中的二氧化碳被空氣中的大量的氮?dú)鉀_淡，本實(shí)用新型實(shí)施例的燃?xì)忮仩t系統(tǒng)中，燃?xì)馊紵笈懦龅臍怏w產(chǎn)物中主要是二氧化碳和水蒸氣，因此，只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的氣液分離器即可實(shí)現(xiàn)對(duì)二氧化碳的收集。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的燃?xì)忮仩t系統(tǒng)中的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器包括第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102，通過第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102交替進(jìn)行載氧體的氧化和還原，從而實(shí)現(xiàn)了整個(gè)鍋爐系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行。本實(shí)用新型的實(shí)施例提供的燃?xì)忮仩t系統(tǒng)中，由于燃?xì)獠恢苯优c空氣反應(yīng)，而是與氧化態(tài)的載氧體反應(yīng)，因此，燃?xì)馊紵漠a(chǎn)物氣體(載氧體還原反應(yīng)過程產(chǎn)生的還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體)的露點(diǎn)高(燃?xì)鉃樘烊粴鈺r(shí)約88°C)，所以燃?xì)馊紵a(chǎn)物的水蒸氣的潛熱基本可得到回收，為供熱介質(zhì)提供熱量。再加上氧化再生過程的空氣過剩系數(shù)較小，因而排放的煙氣量少，帶走的顯熱也就少。并且，本實(shí)用新型實(shí)施例的燃?xì)忮仩t系統(tǒng)中，燃料與載氧體進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度可控制在1000°C以下，燃燒基本不產(chǎn)生NOx，可實(shí)現(xiàn)NOx的零排放。
[0041]由于本實(shí)用新型實(shí)施例的燃?xì)忮仩t系統(tǒng)中采用第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101和第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102交替通入燃?xì)饣蚩諝鈱?shí)現(xiàn)載氧體的還原及氧化再生，保證鍋爐系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行。因此，燃?xì)夤艿?08、空氣管道109、氧化產(chǎn)物氣體排出管道112和還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道111均需分別連接第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101和第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102。當(dāng)然，第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102可以有各自獨(dú)立的燃?xì)夤艿?08、空氣管道109、氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道112和還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道111，根據(jù)需要控制各管道導(dǎo)通情況，保證鍋爐系統(tǒng)的正常、持續(xù)運(yùn)行。本實(shí)用新型實(shí)施例中，通過燃?xì)夤艿?08、空氣管道109、氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道112和還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道111分別設(shè)置分支與第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101和第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102連接，通過設(shè)置相應(yīng)的閥門實(shí)現(xiàn)各管道按需導(dǎo)通或關(guān)閉。相應(yīng)的閥門可以設(shè)置在各分支上，也可以設(shè)置在各分支的起點(diǎn)處。
[0042]作為上述實(shí)施例的優(yōu)選，本實(shí)施例具體設(shè)置如下，參見圖1和圖2，燃?xì)夤艿?08包括燃?xì)夤芨删€和燃?xì)夤苤Ь€，燃?xì)夤芨删€通過第一電動(dòng)三通閥103與兩個(gè)燃?xì)夤苤Ь€連接，其中一個(gè)燃?xì)夤苤Ь€連接第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101，另一個(gè)燃?xì)夤苤Ь€連接第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102，第一電動(dòng)三通閥103控制燃?xì)夤艿?08將燃?xì)廨斔椭恋谝换瘜W(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101或第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102;
[0043]空氣管道109包括空氣管道支線和空氣管道干線，空氣管道干線通過第二電動(dòng)三通閥104連接兩個(gè)空氣管道支線，其中一個(gè)空氣管道支線連接第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101，另一個(gè)空氣管道支線連接第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102，第二電動(dòng)三通閥104控制空氣管道109與第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101或第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102導(dǎo)通；
[0044]還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道111包括還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道支線和還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道干線，還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道干線通過第三電動(dòng)三通閥105連接兩個(gè)還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道支線，其中一個(gè)還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道支線連接第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101，另一個(gè)還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道支線連接第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102，第三電動(dòng)三通閥105控制還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道111與第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101或第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102導(dǎo)通；
[0045]氧化產(chǎn)物氣體排出管道112包括氧化產(chǎn)物氣體排出管道支線和氧化產(chǎn)物氣體排出管道干線，氧化產(chǎn)物氣體排出管道干線通過第四電動(dòng)三通閥106連接兩個(gè)氧化產(chǎn)物氣體排出管道支線，其中一個(gè)氧化產(chǎn)物氣體排出管道支線連接第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101，另一個(gè)氧化產(chǎn)物氣體排出管道支線連接第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102，第四電動(dòng)三通閥106控制氧化產(chǎn)物氣體排出管道112與第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101或第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102導(dǎo)通。
[0046]本實(shí)施例中的各管道通過電動(dòng)三通閥控制對(duì)應(yīng)支路的導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)了按反應(yīng)需要導(dǎo)通相應(yīng)的管道，易于實(shí)現(xiàn)控制。且比在各支路上分別設(shè)置閥門節(jié)省配件，降低了成本。
[0047]作為上述實(shí)施例的優(yōu)選，本實(shí)施例提供的燃?xì)忮仩t系統(tǒng)還包括氧化產(chǎn)物氣體循環(huán)管道124，氧化產(chǎn)物氣體循環(huán)管道124連接氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道112和空氣管道109，當(dāng)?shù)谝换瘜W(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101或第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102由通入燃?xì)馇袚Q為通入空氣時(shí)，氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道112和空氣管道109通過氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體循環(huán)管道暫時(shí)連通，以便將切換前化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器中未反應(yīng)的燃?xì)馔ㄟ^空氣管道109隨空氣輸入第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器或第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器與載氧體進(jìn)行反應(yīng)。本實(shí)施例可避免鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行過程中殘留的燃?xì)怆S載體氧化再生的反應(yīng)產(chǎn)物一起排出。
[0048]作為上述實(shí)施例的優(yōu)選，氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道112通過第五電動(dòng)三通閥107與氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體循環(huán)管道124相連接，通過第五電動(dòng)三通閥107控制氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道112內(nèi)的氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出或輸送至空氣管道109。本實(shí)施例中同樣采用電動(dòng)三通閥實(shí)現(xiàn)管道內(nèi)流體的流向，較采用設(shè)置兩個(gè)電動(dòng)閥的方式節(jié)省了配件成本。
[0049]作為上述實(shí)施例的優(yōu)選，化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器為管殼式反應(yīng)器，化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的管程中充填有載氧體，化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的殼程用于容納熱媒。本實(shí)施例中采用管殼式反應(yīng)器熱媒的熱交換更加完全，載氧體反應(yīng)產(chǎn)生的熱量損失小。
[0050]作為上述實(shí)施例的優(yōu)選，還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道111上設(shè)有還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體換熱器113、氣水分離器114和CH4濃度傳感器123，第一供熱介質(zhì)管道125內(nèi)的供熱介質(zhì)先通過還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體換熱器113與還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道111內(nèi)的還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體進(jìn)行熱交換，然后再通過第一熱媒換熱器117與第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101的熱媒循環(huán)管道(即第一熱媒循環(huán)管道)119內(nèi)的熱媒進(jìn)行熱交換。CH4濃度傳感器123用于檢測(cè)還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體中CH4的濃度，以便及時(shí)對(duì)燃?xì)夤艿篮涂諝夤艿肋M(jìn)行切換，保證鍋爐系統(tǒng)的運(yùn)行。本實(shí)施例可進(jìn)一步提高鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的熱量的利用率。
[0051]作為上述實(shí)施例的優(yōu)選，參見圖2，還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道111上還設(shè)置有二氧化碳?jí)嚎s機(jī)200、二氧化碳冷凝器201和液體二氧化碳與不凝氣體的氣液分離器202，對(duì)還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道111內(nèi)的還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體中的二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行液化分離，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的收集。本實(shí)施例中通過二氧化碳?jí)嚎s機(jī)200對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物中的二氧化碳進(jìn)行壓縮，通過二氧化碳冷凝器201對(duì)二氧化碳進(jìn)行冷凝，從而實(shí)現(xiàn)二氧化碳的液化，然后再通過液體二氧化碳與不凝氣體的氣液分離器202對(duì)液體二氧化碳可反應(yīng)產(chǎn)物中的不凝氣體進(jìn)行分離，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)二氧化碳的收集。
[0052]作為上述實(shí)施例的優(yōu)選，氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道112上設(shè)有氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體換熱器115和O2濃度傳感器132，第二供熱介質(zhì)管道127內(nèi)的供熱介質(zhì)先通過氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體換熱器115與氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道112內(nèi)的氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體進(jìn)行熱交換，然后再通過第二熱媒換熱器120與第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的熱媒循環(huán)管道(即第二熱媒循環(huán)管道)122內(nèi)的熱媒進(jìn)行熱交換。O2濃度傳感器132用來檢測(cè)氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體中的O2濃度，以便及時(shí)對(duì)燃?xì)夤艿篮涂諝夤艿肋M(jìn)行切換，保證鍋爐系統(tǒng)的運(yùn)行。本實(shí)施例同樣可進(jìn)一步提高鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的熱量的利用率。
[0053]作為上述實(shí)施例的優(yōu)選，第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102的熱媒室還分別連接有壓力傳感器，第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102的熱媒室分別連接抽真空管道129，抽真空管道129上設(shè)置有真空截止閥130和真空栗131。第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101上的壓力傳感器為第一壓力傳感器Pl，第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102上的壓力傳感器為第二壓力傳感器P2，兩個(gè)壓力傳感器分別監(jiān)測(cè)對(duì)應(yīng)化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的熱媒壓力，以便控制鍋爐系統(tǒng)低壓運(yùn)行。同樣，本實(shí)施例中抽真空管道129包括抽真空管道干線和抽真空管道支線，通過抽真空管道支線分別連接第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102，各抽真空管道支線上分別設(shè)置真空截止閥130，以便保證兩個(gè)反應(yīng)器獨(dú)立運(yùn)行。真空栗131設(shè)置在抽真空管道干線上，同時(shí)對(duì)第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102進(jìn)行抽真空，保證兩個(gè)燃燒反應(yīng)器運(yùn)行壓力基本一致。
[0054]作為上述實(shí)施例的優(yōu)選，載氧體為銅基載氧體或者以銅基載氧體為主成分的多元載氧體。如銅鐵基二元載氧體或銅鐵鎳基三元載氧體等。
[0055]本實(shí)用新型實(shí)施例的載氧體中，銅基載氧體的還原反應(yīng)和氧化再生反應(yīng)均為強(qiáng)放熱反應(yīng)，該特性十分有利于以自身的反應(yīng)熱來維持還原過程所需的反應(yīng)溫度并實(shí)現(xiàn)對(duì)外供熱。以燃?xì)釩H4為例，銅基、鐵基、鎳基載氧體的氧化態(tài)分別與CH4的還原反應(yīng)、以及還原態(tài)分別與O2的氧化再生反應(yīng)的反應(yīng)方程式以及600°C下的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化和反應(yīng)熱如下所示:
[0056]4CuO+CH4 (g) = 4Cu+C02 (g) +2H20 (g)Δ6 = -492.2kJ/mol
[0057]AH=-194.7kJ/mol
[0058]12Fe203+CH4 (g) = 8Fe304+C02 (g)+2H20 (g) AG = _352.8kJ/mol
[0059]AH=190.3kJ/mol
[0060]4N1+CH4(g) =4Ni+C02(g)+2H20(g)AG = -161.8kJ/mol[0061 ]AH=144.3kJ/mol
[0062]2Cu+02(g) = 2Cu0AG = _154.0kJ/mol
[0063]AH=-302.5kJ/mol
[0064]4Fe304+02(g)=6Fe203AG = -223.7kJ/mol
[0065]AH=-494.9kJ/mol
[0066]2Ni+02(g) = 2Ni0AG = -319.0kJ/mol
[0067]ΔΗ=-472.0kJ/mol
[0068]另外，本實(shí)用新型的燃?xì)忮仩t系統(tǒng)各實(shí)施例中未提及的根據(jù)需要應(yīng)該設(shè)置的部件本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知曉。如空氣管道上設(shè)有空氣風(fēng)機(jī)110，來實(shí)現(xiàn)將空氣送人燃燒反應(yīng)器。在熱媒循環(huán)管道上設(shè)置熱媒循環(huán)栗，以加強(qiáng)熱媒循環(huán)。其中第一熱媒循環(huán)管道119上設(shè)置第一熱媒循環(huán)栗118，第二熱媒循環(huán)管道122上設(shè)置第二熱媒循環(huán)栗121。供熱介質(zhì)管道上設(shè)置供熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥，以調(diào)節(jié)供熱介質(zhì)的流量，從而控制燃燒反應(yīng)器的運(yùn)行壓力。其中第一供熱介質(zhì)管道125上設(shè)置第一供熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥126，第二供熱介質(zhì)管道127上設(shè)置第二供熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥128。
[0069]本實(shí)用新型實(shí)施例的本實(shí)用新型實(shí)施例提供的燃?xì)忮仩t系統(tǒng)的運(yùn)行過程如下:
[0070]氧化態(tài)載氧體的還原過程:燃?xì)庥缮隙碌赝ㄈ牖瘜W(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，燃?xì)馀c氧化態(tài)的載氧體進(jìn)行反應(yīng)，氧化態(tài)的載氧體發(fā)生還原反應(yīng)生成還原態(tài)的載氧體，燃?xì)馀c氧化態(tài)的載氧體反應(yīng)后生成的還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體由化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器下方排出，還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體和熱媒分別與供熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換；
[0071]還原態(tài)載氧體的氧化再生過程:空氣由下而上地通入化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，輸入的空氣與還原態(tài)載氧體進(jìn)行氧化反應(yīng)，還原態(tài)載氧體氧化再生為氧化態(tài)載氧體，空氣與還原態(tài)的載氧體反應(yīng)后得到的氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體由化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器上方排出，氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體和熱媒分別與供熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換;其中，
[0072]第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器中的一個(gè)通入燃?xì)膺M(jìn)行氧化態(tài)載氧體的還原過程時(shí)，另一個(gè)通入空氣進(jìn)行還原態(tài)載氧體的氧化再生過程，且氧化態(tài)載氧體的還原過程產(chǎn)生的還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體混入空氣，在空氣與載氧體反應(yīng)，使載氧體進(jìn)行氧化反應(yīng)的同時(shí)，還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體中殘留的燃?xì)馀c氧化態(tài)的載氧體進(jìn)行反應(yīng)，第一供熱介質(zhì)管道內(nèi)的供熱介質(zhì)先與還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體進(jìn)行熱交換，然后再與第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的熱媒進(jìn)行熱交換，第二供熱介質(zhì)管道內(nèi)的供熱介質(zhì)先與氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體進(jìn)行熱交換，然后再與第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的熱媒進(jìn)行熱交換；
[0073]當(dāng)還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體中的CH4濃度達(dá)到設(shè)定值，或者氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體中的O2濃度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，切換第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器通入的氣體，使原來通入燃?xì)膺M(jìn)行氧化態(tài)的載氧體的還原過程的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器通入空氣進(jìn)行還原態(tài)的載氧體的氧化再生過程，原來通入空氣進(jìn)行還原態(tài)的載氧體的氧化過程的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器通入燃?xì)膺M(jìn)行氧化態(tài)的載氧體的還原再生過程，如此反復(fù)，使第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器交替進(jìn)行載氧體的還原過程和氧化再生過程。
[0074]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的運(yùn)行方法中，通過控制通入的反應(yīng)氣體及反應(yīng)產(chǎn)物的流向來實(shí)現(xiàn)化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器是進(jìn)行載氧體的還原過程還是進(jìn)行載氧體的氧化再生過程，通過控制第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器分別進(jìn)行不同的過程，并且不同過程進(jìn)行切換交替保證了鍋爐系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。切換的標(biāo)準(zhǔn)為還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體中的CH4濃度達(dá)到設(shè)定值，或者氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體中的O2濃度達(dá)到設(shè)定值。還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體中的CH4濃度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器中的氧化態(tài)載氧體的全部或大部分轉(zhuǎn)化為還原態(tài)載氧體。氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體中的O2濃度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器中的還原態(tài)載氧體的全部或大部分轉(zhuǎn)化為氧化態(tài)載氧體。
[0075]在燃?xì)忮仩t系統(tǒng)啟動(dòng)之前，對(duì)化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的熱媒室及熱媒循環(huán)管道抽真空;在燃?xì)忮仩t系統(tǒng)啟動(dòng)之后，通過調(diào)節(jié)供熱介質(zhì)的流量，使化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的熱媒室的壓力維持在0.1MPa以下。本實(shí)施例使化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器構(gòu)成冷凝式真空鍋爐，從而實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行。
[0076]載氧體的還原過程和氧化再生過程的反應(yīng)溫度為500?800°C。本實(shí)施例控制反應(yīng)溫度在1000 °C以下，反應(yīng)產(chǎn)物中不會(huì)生成NOx，因此，可實(shí)現(xiàn)NOx的零排放。
[0077]在切換化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器通入的氣體的同時(shí)，將剛切換為載氧體的氧化再生過程的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器內(nèi)排出的反應(yīng)氣體混入空氣，使其隨空氣通入進(jìn)行載氧體的氧化再生過程的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，待達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，再將進(jìn)行載氧體的氧化再生過程的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器排出的氣體排放掉，以便于將切換前化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器中殘留的燃?xì)夥祷剡M(jìn)行載氧體的氧化再生過程的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)。一般設(shè)定時(shí)間為0.1?0.5分鐘，即可將殘留的燃?xì)夥磻?yīng)掉，避免燃?xì)獗慌欧拧?br>[0078]對(duì)載氧體的還原過程中產(chǎn)生的二氧化碳進(jìn)行壓縮液化，經(jīng)氣液分離后，對(duì)液化的二氧化碳進(jìn)行收集。
[0079]下面以圖1所示的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的燃?xì)忮仩t系統(tǒng)及其運(yùn)行方法做進(jìn)一步說明。
[0080]第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102為管殼式反應(yīng)器，管程中分別充填有載氧體116，殼程分別連接有壓力傳感器Pl和P2，并分別與抽真空管道129連接，抽真空管道129上設(shè)置有真空截止閥130和真空栗131。第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101的殼程與第一熱媒循環(huán)管道119形成第一熱媒循環(huán)回路，第一熱媒循環(huán)管道119上設(shè)有第一熱媒換熱器117和第一熱媒循環(huán)栗118，第一熱媒循環(huán)管道119流經(jīng)第一熱媒換熱器117的熱流體側(cè)，第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102的殼程與第二熱媒循環(huán)管道122形成第二熱媒循環(huán)回路。第二熱媒循環(huán)管道122上設(shè)有第二熱媒換熱器120和第二熱媒循環(huán)栗121，第二熱媒循環(huán)管道122流經(jīng)第二熱媒換熱器120的熱流體側(cè)。
[0081]還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體換熱器113和氣水分離器114設(shè)置在還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道111上，氣水分離器114的氣體出口與空氣管道相連接;氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體換熱器115設(shè)置在氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道112上，并且氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道112與空氣管道109經(jīng)由第五電動(dòng)三通閥107和氧化產(chǎn)物氣體循環(huán)管道124相連接。
[0082]還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體換熱器113的冷流體側(cè)與第一熱媒換熱器117的冷流體側(cè)經(jīng)由第一供熱介質(zhì)管道125相連接，在還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體換熱器113入口的第一供熱介質(zhì)管道125上設(shè)置有第一供熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥126;氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體換熱器115的冷流體側(cè)與第二熱媒換熱器120的冷流體側(cè)經(jīng)由第二供熱介質(zhì)管道127相連接，在氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體換熱器120入口的第二供熱介質(zhì)管道127上設(shè)置有第二供熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥128。
[0083]本實(shí)施例中采用的載氧體為銅基載氧體，熱媒為水。在燃?xì)忮仩t系統(tǒng)啟動(dòng)之前，對(duì)第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102的殼程以及第一熱媒循環(huán)管道和第二熱媒循環(huán)管道抽真空。
[0084]啟動(dòng)后，燃?xì)饨?jīng)燃?xì)夤艿?08由上而下的進(jìn)入充填有氧化態(tài)載氧體的第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101與氧化態(tài)載氧體進(jìn)行還原反應(yīng)，燃?xì)馀c氧化態(tài)載氧體反應(yīng)生成水蒸氣和二氧化碳，同時(shí)氧化態(tài)載氧體轉(zhuǎn)化為還原態(tài)載氧體;還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體經(jīng)由還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道111依次經(jīng)過還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體換熱器113和氣水分離器114輸送至空氣管道109與空氣混合。還原反應(yīng)在500?800°C下進(jìn)行。
[0085]空氣與還原產(chǎn)物氣體混合后經(jīng)空氣管道109、空氣風(fēng)機(jī)110由下而上的進(jìn)入第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102中與還原態(tài)載氧體進(jìn)行氧化再生反應(yīng)，還原態(tài)載氧體與氧氣反應(yīng)生成氧化態(tài)載氧體;還原產(chǎn)物氣體中的可燃?xì)怏w成分與氧化態(tài)載氧體反應(yīng)生成還原態(tài)載氧體；氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體經(jīng)由氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道112經(jīng)過氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體換熱器115后排出。氧化反應(yīng)在500?800 °C下進(jìn)行。
[0086]當(dāng)?shù)谝换瘜W(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101中的氧化態(tài)載氧體的全部或大部分轉(zhuǎn)化為還原態(tài)載氧體，即還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體中的CH4濃度達(dá)到設(shè)定值，或者第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102中的還原態(tài)載氧體的全部或大部分轉(zhuǎn)化為氧化態(tài)載氧體，即氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體中的02濃度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，進(jìn)行電動(dòng)三通閥組103?106的切換，使得燃?xì)庥缮隙碌倪M(jìn)入第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102，而空氣由下而上的進(jìn)入第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101。本實(shí)施例的CH4的體積百分比濃度設(shè)定值為5%，02的體積百分比濃度設(shè)定值為2%。
[0087]在對(duì)化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器進(jìn)行切換的同時(shí)，對(duì)氧化產(chǎn)物氣體管道112上的第五電動(dòng)三通閥107進(jìn)行切換，使氧化產(chǎn)物氣體經(jīng)由氧化產(chǎn)物氣體循環(huán)管道124和空氣風(fēng)機(jī)110通入剛剛完成了還原過程的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器中，經(jīng)過設(shè)定時(shí)間0.2分鐘后再將所述的電動(dòng)三通閥107切換回原來的位置。
[0088]第一供熱介質(zhì)進(jìn)入還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體換熱器113回收還原產(chǎn)物氣體的顯熱和水蒸氣冷凝熱后，進(jìn)入第一熱媒換熱器117回收熱媒攜帶的反應(yīng)熱;第二供熱介質(zhì)進(jìn)入氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體換熱器115回收氧化產(chǎn)物氣體的顯熱后，進(jìn)入第二熱媒換熱器120回收熱媒攜帶的反應(yīng)熱。
[0089]在啟動(dòng)前抽真空的基礎(chǔ)上，燃?xì)忮仩t系統(tǒng)啟動(dòng)之后，通過第一供熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥126調(diào)節(jié)第一供熱介質(zhì)的流量，使第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器101的殼程的壓力Pl維持在
0.1MPa以下;通過第二供熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)閥128調(diào)節(jié)第二供熱介質(zhì)的流量，使第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器102的殼程的壓力Ρ2維持在0.1MPa以下。
[0090]參見圖2，在圖1的實(shí)施例的基礎(chǔ)上。還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道111上設(shè)置有二氧化碳?jí)嚎s機(jī)200、二氧化碳冷凝器201和液體二氧化碳與不凝氣體的氣液分離器202，用來壓縮、液化和回收還原反應(yīng)產(chǎn)物C02。本實(shí)施例采用的載氧體116為銅鎳鐵基三元載氧體。
[0091]以上所述，僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.燃?xì)忮仩t系統(tǒng)，其特征在于，包括: 化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，所述化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器內(nèi)具有燃燒室和熱媒室，所述燃燒室內(nèi)充填有載氧體，所述熱媒室用于容納與燃燒室進(jìn)行熱交換的熱媒，所述熱媒室連接有熱媒循環(huán)管道，所述熱媒循環(huán)管道將熱媒室內(nèi)的熱媒輸出與供熱介質(zhì)換熱后回流至熱媒室； 燃?xì)夤艿?，與化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器連接，用于將燃?xì)廨斎牖瘜W(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的燃燒室內(nèi)與氧化態(tài)的載氧體進(jìn)行反應(yīng)，燃?xì)夥磻?yīng)后生成二氧化碳和水，氧化態(tài)的載氧體通過還原反應(yīng)生成還原態(tài)的載氧體，熱媒室內(nèi)的熱媒吸收反應(yīng)產(chǎn)生的熱； 空氣管道，與化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器連接，用于將空氣輸入化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的燃燒室內(nèi)與還原態(tài)的載氧體進(jìn)行反應(yīng)，還原態(tài)的載氧體通過氧化反應(yīng)生成氧化態(tài)的載氧體； 還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道，與化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和空氣管道連接，用于將燃?xì)夤艿垒斎氲娜細(xì)馀c氧化態(tài)載氧體反應(yīng)生成的還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體輸送至空氣管道，與空氣混合，空氣將還原態(tài)的載氧體氧化為氧化態(tài)的載氧體的同時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物中殘余的燃?xì)鈱⒀趸瘧B(tài)的載氧體還原為還原態(tài)的載氧體； 氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道，與化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器連接，用于將空氣管道輸入的氣體與還原態(tài)載氧體反應(yīng)生成的氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體輸出； 其中，所述化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器包括第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，所述第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的熱媒循環(huán)管道內(nèi)循環(huán)的熱媒通過第一熱媒換熱器與第一供熱介質(zhì)管道內(nèi)的供熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換，所述第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的熱媒循環(huán)管道內(nèi)循環(huán)的熱媒通過第二熱媒換熱器與第二供熱介質(zhì)管道內(nèi)的供熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換，當(dāng)燃?xì)夤艿老虻谝换瘜W(xué)鏈燃燒反應(yīng)器內(nèi)輸入燃?xì)馐馆d氧體進(jìn)行還原反應(yīng)時(shí)，空氣管道向第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器內(nèi)輸入空氣使載氧體進(jìn)行氧化反應(yīng)，如此，第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器中的載氧體反復(fù)交替進(jìn)行氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)忮仩t系統(tǒng)，其特征在于，所述燃?xì)夤艿腊ㄈ細(xì)夤芨删€和燃?xì)夤苤Ь€，所述燃?xì)夤芨删€通過第一電動(dòng)三通閥與兩個(gè)燃?xì)夤苤Ь€連接，其中一個(gè)燃?xì)夤苤Ь€連接第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，另一個(gè)燃?xì)夤苤Ь€連接第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，所述第一電動(dòng)三通閥控制所述燃?xì)夤艿缹⑷細(xì)廨斔椭恋谝换瘜W(xué)鏈燃燒反應(yīng)器或第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器； 所述空氣管道包括空氣管道支線和空氣管道干線，所述空氣管道干線通過第二電動(dòng)三通閥連接兩個(gè)空氣管道支線，其中一個(gè)空氣管道支線連接第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，另一個(gè)空氣管道支線連接第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，所述第二電動(dòng)三通閥控制所述空氣管道與第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器或第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器導(dǎo)通； 所述還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道包括還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道支線和還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道干線，所述還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道干線通過第三電動(dòng)三通閥連接兩個(gè)還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道支線，其中一個(gè)還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道支線連接第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，另一個(gè)還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道支線連接第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，所述第三電動(dòng)三通閥控制所述還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道與第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器或第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器導(dǎo)通； 所述氧化產(chǎn)物氣體排出管道包括氧化產(chǎn)物氣體排出管道支線和氧化產(chǎn)物氣體排出管道干線，所述氧化產(chǎn)物氣體排出管道干線通過第四電動(dòng)三通閥連接兩個(gè)氧化產(chǎn)物氣體排出管道支線，其中一個(gè)氧化產(chǎn)物氣體排出管道支線連接第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，另一個(gè)氧化產(chǎn)物氣體排出管道支線連接第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，所述第四電動(dòng)三通閥控制所述氧化產(chǎn)物氣體排出管道與第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器或第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器導(dǎo)通。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)忮仩t系統(tǒng)，其特征在于，還包括氧化產(chǎn)物氣體循環(huán)管道，所述氧化產(chǎn)物氣體循環(huán)管道連接氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道和空氣管道，當(dāng)?shù)谝换瘜W(xué)鏈燃燒反應(yīng)器或第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器由通入燃?xì)馇袚Q為通入空氣時(shí)，氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道和空氣管道通過氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體循環(huán)管道暫時(shí)連通，以將切換前化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器中未反應(yīng)的燃?xì)馔ㄟ^空氣管道隨空氣輸入第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器或第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器與載氧體進(jìn)行反應(yīng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)忮仩t系統(tǒng)，其特征在于，所述的氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道通過第五電動(dòng)三通閥與氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體循環(huán)管道相連接，通過第五電動(dòng)三通閥將所述氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出或輸送至空氣管道。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)忮仩t系統(tǒng)，其特征在于，所述的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器為管殼式反應(yīng)器，化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的管程中充填有載氧體，化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的殼程用于容納熱媒。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)忮仩t系統(tǒng)，其特征在于，所述的還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道上設(shè)有還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體換熱器、氣水分離器以及CH4濃度傳感器，第一供熱介質(zhì)管道內(nèi)的供熱介質(zhì)先通過還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體換熱器與所述的還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道內(nèi)的還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體進(jìn)行熱交換，然后再通過第一熱媒換熱器與第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的熱媒進(jìn)行熱交換。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)忮仩t系統(tǒng)，其特征在于，所述的還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道上還設(shè)置有二氧化碳?jí)嚎s機(jī)、二氧化碳冷凝器和液體二氧化碳與不凝氣體的氣液分離器，對(duì)還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體中的二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行液化分離，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的收集。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)忮仩t系統(tǒng)，其特征在于，所述氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道上設(shè)有氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體換熱器和O2濃度傳感器，第二供熱介質(zhì)管道內(nèi)的供熱介質(zhì)先通過氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體換熱器與所述的氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道內(nèi)的氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體進(jìn)行熱交換，然后再通過第二熱媒換熱器與第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的熱媒進(jìn)行熱交換。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)忮仩t系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的熱媒室還分別連接有壓力傳感器，所述第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的熱媒室分別連接抽真空管道，所述抽真空管道上設(shè)置有真空截止閥和真空栗。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)忮仩t系統(tǒng)，其特征在于，所述的載氧體為銅基載氧體或者以銅基載氧體為主成分的多元載氧體。
【文檔編號(hào)】F22B31/00GK205655273SQ201620297205
【公開日】2016年10月19日
【申請(qǐng)日】2016年4月11日 公開號(hào)201620297205.5, CN 201620297205, CN 205655273 U, CN 205655273U, CN-U-205655273, CN201620297205, CN201620297205.5, CN205655273 U, CN205655273U
【發(fā)明人】蘇慶泉, 車立新, 郝彥瓊, 武永健
【申請(qǐng)人】北京科技大學(xué), 北京市燃?xì)饧瘓F(tuán)有限責(zé)任公司