本發(fā)明涉及能源與環(huán)境的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種放散煤氣的化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)及其運(yùn)行方法。

背景技術(shù)：

在鋼鐵、石化等工業(yè)領(lǐng)域，存在不少排放含有可燃成分的氣體的情況，例如在鋼鐵行業(yè)就存在放散轉(zhuǎn)爐煤氣的情況，轉(zhuǎn)爐放散煤氣的有效利用關(guān)乎鋼鐵企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境責(zé)任。可是，轉(zhuǎn)爐煤氣的放散或者利用過(guò)程存在幾個(gè)問(wèn)題：1.煤氣因成分不達(dá)標(biāo)(CO％≤35％，O₂％≥2％)而點(diǎn)火放散或者直接放散的情況普遍存在，由此帶來(lái)的能源浪費(fèi)以及造成的大氣污染不可小覷；2.為了降低轉(zhuǎn)爐煤氣放散時(shí)的安全隱患而設(shè)置的吹掃和點(diǎn)火系統(tǒng)需額外消耗大量蒸汽(或N₂)和助燃燃料；3.轉(zhuǎn)爐煤氣中CO與CO₂的含量之和可高達(dá)90％，具有碳富集的天然優(yōu)勢(shì)，然而常規(guī)燃燒方式由于將助燃空氣與煤氣直接混合，使得煙氣中的CO₂被大量N₂沖淡，從而失去碳富集的優(yōu)勢(shì)，使得CO₂的捕集變得困難；4.基于傳統(tǒng)燃燒方式的放散煤氣燃燒會(huì)產(chǎn)生NO_X；5.轉(zhuǎn)爐煤氣放散的間歇性與用能過(guò)程所需的連續(xù)性之間存在矛盾。

如圖1所示，是現(xiàn)有技術(shù)中轉(zhuǎn)爐煤氣處理系統(tǒng)示意圖。從轉(zhuǎn)爐101出來(lái)的轉(zhuǎn)爐煤氣經(jīng)余熱回收單元102進(jìn)行熱回收后，進(jìn)一步通過(guò)除塵單元103精除塵，通過(guò)煤氣成分分析儀104測(cè)定轉(zhuǎn)爐煤氣成分，若煤氣成分達(dá)標(biāo)(如，CO％≥35％，O₂％＜2％)，則三通閥105回收側(cè)打開(kāi)，放散側(cè)關(guān)閉，轉(zhuǎn)爐煤氣送入煤氣柜，若煤氣不達(dá)標(biāo)，則三通閥105放散側(cè)打開(kāi)，回收側(cè)關(guān)閉，將轉(zhuǎn)爐放散煤氣送入放散塔106點(diǎn)火放散或者直接放散。可見(jiàn)，現(xiàn)有的轉(zhuǎn)爐放散煤氣處理方法存在著能源浪費(fèi)和環(huán)節(jié)污染的雙重問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種放散煤氣的化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)及其運(yùn)行方法，主要目的是通過(guò)采用化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)來(lái)處理放散煤氣，以實(shí)現(xiàn)放散煤氣的有效利用，從而節(jié)約能源并減少環(huán)境污染。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明主要提供如下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供了一種放散煤氣的化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)，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)部依次形成配氣室、用于容納熱媒的熱媒室和集氣室，所述熱媒室內(nèi)設(shè)有至少兩個(gè)充填有載氧體的反應(yīng)管，所述的熱媒為導(dǎo)熱油，所述的載氧體的活性成分為銅或以銅為主，所述反應(yīng)管的一端連通配氣室，另一端連通集氣室；

反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道，與化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的配氣室連接，用于將放散煤氣或者空氣作為反應(yīng)氣體導(dǎo)入化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器內(nèi)；

放散煤氣管道，與反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道連接，所述放散煤氣管道上設(shè)有第一電磁閥，所述放散煤氣管道將放散煤氣作為反應(yīng)氣體輸入反氣體導(dǎo)入管道；

空氣管道，與反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道連接，所述空氣管道上設(shè)有空氣風(fēng)機(jī)和第二電磁閥，所述空氣管道將空氣作為反應(yīng)氣體輸入所述反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道；

反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道，與化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的集氣室連接，所述反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道用于將反應(yīng)氣體與載氧體反應(yīng)后得到的反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出；

熱媒導(dǎo)入管道，連接所述熱媒室，所述熱媒導(dǎo)入管道將熱媒輸入所述熱媒室內(nèi)進(jìn)行熱交換；

熱媒導(dǎo)出管道，連接所述熱媒室，換熱后的熱媒通過(guò)所述熱媒導(dǎo)出管道從所述熱媒室導(dǎo)出；

蒸汽發(fā)生器，所述蒸汽發(fā)生器的熱流體側(cè)的入口與所述熱媒導(dǎo)出管道連接，蒸汽發(fā)生器的熱流體側(cè)的出口與熱媒導(dǎo)入管道連接，熱媒導(dǎo)入管道上設(shè)有熱媒循環(huán)泵，熱媒導(dǎo)出管道上設(shè)有第三溫度傳感器，蒸汽發(fā)生器的冷流體側(cè)的入口連接冷凝水管道，冷凝水管道上設(shè)有冷凝水輸送泵，蒸汽發(fā)生器的冷流體側(cè)的出口連接蒸汽排出管道；其中

放散煤氣和空氣交替作為反應(yīng)氣體通過(guò)反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道輸入配氣室，反應(yīng)氣體通過(guò)配氣室分配進(jìn)入至少兩個(gè)反應(yīng)管內(nèi)與載氧體反應(yīng)，反應(yīng)氣體與載氧體反應(yīng)后產(chǎn)生的反應(yīng)產(chǎn)物氣體匯集到集氣室后通過(guò)所述反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道導(dǎo)出；其中氧化態(tài)的載氧體與放散煤氣進(jìn)行還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為還原態(tài)載氧體，并釋放熱量，還原態(tài)的載氧體與空氣進(jìn)行氧化再生反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氧化態(tài)載氧體，并釋放熱量；

熱媒室內(nèi)的熱媒吸收反應(yīng)氣體與載氧體反應(yīng)產(chǎn)生的熱量后通過(guò)熱媒導(dǎo)出管道輸送至蒸汽發(fā)生器熱流體側(cè)，所述熱媒通過(guò)蒸汽發(fā)生器釋放熱量后由熱媒導(dǎo)入管道輸送至熱媒室內(nèi)，流經(jīng)蒸汽發(fā)生器冷流體側(cè)的冷凝水吸收熱媒的熱量后向外供熱。

作為優(yōu)選，所述熱媒導(dǎo)入管道上還設(shè)有膨脹罐和第二溫度傳感器。

作為優(yōu)選，還包括氣體換熱器，用于反應(yīng)氣體與反應(yīng)產(chǎn)物氣體的換熱，所述氣體換熱器的冷流體側(cè)接入所述的反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道，所述氣體換熱器的熱流體側(cè)接入反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道。

作為優(yōu)選，還包括充填有蓄熱體的蓄熱器，所述蓄熱器包括第一蓄熱器和第二蓄熱器；其中

所述第一蓄熱器和第二蓄熱器并聯(lián)接入反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道，并設(shè)置閥門(mén)控制反應(yīng)氣體輸入所述第一蓄熱器或第二蓄熱器后輸入化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器；

所述第一蓄熱器和第二蓄熱器并聯(lián)接入反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道，并設(shè)置閥門(mén)控制化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生的反應(yīng)產(chǎn)物氣體輸入所述第一蓄熱器或第二蓄熱器后排放；

其中，反應(yīng)氣體輸入第一蓄熱器和第二蓄熱器中的一個(gè)，反應(yīng)產(chǎn)物氣體輸入第一蓄熱器和第二蓄熱器中的另一個(gè)，所述反應(yīng)氣體在蓄熱器中的流動(dòng)方向與反應(yīng)產(chǎn)物氣體在蓄熱器中的流動(dòng)方向相反；放散煤氣作為反應(yīng)氣體輸入第一蓄熱器和第二蓄熱器中的一個(gè)，空氣作為反應(yīng)氣體輸入第一蓄熱器和第二蓄熱器中的另一個(gè)。

作為優(yōu)選，所述反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道包括上游反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道和下游反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道，所述上游反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道的一端與放散煤氣管道和空氣管道分別連接，所述上游反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道的另一端通過(guò)第二電動(dòng)三通閥分別連接第一蓄熱器的第一端和第二蓄熱器的第一端，所述下游反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道的一端與化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器連接，所述下游反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道的另一端通過(guò)第四電動(dòng)三通閥分別連接第一蓄熱器的第二端和第二蓄熱器的第二端；

所述反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道包括上游反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道和下游反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道，所述上游反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道的一端與與化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器連接，所述上游反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道的另一端通過(guò)第一電動(dòng)三通閥分別連接第一蓄熱器的第二端和第二蓄熱器的第二端，所述下游反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道的一端通過(guò)第三電動(dòng)三通閥分別連接第一蓄熱器的第一端和第二蓄熱器的第一端。

作為優(yōu)選，所述的下游反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道上設(shè)有第一溫度傳感器。

作為優(yōu)選，還包括反應(yīng)產(chǎn)物氣體循環(huán)管道，所述反應(yīng)產(chǎn)物氣體循環(huán)管道的一端與反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道連接，反應(yīng)產(chǎn)物氣體循環(huán)管道的另一端與所述空氣風(fēng)機(jī)入口一側(cè)的空氣管道連接，反應(yīng)產(chǎn)物氣體循環(huán)管道上設(shè)有電磁閥，所述反應(yīng)產(chǎn)物氣體循環(huán)管道將部分反應(yīng)產(chǎn)物氣體輸送至空氣管道內(nèi)稀釋空氣中的氧氣含量。

另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種上述放散煤氣的化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)的運(yùn)行方法，包括如下環(huán)節(jié)：

氧化態(tài)載氧體的還原環(huán)節(jié)，當(dāng)進(jìn)行煤氣放散時(shí)，將煤氣作為反應(yīng)氣體輸入化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器與氧化態(tài)載氧體進(jìn)行還原反應(yīng)，氧化態(tài)載氧體轉(zhuǎn)化為還原態(tài)載氧體，并產(chǎn)生熱量，還原反應(yīng)生成的反應(yīng)產(chǎn)物氣體通過(guò)反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道導(dǎo)出；

還原態(tài)載氧體的氧化再生環(huán)節(jié)，當(dāng)煤氣放散結(jié)束時(shí)，將空氣作為反應(yīng)氣體通入所述的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器與還原態(tài)載氧體進(jìn)行氧化再生反應(yīng)，還原態(tài)載氧體轉(zhuǎn)化為氧化態(tài)載氧體，并產(chǎn)生熱量，氧化反應(yīng)生成的反應(yīng)產(chǎn)物氣體通過(guò)反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道導(dǎo)出；

熱回收環(huán)節(jié)，熱媒通過(guò)熱媒導(dǎo)入管道導(dǎo)入所述的熱媒室，熱媒吸收反應(yīng)管內(nèi)的載氧體和反應(yīng)氣體反應(yīng)產(chǎn)生的熱量后，通過(guò)熱媒導(dǎo)出管道導(dǎo)出；

供熱環(huán)節(jié)，吸收了熱量的熱媒通過(guò)熱媒導(dǎo)出管道輸入蒸汽發(fā)生器的熱流體側(cè)與冷流體側(cè)換熱，以向外供熱，釋放了熱量的熱媒通過(guò)熱媒導(dǎo)入管道輸送回?zé)崦绞摇?/p>

作為優(yōu)選，還包括反應(yīng)產(chǎn)物氣體熱回收環(huán)節(jié)，作為反應(yīng)氣體的放散煤氣或者空氣吸收反應(yīng)產(chǎn)物氣體攜帶的熱量后輸入化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器。

作為優(yōu)選，所述反應(yīng)產(chǎn)物氣體熱回收環(huán)節(jié)如下：反應(yīng)氣體通過(guò)氣體換熱器吸收所述反應(yīng)產(chǎn)物氣體攜帶的熱量。

作為優(yōu)選，所述反應(yīng)產(chǎn)物氣體熱回收環(huán)節(jié)如下：當(dāng)進(jìn)行煤氣放散時(shí)，放散煤氣作為反應(yīng)氣體導(dǎo)入第二蓄熱器，放散煤氣被第二蓄熱器內(nèi)的蓄熱體加熱后通入所述的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器與氧化態(tài)載氧體進(jìn)行還原反應(yīng)，生成的反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)入第一蓄熱器，第一蓄熱器內(nèi)蓄熱體吸收反應(yīng)產(chǎn)物氣體攜帶的熱量進(jìn)行蓄熱；

當(dāng)煤氣放散結(jié)束時(shí)，空氣作為反應(yīng)氣體導(dǎo)入所述的第一蓄熱器，空氣被第一蓄熱器內(nèi)的蓄熱體加熱后通入所述的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器與還原態(tài)載氧體進(jìn)行氧化再生反應(yīng)，生成的反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)入第二蓄熱器，第二蓄熱器內(nèi)的蓄熱體吸收反應(yīng)產(chǎn)物氣體攜帶的熱量進(jìn)行蓄熱。

作為優(yōu)選，所述反應(yīng)產(chǎn)物氣體熱回收環(huán)節(jié)，當(dāng)所述的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器通入放散煤氣作為反應(yīng)氣體時(shí)，控制熱媒在化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的熱媒室和蒸汽發(fā)生器之間的循環(huán)，使熱媒輸入蒸汽發(fā)生器之前的的溫度穩(wěn)定在第三溫度設(shè)定值附近，而當(dāng)化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器通入空氣作為反應(yīng)氣體時(shí)，通過(guò)控制熱媒在化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的熱媒室和蒸汽發(fā)生器之間的循環(huán)，使熱媒輸入蒸汽發(fā)生器之前的溫度穩(wěn)定在第四溫度設(shè)定值附近。

作為優(yōu)選，所述的第四溫度設(shè)定值低于第三溫度設(shè)定值，使得載氧體作為蓄熱體在通入空氣時(shí)段降溫而釋熱，在通入放散煤氣時(shí)段升溫而蓄熱，從而使通入空氣時(shí)段的導(dǎo)熱油的加熱功率大于氧化再生反應(yīng)的放熱功率，而通入放散煤氣時(shí)段的導(dǎo)熱油的加熱功率小于還原反應(yīng)的放熱功率。

作為優(yōu)選，第三溫度設(shè)定值取值范圍為260～320℃，第四溫度設(shè)定值取值為240～310℃，第四溫度設(shè)定值低于第三溫度設(shè)定值10～50℃。

作為優(yōu)選，當(dāng)從第一蓄熱器或第二蓄熱器中輸出的反應(yīng)產(chǎn)物氣體的溫度高于第一溫度設(shè)定值時(shí)，使反應(yīng)氣體與反應(yīng)產(chǎn)物氣體輸入的蓄熱器互換。

作為優(yōu)選，所述的第一溫度設(shè)定值為120～170℃。

作為優(yōu)選，通過(guò)控制冷凝水流經(jīng)蒸汽發(fā)生器冷流體側(cè)的單位時(shí)間內(nèi)的流量，使輸出蒸汽發(fā)生器的熱媒的溫度穩(wěn)定在第二溫度設(shè)定值附近。

作為優(yōu)選，所述第二溫度設(shè)定值的取值范圍為230～290℃。

作為優(yōu)選，將部分反應(yīng)產(chǎn)物氣體或其他惰性氣體與空氣混合，降低氧氣在輸入化學(xué)燃燒鏈反應(yīng)器的氣體總量中的百分含量，提高在通入空氣時(shí)段對(duì)蓄熱器的熱量攜帶能力。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

本發(fā)明實(shí)施例的放散煤氣的化學(xué)燃燒鏈系統(tǒng)將化學(xué)鏈燃燒技術(shù)應(yīng)用于放散煤氣的處理，可以安全高效且清潔的利用放散煤氣的能量，同時(shí)解決放散煤氣的直接排放帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題。還有，通過(guò)采用還原反應(yīng)與氧化再生反應(yīng)均放熱的Cu作為載氧體的活性成分或主要活性成分，并利用載氧體所具有的蓄熱作用，解決了煤氣的間歇性排放與對(duì)供能的連續(xù)性和平穩(wěn)性的要求之間的矛盾，建立了基于轉(zhuǎn)爐放散煤氣利用的連續(xù)供能系統(tǒng)。因此，本發(fā)明具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有的煉鋼廠轉(zhuǎn)爐煤氣回收與放散系統(tǒng)的示意圖。

圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施例提供的一種放散煤氣的化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖3是本發(fā)明的第二實(shí)施例提供的一種放散煤氣的化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖4是本發(fā)明的第三實(shí)施例提供的一種放散煤氣的化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖5是本發(fā)明的第四實(shí)施例提供的一種放散煤氣的化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖6是本發(fā)明的實(shí)施例提供的一種放散煤氣的化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)接入轉(zhuǎn)爐的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。在下述說(shuō)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。

圖2至圖5是本發(fā)明不同實(shí)施例提供的放散煤氣的化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，圖6是本發(fā)明的實(shí)施例提供的一種放散煤氣化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)接入轉(zhuǎn)爐的結(jié)構(gòu)圖。參見(jiàn)圖1至圖6，放散煤氣的化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)，包括：

化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器1，化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器1內(nèi)部依次形成配氣室110、用于容納熱媒的熱媒室130和集氣室120，熱媒室130內(nèi)設(shè)有至少兩個(gè)充填有載氧體3的反應(yīng)管2，反應(yīng)管2的一端連通配氣室110，另一端連通集氣室120；

反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道4，與化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器1的配氣室110連接，用于將放散煤氣或者空氣作為反應(yīng)氣體導(dǎo)入化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器1內(nèi)；

放散煤氣管道21，與反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道4連接，放散煤氣管道21上設(shè)有第一電磁閥22，放散煤氣管道21將放散煤氣作為反應(yīng)氣體輸入反氣體導(dǎo)入管道4；

空氣管道23，與反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道4連接，空氣管道23上設(shè)有空氣風(fēng)機(jī)26和第二電磁閥24，空氣管道23將空氣作為反應(yīng)氣體輸入反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道4；

反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道5，與化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器1的集氣室120連接，反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道5用于將反應(yīng)氣體與載氧體反應(yīng)后得到的反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出；

熱媒導(dǎo)入管道42，連接熱媒室130，熱媒導(dǎo)入管道42將熱媒輸入熱媒室130內(nèi)進(jìn)行熱交換；

熱媒導(dǎo)出管道43，連接熱媒室130，換熱后的熱媒通過(guò)熱媒導(dǎo)出管道43從熱媒室導(dǎo)出；

蒸汽發(fā)生器44，蒸汽發(fā)生器44的熱流體側(cè)的入口與熱媒導(dǎo)出管道43連接，蒸汽發(fā)生器44的熱流體側(cè)的出口與熱媒導(dǎo)入管道42連接，熱媒導(dǎo)入管道42上設(shè)有熱媒循環(huán)泵41，熱媒導(dǎo)出管道43上設(shè)有第三溫度傳感器50，蒸汽發(fā)生器44的冷流體側(cè)的入口連接冷凝水管道45，冷凝水管道45上設(shè)有冷凝水輸送泵47，蒸汽發(fā)生器44的冷流體側(cè)的出口連接蒸汽排出管道46；其中

放散煤氣和空氣交替作為反應(yīng)氣體通過(guò)反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道4輸入配氣室110，反應(yīng)氣體通過(guò)配氣室110分配進(jìn)入至少兩個(gè)反應(yīng)管2內(nèi)與載氧體3反應(yīng)，反應(yīng)氣體與載氧體3反應(yīng)后產(chǎn)生的反應(yīng)產(chǎn)物氣體匯集到集氣室120后通過(guò)反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道5導(dǎo)出；其中氧化態(tài)的載氧體與放散煤氣進(jìn)行還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為還原態(tài)載氧體，并釋放熱量，還原態(tài)的載氧體與空氣進(jìn)行氧化再生反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氧化態(tài)載氧體，并釋放熱量；

熱媒室130內(nèi)的熱媒吸收反應(yīng)氣體與載氧體反應(yīng)產(chǎn)生的熱量后通過(guò)熱媒導(dǎo)出管道43輸送至蒸汽發(fā)生器44熱流體側(cè)，熱媒通過(guò)蒸汽發(fā)生器44釋放熱量后由熱媒導(dǎo)入管道42輸送至熱媒室130內(nèi)，流經(jīng)蒸汽發(fā)生器44冷流體側(cè)的冷凝水吸收熱媒的熱量后向外供熱。

本發(fā)明的放散煤氣的化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)將化學(xué)鏈燃燒技術(shù)應(yīng)用于放散煤氣的處理，可以安全高效且清潔的利用放散煤氣的能量，同時(shí)解決放散煤氣的直接排放帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題。本發(fā)明實(shí)施例中的熱媒為導(dǎo)熱油，載氧體的活性成分為銅或以銅為主，通過(guò)采用還原反應(yīng)與氧化再生反應(yīng)均放熱的Cu作為載氧體的主要活性成分，并利用載氧體所具有的蓄熱作用，解決了煤氣的間歇性排放與對(duì)供能的連續(xù)性和平穩(wěn)性的要求之間的矛盾，建立了基于轉(zhuǎn)爐放散煤氣利用的連續(xù)供能系統(tǒng)。因此，本發(fā)明具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益。本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)中，反應(yīng)氣體先輸入到配氣室110，通過(guò)配氣室110可以將反應(yīng)氣體均分配至設(shè)于熱媒室130內(nèi)的至少兩個(gè)反應(yīng)管2內(nèi)與載氧體進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)管2設(shè)于熱媒室130內(nèi)，被充滿熱媒室130的熱媒浸沒(méi)，反應(yīng)產(chǎn)生的熱量可以快速被熱媒吸收。反應(yīng)產(chǎn)生的反應(yīng)產(chǎn)物氣體匯集到集氣室120內(nèi)后由反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道5導(dǎo)出。

本發(fā)明實(shí)施例的載氧體的活性成分為銅或以銅為主。銅基載氧體反應(yīng)過(guò)程如下：

反應(yīng)(1)為銅基載氧體的還原反應(yīng)及350℃下的反應(yīng)熱，反應(yīng)(2)為銅基載氧體的氧化再生反應(yīng)及350℃下的反應(yīng)熱。

CuO+CO＝Cu+CO₂-31.1kcal/mol (1)

Cu+1/2O₂＝CuO-36.7kcal/mol (2)

由此可見(jiàn)，銅基載氧體的還原反應(yīng)和氧化再生反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，因而十分有利于實(shí)現(xiàn)在整個(gè)放散煤氣處理過(guò)程中的連續(xù)向外供熱。載氧體的活性成分以銅為主是指銅應(yīng)占活性成分的足夠比例以保證還原反應(yīng)和氧化再生反應(yīng)均能提供足夠的熱量。如銅占活性成分的質(zhì)量百分含量為50％以上，銅占活性成分的質(zhì)量百分含量具體可以是50％、55％、60％、70％、80％、90％或99％等。當(dāng)活性成分以銅為主時(shí)，載氧體可以為銅鐵基載氧體、銅鎳基載氧體或摻雜其他活性成分以銅為主要活性成分的載氧體。

本發(fā)明實(shí)施例中的熱媒可從現(xiàn)有的熱媒中進(jìn)行選擇，以滿足相關(guān)要求。本發(fā)明實(shí)施例給出的優(yōu)選熱媒為導(dǎo)熱油，但并不排除其他適當(dāng)?shù)臒崦?，在此不再一一贅述?/p>

作為上述實(shí)施例的優(yōu)選，熱媒導(dǎo)入管道42上還設(shè)有膨脹罐48和第二溫度傳感器40。設(shè)置膨脹罐48可以適應(yīng)由于溫度變化而引起的熱媒體積的變化，避免熱媒循環(huán)系統(tǒng)壓力過(guò)大。而設(shè)置第二溫度傳感器40可以及時(shí)獲知蒸汽發(fā)生器44熱流體側(cè)輸出的熱媒的溫度，并可據(jù)此對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。具體的調(diào)整方案請(qǐng)參考下面關(guān)于系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)施例部分。

作為上述實(shí)施例的優(yōu)選，還包括反應(yīng)產(chǎn)物氣體熱回收裝置，通過(guò)反應(yīng)產(chǎn)物氣體熱回收裝置使反應(yīng)氣體吸收反應(yīng)產(chǎn)物氣體攜帶的熱量，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的能量利用率。其中反應(yīng)產(chǎn)物氣體熱回收裝置可以采用任何形式。下面通過(guò)不同實(shí)施例對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物氣體熱回收裝置及其效果進(jìn)行說(shuō)明。

參見(jiàn)圖3，其中一個(gè)優(yōu)選，反應(yīng)產(chǎn)物氣體熱回收裝置為氣體換熱器50，用于反應(yīng)氣體與反應(yīng)產(chǎn)物氣體的換熱，氣體換熱器50的冷流體側(cè)接入的反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道4，氣體換熱器50的熱流體側(cè)接入反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道5。具體的接入方式如下，反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道4分為上游反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道410和下游反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道420，分別連接氣體換熱器50冷流體側(cè)的入口和出口。同樣，反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道5分為上游反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道510和下游反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道520，分別連接氣體換熱器50熱流體側(cè)的入口和出口。

參見(jiàn)圖4至圖6，作為另外一種選擇，反應(yīng)產(chǎn)物氣體熱回收裝置為充填有蓄熱體13的蓄熱器，蓄熱器包括第一蓄熱器11和第二蓄熱器12；其中

第一蓄熱器11和第二蓄熱器12并聯(lián)接入反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道4，并設(shè)置閥門(mén)控制反應(yīng)氣體輸入第一蓄熱器11或第二蓄熱器12后輸入化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器1；

第一蓄熱器11和第二蓄熱器12并聯(lián)接入反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道5，并設(shè)置閥門(mén)控制化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器1內(nèi)產(chǎn)生的反應(yīng)產(chǎn)物氣體輸入第一蓄熱器11或第二蓄熱器12后排放；

其中，反應(yīng)氣體輸入第一蓄熱器11和第二蓄熱器12中的一個(gè)，反應(yīng)產(chǎn)物氣體輸入第一蓄熱器11和第二蓄熱器12中的另一個(gè)，反應(yīng)氣體在蓄熱器(第一蓄熱器11和第二蓄熱器12)中的流動(dòng)方向與反應(yīng)產(chǎn)物氣體在蓄熱器(第一蓄熱器11和第二蓄熱器12)中的流動(dòng)方向相反(參見(jiàn)附圖，按照?qǐng)D中的上下方位，反應(yīng)產(chǎn)物氣體自上而下流經(jīng)蓄熱器，而反應(yīng)氣體自下而上流經(jīng)蓄熱器)；放散煤氣作為反應(yīng)氣體輸入第一蓄熱器11和第二蓄熱器12中的一個(gè)，空氣作為反應(yīng)氣體輸入第一蓄熱器11和第二蓄熱器12中的另一個(gè)。

蓄熱器內(nèi)蓄熱體吸收反應(yīng)產(chǎn)物氣體攜帶的熱量進(jìn)行蓄熱，而反應(yīng)氣體吸收蓄熱體的熱量，蓄熱體進(jìn)行放熱。通過(guò)反應(yīng)氣體與反應(yīng)產(chǎn)物氣體在第一蓄熱器11和第二蓄熱器12之間交替互換(即反應(yīng)氣體輸入第一蓄熱器11，則反應(yīng)產(chǎn)物氣體輸入第二蓄熱器12，而反應(yīng)氣體輸入第二蓄熱器12，則反應(yīng)產(chǎn)物氣體輸入第一蓄熱器11)實(shí)現(xiàn)反應(yīng)產(chǎn)物氣體熱的回收，提高系統(tǒng)的能量利用率。具體的蓄熱體可以從現(xiàn)有技術(shù)中選取，在此不再贅述。

具體的連接及閥門(mén)的設(shè)置可以有多種選擇，如采用三通閥或相應(yīng)管道上設(shè)置單獨(dú)的閥門(mén)，下面以采用電動(dòng)三通閥為例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖4至圖6，反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道4包括上游反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道410和下游反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道420，上游反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道410的一端與放散煤氣管道21和空氣管道23分別連接，上游反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道410的另一端通過(guò)第二電動(dòng)三通閥25分別連接第一蓄熱器11的第一端和第二蓄熱器12的第一端，下游反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道420的一端與化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器1連接，下游反應(yīng)氣體導(dǎo)入管道420的另一端通過(guò)第四電動(dòng)三通閥27分別連接第一蓄熱器11的第二端和第二蓄熱器12的第二端；

反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道5包括上游反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道510和下游反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道520，上游反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道510的一端與與化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器1連接，上游反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道510的另一端通過(guò)第一電動(dòng)三通閥6分別連接第一蓄熱器11的第二端和第二蓄熱器12的第二端，下游反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道520的一端通過(guò)第三電動(dòng)三通閥14分別連接第一蓄熱器11的第一端和第二蓄熱器12的第一端。

本實(shí)施例通過(guò)電動(dòng)三通閥的不同導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)反應(yīng)氣體與反應(yīng)產(chǎn)物氣體在第一蓄熱器11和第二蓄熱器12之間交互切換。當(dāng)然，也可通過(guò)設(shè)置單一閥門(mén)實(shí)現(xiàn)，如在連接第一蓄熱器11和第二蓄熱器12的各支路上分別設(shè)置閥門(mén)也可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)氣體與反應(yīng)產(chǎn)物氣體在第一蓄熱器11和第二蓄熱器12之間交互切換，在此不再贅述。

作為上述實(shí)施例的優(yōu)選，下游反應(yīng)產(chǎn)物氣體排出管道520上設(shè)有第一溫度傳感器20。通過(guò)第一溫度傳感器20可及時(shí)獲得由蓄熱器輸出的反應(yīng)產(chǎn)物氣體的溫度，并可據(jù)此對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。具體的調(diào)整方案請(qǐng)參考下面關(guān)于系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)施例部分。

作為上述實(shí)施例的優(yōu)選，參見(jiàn)圖4至圖6，還包括反應(yīng)產(chǎn)物氣體循環(huán)管道16，反應(yīng)產(chǎn)物氣體循環(huán)管道16的一端與反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道5連接，反應(yīng)產(chǎn)物氣體循環(huán)管道16的另一端與空氣風(fēng)機(jī)26入口一側(cè)的空氣管道23連接，反應(yīng)產(chǎn)物氣體循環(huán)管道16上設(shè)有電磁閥17，反應(yīng)產(chǎn)物氣體循環(huán)管道16將部分反應(yīng)產(chǎn)物氣體輸送至空氣管道23內(nèi)稀釋空氣中的氧氣含量。參照?qǐng)D4至圖6，以及上面的描述，也可在圖2及圖3所示的實(shí)施例的基礎(chǔ)上增加反應(yīng)產(chǎn)物氣體循環(huán)管道16，具體不再贅述。由于反應(yīng)產(chǎn)物氣體基本不含有與載氧體反應(yīng)的成分，因此在同樣流量的情況下，輸入化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器1的空氣中的氧氣含量降低，需要更多氣體量使載氧體進(jìn)行相應(yīng)反應(yīng)，從而增加了載氧體氧化再生反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間，使載氧體氧化更加均勻，并能夠適應(yīng)煤氣放散特點(diǎn)，使得載氧體的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)能夠連續(xù)，保證了向外持續(xù)供熱。另外，在設(shè)置蓄熱器的情況下，增加的流量可以更多攜帶蓄熱體的熱量。

本發(fā)明實(shí)施例的放散煤氣的化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)可直接接入現(xiàn)有的產(chǎn)生放散煤氣的設(shè)備中，使放散煤氣得到利用。參見(jiàn)圖6，本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)可直接用于如圖1所示的轉(zhuǎn)爐設(shè)備中，可取代放散塔106，直接與轉(zhuǎn)爐煤氣放散管道連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)放散煤氣的利用。

另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種上述實(shí)施例的放散煤氣的化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)的運(yùn)行方法，結(jié)合圖2至圖6及上面關(guān)于放散煤氣的化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)的實(shí)施例的描述，本發(fā)明實(shí)施例的運(yùn)行方法包括如下環(huán)節(jié)：

氧化態(tài)載氧體的還原環(huán)節(jié)，當(dāng)進(jìn)行煤氣放散時(shí)，將煤氣作為反應(yīng)氣體輸入化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器與氧化態(tài)載氧體進(jìn)行還原反應(yīng)，氧化態(tài)載氧體轉(zhuǎn)化為還原態(tài)載氧體，并產(chǎn)生熱量，還原反應(yīng)生成的反應(yīng)產(chǎn)物氣體通過(guò)反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道導(dǎo)出；

還原態(tài)載氧體的氧化再生環(huán)節(jié)，當(dāng)煤氣放散結(jié)束時(shí)，將空氣作為反應(yīng)氣體通入所述的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器與還原態(tài)載氧體進(jìn)行氧化再生反應(yīng)，還原態(tài)載氧體轉(zhuǎn)化為氧化態(tài)載氧體，并產(chǎn)生熱量，氧化反應(yīng)生成的反應(yīng)產(chǎn)物氣體通過(guò)反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)出管道導(dǎo)出；

熱回收環(huán)節(jié)，熱媒通過(guò)熱媒導(dǎo)入管道導(dǎo)入所述的熱媒室，熱媒吸收反應(yīng)管內(nèi)的載氧體和反應(yīng)氣體反應(yīng)產(chǎn)生的熱量后，通過(guò)熱媒導(dǎo)出管道導(dǎo)出；

供熱環(huán)節(jié)，吸收了熱量的熱媒通過(guò)熱媒導(dǎo)出管道輸入蒸汽發(fā)生器的熱流體側(cè)與冷流體側(cè)換熱，以向外供熱，釋放了熱量的熱媒通過(guò)熱媒導(dǎo)入管道輸送回?zé)崦绞摇?/p>

作為上述實(shí)施例的優(yōu)選，還包括反應(yīng)產(chǎn)物氣體熱回收環(huán)節(jié)，作為反應(yīng)氣體的放散煤氣或者空氣吸收反應(yīng)產(chǎn)物氣體攜帶的熱量后輸入化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器。具體的回收環(huán)節(jié)結(jié)合附圖給出如下兩種實(shí)施例供選擇。

作為其中一個(gè)優(yōu)選，反應(yīng)產(chǎn)物氣體熱回收環(huán)節(jié)如下：反應(yīng)氣體通過(guò)氣體換熱器吸收所述反應(yīng)產(chǎn)物氣體攜帶的熱量。

作為另外一個(gè)優(yōu)選，反應(yīng)產(chǎn)物氣體熱回收環(huán)節(jié)如下：當(dāng)進(jìn)行煤氣放散時(shí)，放散煤氣作為反應(yīng)氣體導(dǎo)入第二蓄熱器，放散煤氣被第二蓄熱器內(nèi)的蓄熱體加熱后通入所述的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器與氧化態(tài)載氧體進(jìn)行還原反應(yīng)，生成的反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)入第一蓄熱器，第一蓄熱器內(nèi)蓄熱體吸收反應(yīng)產(chǎn)物氣體攜帶的熱量進(jìn)行蓄熱；

當(dāng)煤氣放散結(jié)束時(shí)，空氣作為反應(yīng)氣體導(dǎo)入所述的第一蓄熱器，空氣被第一蓄熱器內(nèi)的蓄熱體加熱后通入所述的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器與還原態(tài)載氧體進(jìn)行氧化再生反應(yīng)，生成的反應(yīng)產(chǎn)物氣體導(dǎo)入第二蓄熱器，第二蓄熱器內(nèi)的蓄熱體吸收反應(yīng)產(chǎn)物氣體攜帶的熱量進(jìn)行蓄熱。

作為上述實(shí)施例的優(yōu)選，反應(yīng)產(chǎn)物氣體熱回收環(huán)節(jié)中，當(dāng)化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器1通入放散煤氣作為反應(yīng)氣體時(shí)，控制熱媒在化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的熱媒室和蒸汽發(fā)生器之間的循環(huán)，使熱媒輸入蒸汽發(fā)生器之前的的溫度穩(wěn)定在第三溫度設(shè)定值附近，而當(dāng)化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器通入空氣作為反應(yīng)氣體時(shí)，通過(guò)控制熱媒在化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的熱媒室和蒸汽發(fā)生器之間的循環(huán)，使熱媒輸入蒸汽發(fā)生器之前的溫度穩(wěn)定在第四溫度設(shè)定值附近。第四溫度設(shè)定值低于第三溫度設(shè)定值，使得載氧體作為蓄熱體在通入空氣時(shí)段降溫而釋熱，在通入放散煤氣時(shí)段升溫而蓄熱，從而使通入空氣時(shí)段的導(dǎo)熱油的加熱功率大于氧化再生反應(yīng)的放熱功率，而通入放散煤氣時(shí)段的導(dǎo)熱油的加熱功率小于還原反應(yīng)的放熱功率。

作為上述實(shí)施例的優(yōu)選，第三溫度設(shè)定值取值范圍為260～320℃，第四溫度設(shè)定值取值為240～310℃，第四溫度設(shè)定值低于第三溫度設(shè)定值10～50℃。

作為上述實(shí)施例的優(yōu)選，當(dāng)從第一蓄熱器11或第二蓄熱器12中輸出的反應(yīng)產(chǎn)物氣體的溫度高于第一溫度設(shè)定值時(shí)，使反應(yīng)氣體與反應(yīng)產(chǎn)物氣體輸入的蓄熱器互換。如反應(yīng)氣體由導(dǎo)入第二蓄熱器變?yōu)閷?dǎo)入第一蓄熱器，而反應(yīng)產(chǎn)物氣體由導(dǎo)入第一蓄熱器變?yōu)閷?dǎo)入第二蓄熱器，此時(shí)第一蓄熱器進(jìn)行放熱而第二蓄熱器進(jìn)行蓄熱。第一溫度設(shè)定值為120～170℃。

作為上述實(shí)施例的優(yōu)選，通過(guò)控制冷凝水流經(jīng)蒸汽發(fā)生器冷流體側(cè)的單位時(shí)間內(nèi)的流量(通過(guò)控制冷凝水輸送泵47實(shí)現(xiàn))，使輸出蒸汽發(fā)生器的熱媒的溫度穩(wěn)定在第二溫度設(shè)定值附近。第二溫度設(shè)定值的取值范圍為230～290℃。

作為上述實(shí)施例的優(yōu)選，將部分反應(yīng)產(chǎn)物氣體或其他惰性氣體與空氣混合，降低氧氣在輸入化學(xué)燃燒鏈反應(yīng)器的氣體總量中的百分含量，提高在通入空氣時(shí)段對(duì)蓄熱器的熱量攜帶能力。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。