專利名稱：天然氣燃燒供熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及能源領(lǐng)域的燃燒技術(shù)，特別是涉及一種天然氣等碳?xì)浠衔锏娜紵嵯到y(tǒng)。
背景技術(shù)：
減少溫室氣體CO2的排放量成為全世界關(guān)注的焦點(diǎn)，CO2的減排可通過提高能源的轉(zhuǎn)化和利用效率，提高可再生能源的使用比例(如風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮艿?。但是，今后相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，化石原料仍將是主要的使用能源，如果通過從常規(guī)燃燒的煙氣中分離和捕集CO2，會(huì)消耗大量的能量，導(dǎo)致系統(tǒng)整體的能量效率明顯降低?；诖朔N情況，化學(xué)鏈燃燒(chemical-looping combustion, CLC)技術(shù)具有先天性的捕集CO2的功能,而且不需要額外的能量消耗，因而是實(shí)現(xiàn)原料高效潔凈利用的一個(gè)新技術(shù)，具有廣闊的發(fā)展前景。但目前的化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)多采用反應(yīng)溫度高達(dá)900°C以上的循環(huán)流化床，高溫下系統(tǒng)的密封性問題以及載氧體的燒結(jié)劣化與流動(dòng)磨損比較嚴(yán)重，導(dǎo)致使用壽命過短等問題，因而迄今仍未有 實(shí)際的應(yīng)用。減少化石燃料燃燒的CO2排放主要有兩個(gè)途徑一是提高能源利用效率、二是從燃燒煙氣中捕集CO2，并加以利用、貯留或封存。在CO2的脫除技術(shù)中，用氨水噴淋火電站鍋爐排煙煙氣來吸收CO2，不僅可以達(dá)到CO2減排的目的，還可以獲得優(yōu)質(zhì)化肥。但是，由于在高于60°C的環(huán)境溫度下碳酸氫銨會(huì)分解為氨氣、水和CO2，造成CO2重新返回大氣，故這種CO2減排方法的應(yīng)用還需進(jìn)一步研究。CO2的脫除技術(shù)還有CaO碳酸化-煅燒循環(huán)的CO2分離(CCR)技術(shù)、高分子膜脫除C02、02/C02循環(huán)燃燒技術(shù)等。但上述技術(shù)往往工業(yè)化實(shí)施成本較聞。有人提出了利用化學(xué)吸收法從火力發(fā)電廠的燃燒廢氣中分離回收二氧化碳的方案(請參照清原正高，從發(fā)電用鍋爐排氣中回收CO2的試驗(yàn)，能源.資源，能源.資源學(xué)會(huì)，1993年，第14卷，第I其，91-97頁)。根據(jù)這一方案，盡管隨條件的不同而不同，但二氧化碳的分離回收率能夠達(dá)到80%以上。然而，采用傳統(tǒng)的化學(xué)吸收法從燃燒煙氣中分離回收二氧化碳所需的能耗高達(dá)750 900kcal/kg-C02，因此分離回收的運(yùn)行成本非常高。而氣態(tài)二氧化碳的液化通常采用二級或者三級壓縮之后冷凝的工藝。由于該工藝中二氧化碳的壓縮是由壓縮機(jī)來進(jìn)行的，因而電耗比較大。綜上所述，傳統(tǒng)燃燒方式所排煙氣中的C02由于被大量的氮?dú)馑♂?，其濃度僅有8 15%，因而分離與回收的能耗與成本非常高。另一方面，在現(xiàn)有的化石燃料燃燒供熱系統(tǒng)，尤其是低壓蒸汽鍋爐或者熱水鍋爐中，具有很高品位的燃燒熱并沒有得到合理的梯度利用。如北方地區(qū)用于冬季集中供暖的燃?xì)鉄崴仩t系統(tǒng)，用1000°c以上的燃燒熱來獲取60 90°C的熱水，如此之高的能量品位并沒有得到有效的利用
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型的主要目的在干，克服現(xiàn)有的燃料燃燒供熱系統(tǒng)存在的缺陷，而提供一種新的天然氣燃燒供熱系統(tǒng)，所要解決的技術(shù)問題是大幅度降低化學(xué)鏈反應(yīng)所需的工作溫度，進(jìn)而并聯(lián)設(shè)置兩個(gè)化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)連續(xù)供熱并提高熱效率，同時(shí)對ニ氧化碳進(jìn)行濃縮和捕集，降低碳排放，從而更加適于實(shí)用。本實(shí)用新型的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本實(shí)用新型提出的ー種天然氣燃燒供熱系統(tǒng)包括天然氣燃燒裝置，其包括兩個(gè)并聯(lián)設(shè)置的第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器；以及ニ氧化碳捕集裝置，其連接于上述的天然氣燃燒裝置，接收第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器排放的ニ氧化碳。優(yōu)選的，前述的天然氣燃燒供熱系統(tǒng)，所述的天然氣燃燒裝置還包括重整反應(yīng)器，該重整反應(yīng)器通過第一閥門連接于所述第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器；所述的第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器通過第二閥門連接于ニ氧化碳捕集裝置，所述的第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器通過第三閥門連接于ニ氧化碳捕集裝置。優(yōu)選的，前述的天然氣燃燒供熱系統(tǒng)，所述的第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器與第二閥門·之間設(shè)有第一換熱器；所述的第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器與第三閥門之間設(shè)有第二換熱器；所述的重整反應(yīng)器與第一閥門之間設(shè)有第三換熱器。優(yōu)選的，前述的天然氣燃燒供熱系統(tǒng)，所述的ニ氧化碳捕集裝置包括ニ氧化碳吸收塔，通過第二閥門連接于所述的第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，通過第三閥門連接于所述的第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器；ニ氧化碳吸收液再生塔，連接于所述的ニ氧化碳吸收塔，所述的ニ氧化碳吸收塔還包括有再沸器，再沸器所需的熱源由第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和/或第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的反應(yīng)熱提供；水蒸氣冷凝換熱器，連接于所述的ニ氧化碳吸收液再生塔，第二氣液分離器，連接于所述的水蒸氣冷凝換熱器；以及ニ氧化碳儲(chǔ)罐，連接于所述的第二氣液分離器。優(yōu)選的，前述的天然氣燃燒供熱系統(tǒng)，所述的ニ氧化碳儲(chǔ)罐中還包括ニ氧化碳冷凝換熱器。優(yōu)選的，前述的天然氣燃燒供熱系統(tǒng)，所述的天然氣燃燒裝置還包括燃燒器，用于向重整反應(yīng)器提供熱量；所述的ニ氧化碳吸收塔的頂部的排氣ロ連接于該燃燒器。優(yōu)選的，前述的天然氣燃燒供熱系統(tǒng)，所述的ニ氧化碳捕集裝置還包括第二氣液分離器，設(shè)置于ニ氧化碳吸收塔與第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器連接的管道上。優(yōu)選的，前述的天然氣燃燒供熱系統(tǒng)，天然氣燃燒裝置還包括空氣輸入管道，該空氣輸入管道上設(shè)有第四閥門，該第四閥門分別連接于第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，用于將空氣輸送至第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器或者第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器。優(yōu)選的，前述的天然氣燃燒供熱系統(tǒng)，所述的第一閥門、第二閥門、第三閥門和第四閥門為三向切換閥門或者是由兩個(gè)或多個(gè)閥門組成的具有切換輸送方向的閥門組。優(yōu)選的，前述的天然氣燃燒供熱系統(tǒng)，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)器分別為內(nèi)置有換熱夾套的固定床反應(yīng)器。借由上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型天然氣燃燒供熱系統(tǒng)至少具有下列優(yōu)點(diǎn)[0024]本系統(tǒng)以天然氣等碳?xì)浠衔餅樵希湎冗M(jìn)行重整反應(yīng)產(chǎn)生氫氣和ー氧化碳，而該重整反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物具有極強(qiáng)的還原性，所以載氧體的還原反應(yīng)可以在300-500V的較低溫度下進(jìn)行，可避免載氧體的積碳和燒結(jié)，從而提高載氧體壽命。本系統(tǒng)的化學(xué)鏈反應(yīng)器為內(nèi)置有換熱夾套的固定床反應(yīng)器，不僅可以避免載氧體的流化磨損，還可以消除載氧體的局部過熱，從而提高載氧體壽命。本系統(tǒng)具有兩個(gè)并聯(lián)的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，這兩個(gè)反應(yīng)器可以交替進(jìn)行載氧體的氧化還原反應(yīng)，從而使整個(gè)系統(tǒng)可以連續(xù)供熱。本系統(tǒng)通過梯度利用高品位的天然氣燃燒熱即天然氣的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)的反應(yīng)熱來進(jìn)行ニ氧化碳捕集與增壓。在此，所述的反應(yīng)熱并沒有被用掉排走，而是轉(zhuǎn)化為雖品位顯著降低但溫度依然高于所需供熱溫度的水蒸氣冷凝熱在水蒸氣冷凝換熱器進(jìn)行回收，從而照樣可以實(shí)現(xiàn)對用戶供熱。即，可在供熱的同時(shí)實(shí)現(xiàn)ニ氧化碳的低能耗甚至是零能耗捕 集。通過在本實(shí)用新型中采用化學(xué)鏈燃燒方式，由于化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的反應(yīng)產(chǎn)物氣體的水蒸氣露點(diǎn)非常高，因而天然氣燃燒生成的水蒸氣的潛熱可得到基本完全的回收，從而可使高位熱值基準(zhǔn)的供熱效率達(dá)到90%以上，因而較傳統(tǒng)燃?xì)忮仩t的節(jié)能率可達(dá)10%以上；由于化學(xué)鏈燃燒過程在300-500°C的較低溫度下進(jìn)行，因而幾乎不產(chǎn)生熱カ型NOx，從而可顯著減少大氣污染物質(zhì)的排放；由于化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器供給吸收塔的反應(yīng)產(chǎn)物氣體的ニ氧化碳濃度很高，使得CO2化學(xué)吸收劑的轉(zhuǎn)化率極高，因而本實(shí)用新型化學(xué)吸收溶液再生過程可在高壓下進(jìn)行。即本實(shí)用新型可獲得增壓的CO2氣體，通過對增壓后CO2進(jìn)行冷凝，可同時(shí)提供液體CO2產(chǎn)品。由于本發(fā)明的ニ氧化碳增壓并非是采用電驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)來進(jìn)行的，因而耗電量不足常規(guī)液體CO2制備方法的30%，因此，經(jīng)濟(jì)效益顯著。上述說明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。

圖I是本實(shí)用新型的天然氣燃燒供熱系統(tǒng)的流程示意圖。
具體實(shí)施方式
為更進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效，
以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對依據(jù)本實(shí)用新型提出的天然氣燃燒供熱系統(tǒng)的具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。請參閱圖I所示，是本實(shí)用新型提出的天然氣燃燒供熱系統(tǒng)，其包括天然氣燃燒裝置A和ニ氧化碳捕集裝置B。所述燃料燃燒裝置A用于天然氣燃燒，其包括重整反應(yīng)器100、第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器200、第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器300和燃燒器800。所述ニ氧化碳捕集裝置B用于捕集并增壓產(chǎn)自天然氣燃燒裝置的ニ氧化碳，其包括第一氣液分離器40、ニ氧化碳吸收塔10、ニ氧化碳吸收液再生塔20、再沸器26、水蒸氣冷凝換熱器31、第二氣液分離器32和ニ氧化碳儲(chǔ)罐33。所述的重整反應(yīng)器100，用于對原料天然氣進(jìn)行重整反應(yīng)，其可以采用現(xiàn)有技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器200和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器300，內(nèi)裝有載氧體，用于進(jìn)行載氧體的還原反應(yīng)或者載氧體的氧化即再生反應(yīng)，較佳的采用內(nèi)置有換熱夾套201、換熱夾套301的固定床反應(yīng)器，化學(xué)鏈反應(yīng)熱通過換熱夾套提供給再沸器26或者直接提供給用戶。所述的載氧體優(yōu)選為氧化銅。所述的第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器200和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器300為并聯(lián)設(shè)置，所述的重整反應(yīng)器100的出ロ物料在第一閥門210的調(diào)節(jié)下?lián)瘵`進(jìn)入第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器200或者第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器300，也就是說在同一時(shí)刻，重整反應(yīng)器的出ロ物料只進(jìn)入ー個(gè)化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器。該重整反應(yīng)器出ロ物料管線設(shè)有第三換熱器110用于調(diào)節(jié)進(jìn)入第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器或者第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的物料的溫度。在第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器200還連接有第一換熱器120，該第一換熱器120用于將第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的出ロ物料所攜帯的熱量提供給用戶。空氣輸入管道分別連接于所述的第 一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和所述的第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器300，在該空氣輸入管道上設(shè)有第四閥門220，用于將空氣擇ー輸送給第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器200或者第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器300。在第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器300還連接有第二換熱器130，該第二換熱器130用于將第ニ化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的出ロ物料所攜帯的熱量提供給用戶。所述換熱器120的出ロ管道上設(shè)有第二閥門230，在該第二閥門230的調(diào)節(jié)下將該換熱器出ロ物料輸送至第一氣液分離器40或者氮?dú)夥趴展艿?50。所述第二換熱器130的出ロ管道上設(shè)有第三閥門240，在該第三閥門240的調(diào)節(jié)下將該第二換熱器130的出ロ物料輸送至第一氣液分離器40或者氮?dú)夥趴展艿?50。所述第一氣液分離器40，用于分離來自第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器200或者第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器300的含有ニ氧化碳和水的物料，在該第一氣液分離器40中形成液態(tài)水沉降在分離器的底部。第一氣液分離器40底部的冷凝水通過管道以及輸送泵900輸送至重整反應(yīng)器100中作為重整反應(yīng)所需的重整劑。所述的燃燒器8以燃料氣和空氣為原料進(jìn)行燃燒，用于向重整反應(yīng)器提供重整反應(yīng)所需要的熱量，其中一部分燃料則是來自于ニ氧化碳吸收塔10的剩余氣體。上述實(shí)施例提出的天然氣燃燒供熱系統(tǒng)，其中的各個(gè)組成部件之間皆采用管道連接用干物料的輸送。所述的第一閥門21、第四閥門22、第二閥門23和第三閥門24具有物料切換輸送的功能，即只能將輸入的物料輸送至兩個(gè)方向中的其中之一，其可以是三向切換閥門，也可以是由兩個(gè)或多個(gè)閥門組成的閥門組，只要能夠?qū)崿F(xiàn)對物料輸送方向的切換功能即可為被實(shí)用新型所使用。在重整反應(yīng)器I中進(jìn)行的重整過程包括反應(yīng)式(I)的CH4 (天然氣)水蒸汽重整反應(yīng)和反應(yīng)式(2)的CO變換反應(yīng)CH4 (g) +H2O (g) — CO (g) +3 (g) Δ H2980 = 206^1^1 (I)CO (g)+H20(g) — CO2 (g) +H2 (g) Δ H2980 = HkJmor1 (2)上述的第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器200和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器300交替進(jìn)行載氧體的還原反應(yīng)，當(dāng)其中ー個(gè)化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器進(jìn)行載氧體還原反應(yīng)時(shí)，另ー個(gè)化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器可以進(jìn)行被還原后的載氧體的氧化反應(yīng)。載氧體的還原反應(yīng)方程式如下H2 (g)+CuO (S) — Cu (s)+H2O (g) ΔΗ298。=-86.610^31-1 (3)[0043]CO (g)+CuO (s) — Cu (s)+CO2 (g) ΔΗ298。=-127.810^31-1 (4)被還原后的載氧體的氧化反應(yīng)方程式如下Cu (s)+1/202 (g) — CuO(S) ΔΗ298。=-155.210^31-1 (5)也就是說，當(dāng)?shù)谝婚y門210將重整反應(yīng)器出ロ物料切換至第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器200時(shí)，第四閥門220將空氣切換至第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器300，同時(shí)第二閥門230將第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器出ロ物料切換至第一氣液分離器40，第三閥門240將第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器300的出ロ物料切換至氮?dú)夥趴展艿?50。而當(dāng)?shù)谝婚y門210將重整反應(yīng)器出ロ物料切換至第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器300吋，第四閥門220將空氣切換至第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器200，同時(shí)第二閥門230將第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器300出ロ物料切換至第一氣液分離器40，第三閥門240將第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器200的出ロ物料切換至氮?dú)夥趴展艿?50。所述的ニ氧化碳捕集裝置B用于收集來自燃料燃燒裝置的ニ氧化碳并使其得到增壓和冷凝，形成液態(tài)ニ氧化碳。該ニ氧化碳捕集裝置B包括第一氣液分離器40、ニ氧化碳吸收塔10、ニ氧化碳吸收液再生塔20、再沸器26、水蒸氣冷凝換熱器31、氣液分離器32和 ニ氧化碳儲(chǔ)罐33。所述的ニ氧化碳吸收塔10，用于吸收產(chǎn)自燃料燃燒裝置的ニ氧化碳。所述的ニ氧化碳吸收塔10包括塔底11，用于容納吸收富液，所述吸收富液是吸收了ニ氧化碳的ニ氧化碳吸收液；填料層12，設(shè)置在該ニ氧化碳吸收塔10內(nèi)的中部位置，其作用在于使ニ氧化碳吸收液與進(jìn)入塔內(nèi)的氣體有更大的接觸表面；供氣ロ 16，設(shè)置在上述填料層12之下，用于向吸收塔內(nèi)提供產(chǎn)自燃料燃燒裝置的ニ氧化碳原料氣體；排氣ロ 15，設(shè)置在ニ氧化碳吸收塔10的頂部，用于排出原料氣被吸收完ニ氧化碳后的剩余氣體(主要是未反應(yīng)的天然氣和氫氣，還有少量的ニ氧化碳)，并將該剰余氣體輸送到燃燒器800。噴淋設(shè)備13，設(shè)置在上述填料層12之上，用于均勻噴灑ニ氧化碳吸收液。在該吸收塔內(nèi)，ニ氧化碳吸收液在吸收塔內(nèi)自上而下淋下，氣體自下而上流動(dòng)，ニ氧化碳吸收液與進(jìn)入吸收塔內(nèi)的原料氣接觸，井吸收其中的ニ氧化碳。ニ氧化碳吸收塔10的塔底設(shè)有換熱器17，用于將吸收ニ氧化碳時(shí)產(chǎn)生的熱量輸出、供給用戶。所述的ニ氧化碳吸收液為碳酸鉀、三氧化ニ砷、一こ醇胺、ニこ醇胺、甲基ニこ醇胺、氨基こ酸、碳酸丙烯酯和聚こニ醇ニ甲醚其中之一或者上述各物質(zhì)的混合物的水溶液。所述的ニ氧化碳吸收液再生塔20，連接有再沸器26，再沸器26所需的熱源由第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器200和/或第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器300的反應(yīng)熱提供，ニ氧化碳吸收液再生塔20的上部設(shè)有噴淋設(shè)備23，連接于所述吸收塔10底部的吸收富液出ロ。在ニ氧化碳吸收液再生塔20的中部設(shè)有填料層22，用于使吸收富液可以充分再生，ニ氧化碳吸收液再生塔的底部為塔底21用于容納再生后的吸收貧液，ニ氧化碳吸收液再生塔20頂部設(shè)有排氣ロ 25，該排氣ロ 25連接于水蒸氣冷凝換熱器31。通過管道將ニ氧化碳吸收塔底部的吸收富液輸送至ニ氧化碳吸收液再生塔進(jìn)行吸收液的再生，形成氣體和液體兩相。該氣體的主要成分為ニ氧化碳和水蒸氣，從排氣ロ輸出供應(yīng)給水蒸氣冷凝換熱器31。所述液體為吸收貧液，由于經(jīng)過再生吸收貧液含有的ニ氧化碳濃度即吸收劑的轉(zhuǎn)化率大大降低。通過管道將塔底21和噴淋設(shè)備13連接，將吸收貧液送至ニ氧化碳吸收塔10中，可再次用于吸收ニ氧化碳。再沸器26，用于加熱塔底21內(nèi)的吸收溶液，以產(chǎn)生大量的水蒸氣用于氣提，并保持ニ氧化碳吸收液再生塔20內(nèi)的溫度，從而使ニ氧化碳吸收液在高溫下得到再生。再沸器26采用來自換熱夾套201或換熱夾套301的熱源進(jìn)行加熱。這樣，天然氣燃燒產(chǎn)生的燃燒熱最終從冷卻盤管311、第一換熱器120、第二換熱器130、第三換熱器110和換熱器17輸出，雖然輸出熱量的溫度低于化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)溫度和供給再沸器熱量的溫度，但仍可以滿足如居民供暖等所需的60 90°C。較佳的，可以設(shè)置有換熱器24，用于使從ニ氧化碳吸收液再生塔20的塔底輸出的ニ氧化碳吸收液和從ニ氧化碳 吸收塔10塔底11輸出的ニ氧化碳吸收液進(jìn)行換熱，從而減少進(jìn)行ニ氧化碳吸收液再生時(shí)所需的熱量。所述水蒸氣冷凝換熱器31，用于冷卻ニ氧化碳和水蒸氣的混合氣體，使混合氣體中的水蒸氣冷凝為液態(tài)水。在水蒸氣冷凝換熱器內(nèi)設(shè)有水蒸氣冷凝冷卻盤管311和冷卻盤管312，盤管內(nèi)流動(dòng)有換熱介質(zhì)，其吸收混合氣體的熱量后輸出。兩個(gè)冷卻盤管內(nèi)流動(dòng)不同溫度的冷媒，從而可以在不同的冷凝溫度下對水蒸氣的潛熱進(jìn)行回收，其中上游的冷卻盤管311在較高的冷凝溫度下工作，將回收的冷凝熱作為熱源向外部供熱，而下游的冷卻盤管312在較低的冷凝溫度下工作，用于對水蒸氣進(jìn)行深度去除。所述氣液分離器32通過管道連接于所述的水蒸氣冷凝換熱器31，用于分離來自水蒸氣冷凝換熱器31的液態(tài)水和ニ氧化碳?xì)怏w，形成的液態(tài)水儲(chǔ)存在該氣液分離器中，分離出的ニ氧化碳?xì)怏w被輸出。所述ニ氧化碳儲(chǔ)罐33連接于所述第二氣液分離器32的氣體輸出口，用于容納ニ氧化碳，在ニ氧化碳儲(chǔ)罐33內(nèi)設(shè)有ニ氧化碳冷凝冷卻盤管331，盤管內(nèi)流動(dòng)有冷媒，其吸收氣態(tài)ニ氧化碳的冷凝熱后輸出。由于本天然氣燃燒供熱系統(tǒng)具有兩個(gè)化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，這兩個(gè)反應(yīng)器可以交替進(jìn)行載氧體的氧化還原反應(yīng)，因此可以連續(xù)向用戶供熱。且當(dāng)ー個(gè)化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器進(jìn)行載氧體還原反應(yīng)時(shí)，另ー個(gè)化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器可以進(jìn)行被還原后的載氧體的氧化反應(yīng)，從而保證其可以再次進(jìn)行還原反應(yīng)。因此本系統(tǒng)具備連續(xù)供熱的能力。由于使用固定床作為化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，載氧體在反應(yīng)器內(nèi)無需流動(dòng)，所以可以避免載氧體磨損，提高載氧體的使用壽命。另外，本系統(tǒng)還具有對ニ氧化碳進(jìn)行壓縮液化的功能，可以在ニ氧化碳儲(chǔ)罐33直接得到液態(tài)ニ氧化碳，從而使本系統(tǒng)的碳排放大幅度減少，更加有利于氣候變暖的緩解，同時(shí)也可副產(chǎn)有價(jià)值的液體ニ氧化碳產(chǎn)品。以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對本實(shí)用新型作任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述掲示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種天然氣燃燒供熱系統(tǒng)，其特征在于包括 天然氣燃燒裝置，其包括兩個(gè)并聯(lián)設(shè)置的第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器；以及 二氧化碳捕集裝置，其連接于上述的天然氣燃燒裝置，接收第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器排放的二氧化碳。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的天然氣燃燒供熱系統(tǒng)，其特征在于所述的天然氣燃燒裝置還包括重整反應(yīng)器，該重整反應(yīng)器通過第一閥門連接于所述第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器；所述的第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器通過第二閥門連接于二氧化碳捕集裝置，所述的第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器通過第三閥門連接于二氧化碳捕集裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天然氣燃燒供熱系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器與第二閥門之間設(shè)有第一換熱器；所述的第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器與第三閥門之間設(shè)有第二換熱器；所述的重整反應(yīng)器與第一閥門之間設(shè)有第三換熱器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天然氣燃燒供熱系統(tǒng)，其特征在于，所述的二氧化碳捕集裝置包括 二氧化碳吸收塔，通過第二閥門連接于所述的第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，通過第三閥門連接于所述的第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器； 二氧化碳吸收液再生塔，連接于所述的二氧化碳吸收塔，所述的二氧化碳吸收塔還包括有再沸器，再沸器所需的熱源由第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和/或第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的反應(yīng)熱提供； 水蒸氣冷凝換熱器，連接于所述的二氧化碳吸收液再生塔， 第二氣液分離器，連接于所述的水蒸氣冷凝換熱器；以及 二氧化碳儲(chǔ)罐，連接于所述的第二氣液分離器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的天然氣燃燒供熱系統(tǒng)，其特征在于，所述的二氧化碳儲(chǔ)罐中還包括二氧化碳冷凝換熱器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的天然氣燃燒供熱系統(tǒng)，其特征在于，所述的天然氣燃燒裝置還包括燃燒器，用于向重整反應(yīng)器提供熱量；所述的二氧化碳吸收塔的頂部的排氣口連接于該燃燒器。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的天然氣燃燒供熱系統(tǒng)，其特征在于，所述的二氧化碳捕集裝置還包括第一氣液分離器，設(shè)置于二氧化碳吸收塔與第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器連接的管道上。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天然氣燃燒供熱系統(tǒng)，其特征在于，還包括空氣輸入管道，該空氣輸入管道上設(shè)有第四閥門，該第四閥門分別連接于第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，用于將空氣輸送至第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器或者第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的天然氣燃燒供熱系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一閥門、第二閥門、第三閥門和第四閥門為三向切換閥門或者是由兩個(gè)或多個(gè)閥門組成的具有切換輸送方向的閥門組。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的天然氣燃燒供熱系統(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)器分別為內(nèi)置有換熱夾套的固定床反應(yīng)器。
專利摘要本實(shí)用新型是關(guān)于一種天然氣燃燒供熱系統(tǒng)，包括天然氣燃燒裝置和二氧化碳捕集裝置。天然氣燃燒裝置包括兩個(gè)并聯(lián)設(shè)置的第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，以及通過第一閥門連接于所述第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的重整反應(yīng)器；二氧化碳捕集裝置連接于上述的天然氣燃燒裝置，接收第一化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器和第二化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器排放的二氧化碳。本系統(tǒng)由于具有兩個(gè)并聯(lián)的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，這兩個(gè)反應(yīng)器可以交替進(jìn)行載氧體的氧化還原反應(yīng)，從而使整個(gè)系統(tǒng)可以連續(xù)供熱。本系統(tǒng)還具有二氧化碳的捕集裝置，從而可以使系統(tǒng)生成的二氧化碳轉(zhuǎn)化為液態(tài)進(jìn)行回收和儲(chǔ)運(yùn)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)二氧化碳的大幅度減排。
文檔編號B01D53/14GK202485229SQ20122004024
公開日2012年10月10日 申請日期2012年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月8日
發(fā)明者米萬良, 蘇慶泉, 鄭曉明 申請人:北京科技大學(xué)