一种多燃料化学链燃烧装置的制作方法

本实用新型涉及一种多燃料化学链燃烧装置，属于化学链燃烧系统技术领域。

背景技术：

在当前大气污染日益严重的背景下，化学链燃烧（CLC）技术因其具有能源利用率高、CO2富集易于捕集、NOx排放低等优点取得了飞速发展，具有广阔的应用前景。化学链燃烧通过载氧体，将燃料与氧气的反应分为两步进行，载氧体在空气反应器中吸收氧，将气态氧转化为晶格氧，并循环到燃料反应器中与燃料进行反应，由此可以将整个过程循环起来。多位学者研究发现，串行流化床或双流化床是较为可行的CLC反应器。

前人对化学链燃烧进行的研究，多着眼于单一气体燃料或单一固体燃料，且对于固体燃料，通常将固体燃料与载氧体在燃料反应器中混合，燃烧过程为固体燃料热解气化生成气体燃料，生成的气体燃料再与载氧体发生反应。此类化学链燃烧受制于固体燃料热解气化的速度，且在反应过程中会有部分固体燃料随气流离开燃料反应器，降低燃烧效率。因此，有学者将固体燃料的热解气化过程在外部单独进行，避免了固体燃料随气流离开的情况，但是又需要独立热源和去除飞灰的处理。而且，固体燃料与载氧体混合时难以避免会产生燃料分层、停留时间差异较大等问题，常规反应器难以满足多种固体燃料的化学链燃烧，限制了化学链燃烧的应用。

鉴于我国贫油少气富煤的资源状况，加上生物质、污泥等资源需要得到有效利用，需要一种技术使其得到良好利用，因此多种燃料的混合燃烧有较为广阔的发展前景。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术之弊端，提供一种适用于多种燃料的化学链燃烧装置，将固体燃料热解气化反应与载氧体的还原反应分离开来，从而避免了多种固体燃料的分层现象，使燃烧更完全，同时采用三层流化床技术，使用下部燃料反应器中的载氧体作为热源加热固体燃料，在下方通入气体燃料进行掺烧，不需外加额外的热解气化装置。

本实用新型所述问题是以下述技术方案解决的：

一种多燃料化学链燃烧装置，所述燃烧装置包括空气反应器、旋风分离器、返料器、三层流化床，所述三层流化床包括由上及下依次设置的上部燃料反应器、固体燃料热解气化装置和下部燃料反应器，所述上部燃料反应器与所述固体燃料热解气化装置之间通过第一布风板隔开，所述固体燃料热解气化装置与所述下部燃料反应器之间通过第二布风板隔开，所述下部燃料反应器底部设置有第三布风板；

所述旋风分离器包括第一旋风分离器、第二旋风分离器，所述返料器包括第一返料器、第二返料器和第四返料器，所述空气反应器出料口通过提升管与所述第一旋风分离器的入料端连接，还原态载氧体在空气反应器中被氧化，通过提升管进入第一旋风分离器，所述第一旋风分离器的下出料端与所述第一返料器的入料端连接，所述第一返料器的出料端与所述上部燃料反应器连接，氧化态载氧体通过第一旋风分离器的下出料端进入所述第一返料器，然后进入上部燃料反应器与气体燃料进行还原反应，生成还原态载氧体；所述上部燃料反应器的上部侧端与所述第二旋风分离器入料端连接，下部侧端通过支管与第一下降管连接，所述第二旋风分离器下出料端通过第一下降管与所述第二返料器进料端连接，所述第二返料器的出料端与所述下部燃料反应器连接，还原态载氧体和部分氧化态载氧体通过所述第二返料器进入所述下部燃料反应器，部分氧化态载氧体与气体燃料进一步反应放出热量，将从所述第三布风板进入的流化风加热，为固体燃料热解气化装置中固体燃料热解气化提供热量，所述下部燃料反应器通过所述第四返料器与所述空气反应器进料口连接。

上述多燃料化学链燃烧装置，所述燃烧装置增设与所述第三旋风分离器、第二下降管和第三返料器，所述第三旋风分离器的进料端与所述上部燃料反应器上部侧端连接，下出料端通过所述第二下降管与所述第三返料器的进料端连接，所述上部燃料反应器下部侧端通过支管与所述第二下降管连接。

上述多燃料化学链燃烧装置，所述空气反应器为鼓泡硫化床，底部设置有第四布风板，空气通过所述第四布风板进入所述空气反应器中，所述空气反应器上部设置有二次通风口。

上述多燃料化学链燃烧装置，所述第二返料器与第三返料器对称设置在所述下部燃料反应器的两侧。

上述多燃料化学链燃烧装置，所述第一返料器、第二返料器、第三返料器和第四返料器底部均通入N2，进料端的底部侧端均设置有水平风进口，通入水平风N2。

上述多燃料化学链燃烧装置，所述下部燃料反应器中通入气体燃料和N2。

本实用新型在采用上述技术方案后，具有如下技术效果：

本实用新型采用将固体燃料热解气化装置与上部燃料反应器、下部燃料反应器通过布风板隔开，使得固体燃料热解气化反应与载氧体的还原反应分开进行，从而避免了多种固体燃料的分层现象，固体燃料燃烧更完全；采用三层流化床技术，使用下部燃料反应器中载氧体作为热源加热固体燃料，并在下部燃料反应器下方通入气体燃料进行掺烧，不需要外加额外的热解气化装置。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型结构示意图；

图2是侧视结构示意图。

图中各标号清单为：1、空气反应器；2、上部燃料反应器；3、固体燃料热解气化装置；4、下部燃料反应器；5、第一旋风分离器；6、第二旋风分离器；7、第三旋风分离器；8、第一返料器；9、第二返料器；10、第三返料器；11、第四返料器；12、第一布风板；13、第二布风板；14、第三布风板；15、提升管；16、第一下降管；17、第二下降管；18、第四布风板；19、二次通风口。

具体实施方式

参看图1~图2，多燃料化学链燃烧装置包括空气反应器1、旋风分离器、返料器、三层流化床，所述三层流化床包括由上及下依次设置的上部燃料反应器2、固体燃料热解气化装置3和下部燃料反应器4，所述上部燃料反应器2与所述固体燃料热解气化装置3之间通过第一布风板12隔开，所述固体燃料热解气化装置3与所述下部燃料反应器4之间通过第二布风板13隔开，所述下部燃料反应器4底部设置有第三布风板14；

所述旋风分离器包括第一旋风分离器5、第二旋风分离器6和第三旋风分离器7，所述返料器包括第一返料器8、第二返料器9、第三返料器10和第四返料器11，所述空气反应器1出料口通过提升管15与所述第一旋风分离器5的入料端连接，还原态载氧体在空气反应器1中被氧化，通过提升管15进入第一旋风分离器5，所述第一旋风分离器5的下出料端与所述第一返料器8的入料端连接，所述第一返料器8的出料端与所述上部燃料反应器2连接，氧化态载氧体通过第一旋风分离器5的下出料端进入所述第一返料器8，然后进入上部燃料反应器2与气体燃料进行还原反应，生成还原态载氧体；第二旋风分离器6和第三旋风分离器7对称设置在所述上部燃料反应器2两侧，所述上部燃料反应器2的上部两侧端分别与所述第二旋风分离器6入料端、第三旋风分离器的入料端连接，下部两侧端分别通过支管与第一下降管16、第二下降管17连接，所述第二旋风分离器6下出料端通过第一下降管16与所述第二返料器9进料端连接，第三旋风分离器7的下出料端通过第二下降管17与第三返料器10进料端连接，所述第二返料器9的出料端、第三返料器10的出料端分别与所述下部燃料反应器4连接，还原态载氧体和部分氧化态载氧体通过所述第二返料器9、第三返料器10进入所述下部燃料反应器4，部分氧化态载氧体与气体燃料进一步反应放出热量，将从所述第三布风板14进入的流化风加热，为固体燃料热解气化装置9中固体燃料热解气化提供热量，所述下部燃料反应器4通过所述第四返料器11与所述空气反应器1进料口连接。

具体工作过程为：空气从空气反应器底部的第四布风板18进入空气反应器1中，还原态载氧体在空气反应器中被空气中的O2氧化，获得氧原子得到氧化态载氧体，通过提升管15进入第一旋风分离器5中，空气反应器1上部设置有二次通风口19，以保证有足够的载氧体进入提升管15，氧化态载氧体通过第一旋风分离器5分离进入第一返料器8中，然后进入上部燃料反应器2中与气体燃料进行反应，被还原生成还原态载氧体；一部分还原态载氧体进入第二旋风分离器6和第三旋风分离器7分离，进入第一下降管16和第二下降管17中，另一部分还原态载氧体通过上部燃料反应器2下端的支管直接进入第一下降管16和第二下降管17中，最终分别通过第二返料器9和第三返料器10进入下部燃料反应器中；反应过程中部分未被还原的载氧体即氧化态载氧体也会通过第一下降管16和第二下降管17进入下部燃料反应器4中，通过下部燃料反应器4底部的第三布风板14通入气体燃料和N2，氧化态载氧体与气体燃料进行反应放出热量，将从第三布风板14进入的流化气体加热，热流化风进入固体燃料热解气化装置3中，对固体燃料进行加热流化；下部燃料反应器4中还原态载氧体通过第四返料器11最终进入空气反应器1完成整个循环反应。

反应过程中，所述第一返料器8、第二返料器9、第三返料器10和第四返料器11底部均分两路通入N2，一路为流化风，一路为返料风，使载氧体呈流化状态，在四个返料器的进料端的底部侧端均设置有水平风进口，通入水平风N2，使处于流化状态的载氧体流入出料端，防止返料器堵塞，进而让返料系统顺利运行。