[发明专利]一种耦合化学链制氧的原位煤气化化学链燃烧系统

摘要

本发明属于能源清洁燃烧和高效利用相关技术领域，公开了一种耦合化学链制氧的原位煤气化化学链燃烧系统，该系统由一套化学链制氧子系统和一套原位煤气化化学链燃烧子系统耦合而成，其中所述化学链制氧子系统包括释氧反应器、吸氧反应器、第一四通阀和第二四通阀，所述原位煤气化化学链燃烧子系统包括燃料反应器、空气反应器和冷凝器，同时对这些组件之间的耦合关系及其工作方式进行了改进和设计。通过本发明，能够以结构紧凑、便于操控的方式，高效率地将化学链制氧子系统制取的包含少量O₂的CO₂/H₂O混合气化剂通入原位煤气化化学链燃烧子系统的燃料反应器中，加速煤焦的气化反应速率，从而达到提高整体煤化学链燃烧转化效率的目的。

主权项

1.一种耦合化学链制氧的原位煤气化学链燃烧系统，该系统由一套化学链制氧子系统和一套原位煤气化化学链燃烧子系统耦合而成，其特征在于：所述化学链制氧子系统包括释氧反应器(R2)、吸氧反应器(R1)、第一四通阀(W1)和第二四通阀(W2)，并且该化学链制氧子系统中的氧载体颗粒采用铜基氧载体；所述原位煤气化化学链燃烧子系统包括燃料反应器(R3)、空气反应器(R4)和冷凝器(C)，并且该原位煤气化化学链燃烧子系统中的氧载体颗粒采用铁基氧载体；所述释氧反应器(R2)的入口经由所述第一四通阀(W1)与所述燃料反应器(R3)的出口相连，由此用于接收来自所述燃料反应器(R3)出口的CO2+H2O混合气f2”，并将其作为流化气或吹扫气为氧载体释氧提供反应气氛；所述释氧反应器(R2)的出口经由第二四通阀(W2)与所述燃料反应器(R3)的入口相连，并向其输出具备一定氧气浓度的O2+CO2+H2O混合气f4；所述吸氧反应器(R1)的入口经由所述第一四通阀(W1)输入空气f1，利用空气中的氧气与释氧后的氧载体发生反应以实现其载氧能力的再生；所述吸氧反应器(R1)的出口则与所述第二四通阀(W2)相连，并向外输出欠氧空气f3；所述燃料反应器(R3)的入口与所述第二四通阀(W2)相连以引入所述O2+CO2+H2O混合气f4，并将其作为气化剂使得该燃料反应器内部容纳的煤颗粒快速转化；在此过程中，气化产物与氧载体颗粒发生反应生成CO2+H2O混合气f2，然后经由该燃料反应器的出口予以输出：其中，一部分的CO2+H2O混合气f2'直接进入所述冷凝器(C)并去除其中的水蒸气，由此获得高纯度的CO2气流f5；另一部分的CO2+H2O混合气f2”则输送至所述释氧反应器(R2)，并作为上述的流化气或吹扫气；所述空气反应器(R4)与所述燃料反应器(R3)保持气氛隔绝但结构相连，并用于使得从该燃料反应器输送过来的还原态氧载体颗粒在空气气氛下获取氧而实现再生，然后重新返回至所述燃料反应器(R3)中，由此执行下一次的循环氧化还原反应；此外，该空气反应器(R4)的出口用于排出欠氧空气f3。