一种Cu/Ca基化合物联合循环捕捉CO2的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种Cu/Ca基化合物联合循环捕捉CO2的方法，包括：将碳基固体燃料、钙基吸收剂、铜基载氧体加入燃料反应器，在900～950℃、CO2为流化介质下进行反应；反应混合物分离，反应气体混合物一部分经循环风机进入燃料反应器作为流化介质，剩余部分经压缩净化装置实现CO2捕集；反应固体混合物进入空气反应器，在650～700℃、空气作为流化介质下进行反应；反应混合物分离，反应气体混合物排入大气，反应固体混合物进入燃料反应器继续循环反应。本发明专利技术还公开利用本发明专利技术方法的装置。本发明专利技术方法实现碳基固体燃料化学链燃烧方式中CO2的完全捕获，有利于减少温室气体的排放；并实现燃料反应器炉内脱硫。

【技术实现步骤摘要】
-种Cu/Ca基化合物联合循环捕捉C02的方法及装置
本专利技术涉及能源与环境保护交叉
，具体涉及一种Cu/Ca基化合物联合循 环捕捉〇)2的方法及装置。
技术介绍
化学链燃烧是一种基于C02零排放理念的新型燃烧技术。从燃烧方式的角度分析， 化学链燃烧不同于传统燃烧方式，表现为燃料与空气中的氧不直接接触，而是通过载氧体 在两个反应器之间实现氧传递和燃料燃烧反应，这种燃烧方式可分离出高纯度的C0 2，而且 不消耗多余的能量。化学链燃烧系统主要包括空气反应器、燃料反应器和载氧体。其中载氧 体是氧传递的载体，是连接两个反应器的关键纽带。在燃料反应器中，载氧体与燃料进行还 原反应；在空气反应器中，被还原的载氧体与空气中的氧气进行氧化反应。化学链燃烧基于 两步化学反应，实现了化学能的梯级利用，与传统燃烧方式相比实现了更高的能源利用率。 传统的碳基固体燃料化学链燃烧方式存在一定的问题，在燃料反应器中载氧体和 固体燃料难以分离，未燃碳会随着载氧体进入到空气反应器中，与氧气反应生成C0 2，造成 C02的不完全捕获。同时，在燃料反应器中，固体燃料中的硫元素也会与载氧体反应，生成 S02等杂质气体。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种Cu/Ca基化合物联合循环捕捉C02的方法，以解决传统碳 基固体燃料化学链燃烧的不足，实现co 2的完全捕获，并在燃料反应器中实现炉内脱硫，降 低so2的排放。 本专利技术采用以下技术方案： -种Cu/Ca基化合物联合循环捕捉C02的方法，包括如下步骤： 步骤一、将碳基固体燃料、钙基吸收剂、铜基载氧体的混合物加入流化床式燃料反 应器，在900?950°C、C0 2为流化介质的条件下进行反应； 步骤二、反应生成的混合物经旋风分离器分离，反应气体混合物一部分经循环风 机进入流化床式燃料反应器中作为流化介质，剩余部分经压缩净化装置实现C0 2捕集；反应 固体混合物经密封返料阀进入流化床式空气反应器，在650?700°C、空气作为流化介质的 条件下进行反应； 步骤三、反应生成的混合物经旋风分离器分离，反应气体混合物排入大气，反应固 体混合物经密封返料阀进入流化床式燃料反应器继续循环反应。 步骤二和步骤三所述密封返料阀为单向控制返料或双向控制返料的密封返料阀。 步骤一所述碳基固体燃料为煤、石油焦或生物质；所述钙基吸收剂为CaC03或以 CaC03为主要成分的天然矿物或废弃物；所述铜基载氧体为CuO、以CuO为主要成分的天然 矿石或以CuO为主要成分的天然矿石与惰性载体的混合物；所述流化床式燃料反应器为循 环流化床式燃料反应器或鼓泡流化床式燃料反应器。 步骤二和步骤三所述密封返料阀以C02为流化介质。 实现上述Cu/Ca基化合物联合循环捕捉C02的装置，包括流化床式燃料反应器、流 化床式空气反应器、第一旋风分离器、第二旋风分离器、第一密封返料阀、第二密封返料阀、 循环风机、压缩净化装置； 第一密封返料阀和第二密封返料阀为单向控制返料的密封返料阀，所述装置的连 接关系为：流化床式燃料反应器的上端出口和第一旋风分离器相连，第一旋风分离器的上 端出口分别和循环风机、压缩净化装置相连，第一旋风分离器的下料管和第一密封返料阀 相连；第一密封返料阀的返料段与流化床式空气反应器的密相区相连；流化床式空气反应 器的上端出口和第二旋风分离器相连，第二旋风分离器的下料管和第二密封返料阀相连； 第二密封返料阀的返料段和流化床式燃料反应器的密相区相连； 第一密封返料阀和第二密封返料阀为双向控制返料的密封返料阀，所述装置的连 接关系为：流化床式燃料反应器的上端出口和第一旋风分离器相连，第一旋风分离器的上 端出口分别和循环风机、压缩净化装置相连，第一旋风分离器的下料管和第一密封返料阀 相连；第一密封返料阀两侧的返料段分别与流化床式空气反应器的密相区、流化床式燃料 反应器的密相区相连；流化床式空气反应器的上端出口和第二旋风分离器相连，第二旋风 分离器的下料管和第二密封返料阀相连；第二密封返料阀两侧的返料段分别与流化床式燃 料反应器的密相区、流化床式空气反应器的密相区相连。 本专利技术的有益效果： 1、采用本专利技术方法实现了碳基固体燃料化学链燃烧方式中co2的完全捕获，有利 于减少温室气体的排放；在燃料反应器内实现炉内脱硫，简化后续烟气净化处理工艺。 2、采用本专利技术装置，实现了能源的梯级利用。 3、与传统单向返料阀相比，双向返料阀可实现双向可控返料，通过气力控制改变 两侧的返料量，以满足系统变工况运行的要求。 【附图说明】 图1为实施例1发生反应的示意图。 图2为实施例3所述装置示意图。 【具体实施方式】 下面结合实施例和附图对本专利技术做更进一步地解释。下述实施例不以任何形式限 制本专利技术，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均处于本专利技术的保护范 围之中。 以下实施例涉及的双向控制返料的密封返料阀为专利CN203517782U所述的任一 种可双向控制返料的密封返料阀。 实施例1 -种Cu/Ca基化合物联合循环捕捉C02的方法，如图1所示，包括如下步骤： 步骤一、将碳基固体燃料、钙基吸收剂、铜基载氧体的混合物加入流化床式燃料反 应器，在900?950°C、C0 2为流化介质的条件下进行反应。 碳基固体燃料可为煤、石油焦、生物质等碳基燃料，设化学式为CnHm0 x ;钙基吸收剂 为CaC03或以CaC03为主要成分的天然矿物或废弃物；铜基载氧体为CuO、以CuO为主要成 分的天然矿石或以CuO为主要成分的天然矿石与惰性载体的混合物；流化床式燃料反应器 为循环流化床式燃料反应器或鼓泡流化床式燃料反应器。 流化床式燃料反应器主要发生以下反应：、CaC03 - Ca0+C02、 (?Α +( (.叫+ ;固体燃料中S元素所生成的S0 2会和Ca0、CaC03发生 反应：（Wi) + .W: +('《.SYV (.从+ 叫 + 去0 ^ 步骤二、反应生成的混合物经旋风分离器分离，反应气体混合物主要成分为C02和 H20, 一部分经循环风机进入流化床式燃料反应器中作为流化介质，剩余部分经压缩净化装 置实现C02捕集，以达到C0 2减排的目的；反应固体混合物主要为未燃碳、CuO、Cu20、CaO、 CaC03和灰渣，经密封返料阀进入流化床式空气反应器，在650?700°C、空气作为流化介质 的条件下进行反应；密封返料阀为单向控制返料或双向控制返料的密封返料阀，以C0 2为流 化介质； 反应固体混合物与空气中的氧气发生如下反应：+ 3 2C0、 C+02 - C02、Ca0+C02 - CaC03 ; 步骤三、反应生成的混合物经旋风分离器分离，空气反应器中CaO过量，反应气体 混合物主要为N 2和02，可直接排入大气；反应固体混合物主要为未燃碳、CuO、Cu20、CaO和 CaC03和灰渣，经密封返料阀进入流化床式燃料反应器继续循环反应；密封返料阀为单向控 制返料或双向控制返料的密封返料阀，以C0 2为流化介质。 底渣（灰渣及失效的钙基吸收剂等）可通过排渣管排出流化床式燃料反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Cu/Ca基化合物联合循环捕捉CO2的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、将碳基固体燃料、钙基吸收剂、铜基载氧体的混合物加入流化床式燃料反应器，在900～950℃、CO2为流化介质的条件下进行反应；步骤二、反应生成的混合物经旋风分离器分离，反应气体混合物一部分经循环风机进入流化床式燃料反应器中作为流化介质，剩余部分经压缩净化装置实现CO2捕集；反应固体混合物经密封返料阀进入流化床式空气反应器，在650～700℃、空气作为流化介质的条件下进行反应；步骤三、反应生成的混合物经旋风分离器分离，反应气体混合物排入大气，反应固体混合物经密封返料阀进入流化床式燃料反应器继续循环反应。

【技术特征摘要】
1. 一种Cu/Ca基化合物联合循环捕捉C02的方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤一、将碳基固体燃料、钙基吸收剂、铜基载氧体的混合物加入流化床式燃料反应 器，在900?950°C、C02为流化介质的条件下进行反应； 步骤二、反应生成的混合物经旋风分离器分离，反应气体混合物一部分经循环风机进 入流化床式燃料反应器中作为流化介质，剩余部分经压缩净化装置实现C02捕集；反应固体 混合物经密封返料阀进入流化床式空气反应器，在650?700°C、空气作为流化介质的条件 下进行反应； 步骤三、反应生成的混合物经旋风分离器分离，反应气体混合物排入大气，反应固体混 合物经密封返料阀进入流化床式燃料反应器继续循环反应。2. 根据权利要求1所述的Cu/Ca基化合物联合循环捕捉C02的方法，其特征在于，步骤 二和步骤三所述密封返料阀为单向控制返料或双向控制返料的密封返料阀。3. 根据权利要求1或2所述的Cu/Ca基化合物联合循环捕捉C02的方法，其特征在于， 步骤一所述碳基固体燃料为煤、石油焦或生物质。4. 根据权利要求1或2所述的Cu/Ca基化合物联合循环捕捉C02的方法，其特征在于， 步骤一所述钙基吸收剂为CaC0 3或以CaC03为主要成分的天然矿物或废弃物。5. 根据权利要求1或2所述的Cu/Ca基化合物联合循环捕捉C02的方法，其特征在于， 步骤一所述铜基载氧体为CuO、以CuO为主要成分的天然矿石或以CuO为主要成分的天然矿 石与惰性载体的混合物。6. 根据权利要求1或2所述的Cu/Ca基化合物联合循环捕捉C02的方法，其特征在于， 步骤一所述流化床式燃料反...

【专利技术属性】
技术研发人员：段伦博，段元强，陈惠超，赵长遂，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32