放散煤气的化学链燃烧系统及其运行方法技术方案

本发明专利技术公开了一种放散煤气的化学链燃烧系统及其运行方法，其中化学链燃烧系统包括：化学链燃烧反应器，设有至少两个浸于热媒内的充填有载氧体的反应管，反应气体与载氧体反应产生热量，并传递给热媒；反应气体导入管道，与放散煤气管道和空气管道连接，用于将放散煤气或者空气作为反应气体导入化学链燃烧反应器内；反应产物气体导出管道，用于将反应气体与载氧体反应后得到反应产物气体导出；蒸汽发生器，其热流体侧通过热媒导出管道和热媒导入管道与化学链燃烧反应器之间实现热媒循环。本发明专利技术实现放散煤气的有效利用，从而节约能源并减少环境污染。

【技术实现步骤摘要】
放散煤气的化学链燃烧系统及其运行方法
本专利技术涉及能源与环境的能量转换
，特别涉及一种放散煤气的化学链燃烧系统及其运行方法。
技术介绍
在钢铁、石化等工业领域，存在不少排放含有可燃成分的气体的情况，例如在钢铁行业就存在放散转炉煤气的情况，转炉放散煤气的有效利用关乎钢铁企业的经济效益与环境责任。可是，转炉煤气的放散或者利用过程存在几个问题：1.煤气因成分不达标(CO％≤35％，O2％≥2％)而点火放散或者直接放散的情况普遍存在，由此带来的能源浪费以及造成的大气污染不可小觑；2.为了降低转炉煤气放散时的安全隐患而设置的吹扫和点火系统需额外消耗大量蒸汽(或N2)和助燃燃料；3.转炉煤气中CO与CO2的含量之和可高达90％，具有碳富集的天然优势，然而常规燃烧方式由于将助燃空气与煤气直接混合，使得烟气中的CO2被大量N2冲淡，从而失去碳富集的优势，使得CO2的捕集变得困难；4.基于传统燃烧方式的放散煤气燃烧会产生NOX；5.转炉煤气放散的间歇性与用能过程所需的连续性之间存在矛盾。如图1所示，是现有技术中转炉煤气处理系统示意图。从转炉101出来的转炉煤气经余热回收单元102进行热回收后，进一步通过除尘单元103精除尘，通过煤气成分分析仪104测定转炉煤气成分，若煤气成分达标(如，CO％≥35％，O2％＜2％)，则三通阀105回收侧打开，放散侧关闭，转炉煤气送入煤气柜，若煤气不达标，则三通阀105放散侧打开，回收侧关闭，将转炉放散煤气送入放散塔106点火放散或者直接放散。可见，现有的转炉放散煤气处理方法存在着能源浪费和环节污染的双重问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种放散煤气的化学链燃烧系统及其运行方法，主要目的是通过采用化学链燃烧反应来处理放散煤气，以实现放散煤气的有效利用，从而节约能源并减少环境污染。为达到上述目的，本专利技术主要提供如下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种放散煤气的化学链燃烧系统，包括：化学链燃烧反应器，所述化学链燃烧反应器内部依次形成配气室、用于容纳热媒的热媒室和集气室，所述热媒室内设有至少两个充填有载氧体的反应管，所述的热媒为导热油，所述的载氧体的活性成分为铜或以铜为主，所述反应管的一端连通配气室，另一端连通集气室；反应气体导入管道，与化学链燃烧反应器的配气室连接，用于将放散煤气或者空气作为反应气体导入化学链燃烧反应器内；放散煤气管道，与反应气体导入管道连接，所述放散煤气管道上设有第一电磁阀，所述放散煤气管道将放散煤气作为反应气体输入反气体导入管道；空气管道，与反应气体导入管道连接，所述空气管道上设有空气风机和第二电磁阀，所述空气管道将空气作为反应气体输入所述反应气体导入管道；反应产物气体导出管道，与化学链燃烧反应器的集气室连接，所述反应产物气体导出管道用于将反应气体与载氧体反应后得到的反应产物气体导出；热媒导入管道，连接所述热媒室，所述热媒导入管道将热媒输入所述热媒室内进行热交换；热媒导出管道，连接所述热媒室，换热后的热媒通过所述热媒导出管道从所述热媒室导出；蒸汽发生器，所述蒸汽发生器的热流体侧的入口与所述热媒导出管道连接，蒸汽发生器的热流体侧的出口与热媒导入管道连接，热媒导入管道上设有热媒循环泵，热媒导出管道上设有第三温度传感器，蒸汽发生器的冷流体侧的入口连接冷凝水管道，冷凝水管道上设有冷凝水输送泵，蒸汽发生器的冷流体侧的出口连接蒸汽排出管道；其中放散煤气和空气交替作为反应气体通过反应气体导入管道输入配气室，反应气体通过配气室分配进入至少两个反应管内与载氧体反应，反应气体与载氧体反应后产生的反应产物气体汇集到集气室后通过所述反应产物气体导出管道导出；其中氧化态的载氧体与放散煤气进行还原反应转化为还原态载氧体，并释放热量，还原态的载氧体与空气进行氧化再生反应转化为氧化态载氧体，并释放热量；热媒室内的热媒吸收反应气体与载氧体反应产生的热量后通过热媒导出管道输送至蒸汽发生器热流体侧，所述热媒通过蒸汽发生器释放热量后由热媒导入管道输送至热媒室内，流经蒸汽发生器冷流体侧的冷凝水吸收热媒的热量后向外供热。作为优选，所述热媒导入管道上还设有膨胀罐和第二温度传感器。作为优选，还包括气体换热器，用于反应气体与反应产物气体的换热，所述气体换热器的冷流体侧接入所述的反应气体导入管道，所述气体换热器的热流体侧接入反应产物气体导出管道。作为优选，还包括充填有蓄热体的蓄热器，所述蓄热器包括第一蓄热器和第二蓄热器；其中所述第一蓄热器和第二蓄热器并联接入反应气体导入管道，并设置阀门控制反应气体输入所述第一蓄热器或第二蓄热器后输入化学链燃烧反应器；所述第一蓄热器和第二蓄热器并联接入反应产物气体导出管道，并设置阀门控制化学链燃烧反应器内产生的反应产物气体输入所述第一蓄热器或第二蓄热器后排放；其中，反应气体输入第一蓄热器和第二蓄热器中的一个，反应产物气体输入第一蓄热器和第二蓄热器中的另一个，所述反应气体在蓄热器中的流动方向与反应产物气体在蓄热器中的流动方向相反；放散煤气作为反应气体输入第一蓄热器和第二蓄热器中的一个，空气作为反应气体输入第一蓄热器和第二蓄热器中的另一个。作为优选，所述反应气体导入管道包括上游反应气体导入管道和下游反应气体导入管道，所述上游反应气体导入管道的一端与放散煤气管道和空气管道分别连接，所述上游反应气体导入管道的另一端通过第二电动三通阀分别连接第一蓄热器的第一端和第二蓄热器的第一端，所述下游反应气体导入管道的一端与化学链燃烧反应器连接，所述下游反应气体导入管道的另一端通过第四电动三通阀分别连接第一蓄热器的第二端和第二蓄热器的第二端；所述反应产物气体导出管道包括上游反应产物气体导出管道和下游反应产物气体导出管道，所述上游反应产物气体导出管道的一端与与化学链燃烧反应器连接，所述上游反应产物气体导出管道的另一端通过第一电动三通阀分别连接第一蓄热器的第二端和第二蓄热器的第二端，所述下游反应产物气体导出管道的一端通过第三电动三通阀分别连接第一蓄热器的第一端和第二蓄热器的第一端。作为优选，所述的下游反应产物气体排出管道上设有第一温度传感器。作为优选，还包括反应产物气体循环管道，所述反应产物气体循环管道的一端与反应产物气体导出管道连接，反应产物气体循环管道的另一端与所述空气风机入口一侧的空气管道连接，反应产物气体循环管道上设有电磁阀，所述反应产物气体循环管道将部分反应产物气体输送至空气管道内稀释空气中的氧气含量。另一方面，本专利技术实施例提供了一种上述放散煤气的化学链燃烧系统的运行方法，包括如下环节：氧化态载氧体的还原环节，当进行煤气放散时，将煤气作为反应气体输入化学链燃烧反应器与氧化态载氧体进行还原反应，氧化态载氧体转化为还原态载氧体，并产生热量，还原反应生成的反应产物气体通过反应产物气体导出管道导出；还原态载氧体的氧化再生环节，当煤气放散结束时，将空气作为反应气体通入所述的化学链燃烧反应器与还原态载氧体进行氧化再生反应，还原态载氧体转化为氧化态载氧体，并产生热量，氧化反应生成的反应产物气体通过反应产物气体导出管道导出；热回收环节，热媒通过热媒导入管道导入所述的热媒室，热媒吸收反应管内的载氧体和反应气体反应产生的热量后，通过热媒导出管道导出；供热环节，吸收了热量的热媒通过热媒导出管道输入蒸汽本文档来自技高网...

【技术保护点】
放散煤气的化学链燃烧系统，其特征在于，包括：化学链燃烧反应器，所述化学链燃烧反应器内部依次形成配气室、用于容纳热媒的热媒室和集气室，所述热媒室内设有至少两个充填有载氧体的反应管，所述的热媒为导热油，所述的载氧体的活性成分为铜或以铜为主，所述反应管的一端连通配气室，另一端连通集气室；反应气体导入管道，与化学链燃烧反应器的配气室连接，用于将放散煤气或者空气作为反应气体导入化学链燃烧反应器内；放散煤气管道，与反应气体导入管道连接，所述放散煤气管道上设有第一电磁阀，所述放散煤气管道将放散煤气作为反应气体输入反气体导入管道；空气管道，与反应气体导入管道连接，所述空气管道上设有空气风机和第二电磁阀，所述空气管道将空气作为反应气体输入所述反应气体导入管道；反应产物气体导出管道，与化学链燃烧反应器的集气室连接，所述反应产物气体导出管道用于将反应气体与载氧体反应后得到的反应产物气体导出；热媒导入管道，连接所述热媒室，所述热媒导入管道将热媒输入所述热媒室内进行热交换；热媒导出管道，连接所述热媒室，换热后的热媒通过所述热媒导出管道从所述热媒室导出；蒸汽发生器，所述蒸汽发生器的热流体侧的入口与所述热媒导出管道连接，蒸汽发生器的热流体侧的出口与热媒导入管道连接，热媒导入管道上设有热媒循环泵，热媒导出管道上设有第三温度传感器，蒸汽发生器的冷流体侧的入口连接冷凝水管道，冷凝水管道上设有冷凝水输送泵，蒸汽发生器的冷流体侧的出口连接蒸汽排出管道；其中放散煤气和空气交替作为反应气体通过反应气体导入管道输入配气室，反应气体通过配气室分配进入至少两个反应管内与载氧体反应，反应气体与载氧体反应后产生的反应产物气体汇集到集气室后通过所述反应产物气体导出管道导出；其中氧化态的载氧体与放散煤气进行还原反应转化为还原态载氧体，并释放热量，还原态的载氧体与空气进行氧化再生反应转化为氧化态载氧体，并释放热量；热媒室内的热媒吸收反应气体与载氧体反应产生的热量后通过热媒导出管道输送至蒸汽发生器热流体侧，所述热媒通过蒸汽发生器释放热量后由热媒导入管道输送至热媒室内，流经蒸汽发生器冷流体侧的冷凝水吸收热媒的热量后向外供热。...

【技术特征摘要】
1.放散煤气的化学链燃烧系统，其特征在于，包括：化学链燃烧反应器，所述化学链燃烧反应器内部依次形成配气室、用于容纳热媒的热媒室和集气室，所述热媒室内设有至少两个充填有载氧体的反应管，所述的热媒为导热油，所述的载氧体的活性成分为铜或以铜为主，所述反应管的一端连通配气室，另一端连通集气室；反应气体导入管道，与化学链燃烧反应器的配气室连接，用于将放散煤气或者空气作为反应气体导入化学链燃烧反应器内；放散煤气管道，与反应气体导入管道连接，所述放散煤气管道上设有第一电磁阀，所述放散煤气管道将放散煤气作为反应气体输入反气体导入管道；空气管道，与反应气体导入管道连接，所述空气管道上设有空气风机和第二电磁阀，所述空气管道将空气作为反应气体输入所述反应气体导入管道；反应产物气体导出管道，与化学链燃烧反应器的集气室连接，所述反应产物气体导出管道用于将反应气体与载氧体反应后得到的反应产物气体导出；热媒导入管道，连接所述热媒室，所述热媒导入管道将热媒输入所述热媒室内进行热交换；热媒导出管道，连接所述热媒室，换热后的热媒通过所述热媒导出管道从所述热媒室导出；蒸汽发生器，所述蒸汽发生器的热流体侧的入口与所述热媒导出管道连接，蒸汽发生器的热流体侧的出口与热媒导入管道连接，热媒导入管道上设有热媒循环泵，热媒导出管道上设有第三温度传感器，蒸汽发生器的冷流体侧的入口连接冷凝水管道，冷凝水管道上设有冷凝水输送泵，蒸汽发生器的冷流体侧的出口连接蒸汽排出管道；其中放散煤气和空气交替作为反应气体通过反应气体导入管道输入配气室，反应气体通过配气室分配进入至少两个反应管内与载氧体反应，反应气体与载氧体反应后产生的反应产物气体汇集到集气室后通过所述反应产物气体导出管道导出；其中氧化态的载氧体与放散煤气进行还原反应转化为还原态载氧体，并释放热量，还原态的载氧体与空气进行氧化再生反应转化为氧化态载氧体，并释放热量；热媒室内的热媒吸收反应气体与载氧体反应产生的热量后通过热媒导出管道输送至蒸汽发生器热流体侧，所述热媒通过蒸汽发生器释放热量后由热媒导入管道输送至热媒室内，流经蒸汽发生器冷流体侧的冷凝水吸收热媒的热量后向外供热。2.根据权利要求1所述的放散煤气的化学链燃烧系统，其特征在于，所述的载氧体的活性成分中铜的质量百分含量至少为50％。3.根据权利要求1所述的放散煤气的化学链燃烧系统，其特征在于，所述热媒导入管道上还设有膨胀罐和第二温度传感器。4.根据权利要求1所述的放散煤气的化学链燃烧系统，其特征在于，还包括气体换热器，用于反应气体与反应产物气体的换热，所述气体换热器的冷流体侧接入所述的反应气体导入管道，所述气体换热器的热流体侧接入反应产物气体导出管道。5.根据权利要求1所述的放散煤气的化学链燃烧系统，其特征在于，还包括充填有蓄热体的蓄热器，所述蓄热器包括第一蓄热器和第二蓄热器；其中所述第一蓄热器和第二蓄热器并联接入反应气体导入管道，并设置阀门控制反应气体输入所述第一蓄热器或第二蓄热器后输入化学链燃烧反应器；所述第一蓄热器和第二蓄热器并联接入反应产物气体导出管道，并设置阀门控制化学链燃烧反应器内产生的反应产物气体输入所述第一蓄热器或第二蓄热器后排放；其中，反应气体输入第一蓄热器和第二蓄热器中的一个，反应产物气体输入第一蓄热器和第二蓄热器中的另一个，所述反应气体在蓄热器中的流动方向与反应产物气体在蓄热器中的流动方向相反；放散煤气作为反应气体输入第一蓄热器和第二蓄热器中的一个，空气作为反应气体输入第一蓄热器和第二蓄热器中的另一个。6.根据权利要求5所述的放散煤气的化学链燃烧系统，其特征在于，所述反应气体导入管道包括上游反应气体导入管道和下游反应气体导入管道，所述上游反应气体导入管道的一端与放散煤气管道和空气管道分别连接，所述上游反应气体导入管道的另一端通过第二电动三通阀分别连接第一蓄热器和第二蓄热器，所述下游反应气体导入管道的一端与化学链燃烧反应器连接，所述下游反应气体导入管道的另一端通过第四电动三通阀分别连接第一蓄热器和第二蓄热器；所述反应产物气体导出管道包括上游反应产物气体导出管道和下游反应产物气体导出管道，所述上游反应产物气体导出管道的一端与与化学链燃烧反应器连接，所述上游反应产物气体导出管道的另一端通过第一电动三通阀分别连接第一蓄热器和第二蓄热器，所述下游反应产物气体导出管道的一端通过第三电动三通阀分别连接第一蓄热器...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏庆泉，
申请(专利权)人：北京联力源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11