【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于发电系统领域，具体涉及一种化学链燃烧燃料组合物、燃烧系统和发电系统。
技术介绍
1、化学链燃烧技术(chemical looping combusion，简称clc)是一种先进的具备自行分离co2气体功能的清洁燃烧技术。目前在氧载体开发、反应动力学、反应器设计、系统效率和多种反应器原型测试等各环节，取得了许多关键的进展和成果。clc系统还是一种碳质燃料的清洁燃烧系统，无论clc系统使用化石燃料亦或有机再生燃料，clc系统的烟气循环能够实现自动提供co2富集气体的副产品、能够完全抑制热空气的nox污染的功能，因此是能够将捕获co2与燃烧紧密集成的可靠能源技术；clc技术有希望成为使用碳质燃料热电行业未来大规模在线碳捕捉和实时碳封存，实现行业净零碳排放的主流技术。
2、迄今为止，clc系统已使用各种不同的碳质燃料(如合成气、天然气、沼气、煤和生物质)，以及在循环流化床、鼓泡流化床和移动床(mb)不同类型的双互联流化床的固气反应器中，使用镍、铁、铜、锰或钙基等氧化物载体实现了燃烧发电。但是，基于双互联流化床的气固反应器工艺原型的clc系统与全球大多数燃煤或有机再生燃料发电机组现状锅炉装备的工艺不同，在现有锅炉系统上无法进行升级改造。而在全球范围内有近40％以上电力生产发电厂采用的均是燃煤或生物质燃料锅炉发电系统，重新购置“双互联流化床锅炉”核心装备，会使这些发电厂面临巨额运营损失和高风险的整体新系统的投入。如何在保留传统锅炉系统核心装备不做改变的基础上进行clc技术升级，成为热电行业亟待解决的技术难题。>
3、另外，传统锅炉系统燃烧产生的飞灰如不加控制或处理，会造成金属等工业污染，其中经过燃烧过程而富集的化学物质会对生物和人体造成危害。如何对飞灰物质加以利用，使其变废为宝，亦是本领域一直致力于解决的技术问题。
技术实现思路
1、为了改善上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：
2、本专利技术提供飞灰在制备载氧剂或氧燃料，优选化学链燃烧(clc)载氧剂中的应用。其中，所述飞灰是由燃料燃烧过程中排出的微小灰粒，任选包含或不包含未燃尽碳质颗粒，包括未燃尽碳质颗粒的又称粉煤灰或烟灰。在一种实施方案中，所述飞灰为锅炉燃烧飞灰。
3、本专利技术还提供一种载氧剂，由飞灰制备得到；优选地，所述载氧剂为化学链燃烧载氧剂。
4、根据本专利技术的实施方案，所述载氧剂包含金属氧化物，载体为人造沸石或飞灰沸石基的微孔铝硅酸盐晶体，飞灰所含金属元素氧化物均匀分布在载体的晶体结构中。
5、根据本专利技术的一种实施方案，所述载氧剂/载体具有fau沸石的晶体结构，优选其中分布的氧化铁纳米晶体颗粒具有γ-fe2o3、α-fe2o3、γ-fe3o4的结构。
6、根据本专利技术的实施方案，所述载氧剂为微纳米材料，即具有微纳米级晶体结构。
7、根据本专利技术的实施方案，所述金属氧化物中的金属为飞灰中含有的金属元素，例如k、na、al、mg、fe、zn、pb、mn、cu、cr等元素中的一种或多种。
8、根据本专利技术的实施方案，所述金属氧化物与所述载氧剂的质量比为5～35wt％，例如10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％。
9、根据本专利技术的实施方案，所述载氧剂的粒径为0.075mm～0.2mm，例如100μm、120μm、150μm、180μm。
10、根据本专利技术的实施方案，所述载氧剂以飞灰为原料，通过熔聚(熔融聚合)-水热双阶段的碱转化方法制备得到。
11、本专利技术还提供上述载氧剂的制备方法，以飞灰为原料，通过熔聚-水热双阶段的碱转化方法制备得到。
12、根据本专利技术的实施方案，所述制备方法包括如下步骤：飞灰在碱性条件下熔聚，所得聚合物研磨后、稀释，超声处理，经水热活化反应，得到所述载氧剂。
13、根据本专利技术的实施方案，所述碱性条件可以由强碱提供，例如所述强碱为氢氧化钾和/或氢氧化钠。
14、根据本专利技术的实施方案，所述熔聚的条件包括：温度为400-650℃，时间为2-8h；例如温度为450-550℃，时间为4-6h。
15、根据本专利技术的实施方案，将所述聚合物研磨至0.075mm～0.2mm。
16、根据本专利技术的实施方案，稀释所得混合物中固体物质的浓度为1-5mol/l，例如2.5mol/l。
17、根据本专利技术的实施方案，稀释所用的稀释剂为水或水热活化反应回收的液体介质。
18、根据本专利技术的实施方案，稀释时任选向其中加入或不加入飞灰。
19、根据本专利技术的实施方案，所述超声处理的时间为10-30min，例如15min。
20、根据本专利技术的实施方案，所述水热活化反应的条件包括：温度为70-100℃，时间为2-8h；例如温度80-90℃，时间为4-8h。
21、根据本专利技术的实施方案，待水热活化反应完成后，对产物进行过滤、洗涤、干燥，得到所述载氧剂。
22、本专利技术还提供上述载氧剂的生产装置，包括顺次连接的聚合反应釜、研磨装置、稀释罐、超声装置和水热活化装置。
23、根据本专利技术的实施方案，所述聚合反应釜设置飞灰入口和碱性试剂入口。
24、根据本专利技术的实施方案，所述生产装置还包括过滤装置，所述过滤装置液体出口通过管路与稀释罐连接，对过滤得到的介质液体回收再利用。
25、本专利技术还提供一种燃烧助剂组合物，包括所述载氧剂。
26、优选地，所述燃烧助剂组合物还包括金属氧化物纳米颗粒。
27、根据本专利技术的实施方案，所述金属氧化物纳米颗粒占燃烧助燃剂组合物的质量比为5～35wt％，例如10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％。
28、根据本专利技术的实施方案，所述金属氧化物纳米颗粒包括但不限于具有氧化催化活性的碱过渡金属氧化物纳米颗粒，例如铁、铬、锰、钴、镍、铜、铝、锆、锡、锌、钨、钼和钒的氧化物纳米颗粒；优选为铁氧化物纳米颗粒、锌氧化物纳米颗粒、铝氧化物纳米颗粒；作为示例，所述金属氧化物纳米颗粒为三氧化二铁纳米颗粒、氧化锌纳米颗粒、氧化铝纳米颗粒。
29、根据本专利技术的实施方案，所述三氧化二铁纳米颗粒的形状可以为椭球形或其他的规则或非规则形状。
30、根据本专利技术的实施方案，所述金属氧化物纳米颗粒的颗粒尺寸为0.1-100nm，例如1-50nm，示例性为2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50nm。
31、在一种实施方案中，所述金属氧化物纳米颗粒为颗粒尺寸为3-5nm的三氧化二铁纳米颗粒，优选形状为椭球形。
32、根据本专利技术的实施方案，所述燃烧助剂组合物还包括一种或多种金属配合物或非金属配合物，主要用来修饰或促进金属氧化物纳米颗粒和/或载氧剂中的活性金属元素的催化功能，比如能够与这些金属元素的功能相配合或补偿。
33、根据本专利技术的实施方案，所述金属配合物本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.飞灰在制备载氧剂或氧燃料中的应用，优选所述载氧剂为化学链燃烧载氧剂。
2.一种载氧剂，其特征在于，所述载氧剂由飞灰制备得到。
3.权利要求2所述载氧剂的制备方法，其特征在于，以飞灰为原料，通过熔聚-水热双阶段的碱转化方法制备得到。
4.权利要求2所述载氧剂的生产装置，其特征在于，所述生产装置包括顺次连接的聚合反应釜、研磨装置、稀释罐、超声装置和水热活化装置。
5.一种燃烧助剂组合物，其特征在于，所述组合物包括权利要求2所述载氧剂。
6.一种氧燃料，其特征在于，所述氧燃料包含权利要求2所述载氧剂。
7.一种燃料组合物，其特征在于，所述组合物包括燃料基质和权利要求6所述的氧燃料。
8.一种清洁燃烧方法，其特征在于，所述方法包括在燃料基质燃烧时，加入权利要求2所述载氧剂、权利要求6所述氧燃料或权利要求5所述燃烧助剂组合物；并以清洁后的廻路烟气作为燃烧反应和导热的气体介质。
9.一种无氮气氛的燃烧系统，其特征在于，所述系统包括：燃烧炉和载氧剂生产模块，所述燃烧炉排出的飞灰通过管路进入载氧剂
10.一种集成系统，其特征在于，所述系统由权利要求9所述的燃烧系统和发电系统集成，所述燃烧系统产生的H2O、CO2、热气流，通过热交换输出发电热能。
...【技术特征摘要】
1.飞灰在制备载氧剂或氧燃料中的应用，优选所述载氧剂为化学链燃烧载氧剂。
2.一种载氧剂，其特征在于，所述载氧剂由飞灰制备得到。
3.权利要求2所述载氧剂的制备方法，其特征在于，以飞灰为原料，通过熔聚-水热双阶段的碱转化方法制备得到。
4.权利要求2所述载氧剂的生产装置，其特征在于，所述生产装置包括顺次连接的聚合反应釜、研磨装置、稀释罐、超声装置和水热活化装置。
5.一种燃烧助剂组合物，其特征在于，所述组合物包括权利要求2所述载氧剂。
6.一种氧燃料，其特征在于，所述氧燃料包含权利要求2所述载氧剂。
7.一...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑列列，王浩，石萍，卢虎，
申请(专利权)人：深圳清研紫光检测技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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