一种集成化学链燃烧与CO₂捕集的方法和装置

摘要

本发明公开了一种集成化学链燃烧与CO2捕集的方法及装置。煤在气化反应器内经水蒸气和氧气气化后产生水煤气，水煤气经布风板进入化学链燃烧的燃料反应器，NiO被水煤气还原为Ni，气体产物为CO2和H2O；Ni经返料器进入空气反应器，Ni被空气氧化为NiO，同时释放热量，NiO经返料器返回到燃料反应器内。煤气化后的焦炭经返料器进入煅烧反应器，焦炭与O2完全燃烧产生CO2，并放出大量的热量，CaCO3受热分解为CaO和CO2，煅烧反应器出口获得纯净的CO2；CaO进入到碳酸化反应器，CaO吸收烟气中的低浓度的CO2，产物为CaCO3，实现CO2的捕集。

主权项

一种集成化学链燃烧与CO2捕集的方法，该方法的具体流程如下：煤经螺旋给料器（1‑5）输送进入气化反应器（1‑8），所述气化反应器（1‑8）的温度控制在1000～1200℃，分别从气化反应器（1‑8）底部的水蒸气进口（B）和第一O2进口（C）通入水蒸气和氧气，所述水蒸气的温度为400～500℃，气化反应器（1‑8）处于鼓泡流态化，气化反应产生主要成分为CO和H2的水煤气；所述水煤气经布风板（1‑7）进入化学链燃烧的燃料反应器（1‑6）内，燃料反应器（1‑6）的顶部设有出气口（H），从出气口（H）一次性加入NiO，燃料反应器（1‑6）处于鼓泡流态化，燃料反应器（1‑6）的温度控制在900～950℃，NiO被CO和H2还原为Ni，CO转化为CO2，H2转化为水蒸气，CO2和水蒸气从燃料反应器（1‑6）上部的出气口（H）逸出，冷凝出水蒸气后得到纯净的CO2；Ni经第一返料器（1‑4）进入空气返料器（1‑1）中，空气反应器（1‑1）的温度控制在950～1000℃，从空气反应器（1‑1）底部的空气进口（A）通入空气，Ni在空气中被氧化生成NiO，空气转变为贫氧空气，反应放出大量的热量，气固两相产物经第一旋风分离器（1‑2）分离，贫氧空气从第一旋风分离器（1‑2）上部的贫氧空气出口（I）排出，NiO经第二返料器（1‑3）返回燃料反应器（1‑6）内，实现载氧体NiO/Ni的循环利用；气化反应器（1‑8）内未完全气化的固体以焦炭的形式存在，焦炭经第三返料器（1‑9）进入煅烧反应器（2‑1）内，所述煅烧反应器（2‑1）温度控制在900～1000℃，将CaCO3加入煅烧反应器（2‑1），同时从煅烧反应器（2‑1）底部的第二O2进口（D）通入O2，焦炭与O2反应生成CO2，放出大量的热，CaCO3受热分解为CaO和CO2，气固两相产物经第二旋风分离器（2‑3）分离后，CO2从第二旋风分离器（2‑3）顶部的CO2出口（G）排出，CaO从第二旋风分离器（2‑3）的底部排出，并经第四返料器（2‑2）进入碳酸化反应器（2‑6）；所述碳酸化反应器（2‑6）温度控制在650～700℃，从碳酸化反应器（2‑6）底部的烟气进口（E）通入CO2体积分数为10～15%的烟气，CaO吸收烟气中的CO2产生CaCO3，气固两相经第三旋风分离器（2‑4）分离后，不含CO2的烟气从第三旋风分离器（2‑4）上部的烟气出口（F）逸出，实现CO2的捕集，生成的CaCO3经第五返料器（2‑5）返回到煅烧反应器（2‑1）内，实现CaO/CaCO3的循环。