無火焰化學鏈燃燒還原爐的製作方法

2023-05-16 19:55:21 2

專利名稱：無火焰化學鏈燃燒還原爐的製作方法
技術領域：
本發明涉及還原爐，尤其是一種無火焰化學鏈燃燒還原爐。
背景技術：
全球氣候變暖主要是由於以(X)2為主的溫室氣體的大量排放導致地球溫室效應的加劇所造成的。控制和減少(X)2的排放量對於解決大氣溫室效應和全球變暖的影響具有重要作用。CO2的排放，其中大部分CO2除了由燃煤產生外，主要是燃燒石油及其產品產生的。在未來相當長的時期內，燃油為主的動力能源格局不會改變，石油、天燃氣消耗量將持續增長，控制燃油、天燃氣生產中(X)2的排放對於解決大氣溫室效應和全球變暖具有顯著的作用。

發明內容
本發明的目的在於提供一種結構簡單、還原反應充分、適用範圍廣的無火焰化學鏈燃燒還原爐。為實現上述目的，本發明可採取下述技術方案
本發明一種無火焰化學鏈燃燒還原爐，包括還原器和還原器旋風分離器，所述還原器上部的還原器循環流化出口和下部的還原器循環流化入口分別與還原器旋風分離器上部的還原器旋風分離器循環流化入口和底端的還原器旋風分離器循環流化出口連通，所述還原器包括由耐火磚構成的爐體，所述爐體的橫截面為圓形，其外壁包裹有絕熱層，在所述爐體上設有NiO噴射管、帶有閥門的石油或天然氣噴射管、M粉出口和電加熱管；所述MO噴射管、石油或天然氣噴射管位於爐體中部，兩者的噴射方向相向且均與爐體的內壁相切。所述NiO噴射管和石油或天然氣噴射管的噴射方向構成90度夾角。所述電加熱管位於所述NiO噴射管和石油或天然氣噴射管噴射交匯區的中間部位，該電加熱管用於反應開始時提供850-960度的溫度。與現有技術相比，本發明的有益效果是由於所述還原器包括由耐火磚構成的爐體，所述爐體的橫截面為圓形，在所述爐體上設有MO噴射管、帶有閥門的石油或天然氣噴射管、Ni粉出口和電加熱管，所述MO噴射管、石油或天然氣噴射管位於爐體中部，兩者的噴射方向相向且均與爐體的內壁相切，這種結構，能夠使石油或天然氣與NiO充分混合，還原反應徹底，單位時間內產生的熱量大；保溫效果好，熱效率高。更進一步的效果是由於NiO噴射管和石油或天然氣噴射管的噴射方向構成90 度夾角，這種結構，NiO與石油或天然氣形成旋轉氣流，混合更加充分，還原反應更加充分徹底，產生的熱效率高；將所述電加熱管設於所述NiO噴射管和石油或天然氣噴射管噴射交匯區的中間部位，用於反應開始時提供850-960度的溫度，這種結構，直接對混合氣體進行加熱，加熱效率高，節省預熱時間。本發明適用於其它還原反應，適用範圍廣。


圖1是本發明的結構示意圖。圖2是圖1的A-A剖面結構示意圖。圖3是本發明所應用於石油、天燃氣無火焰化學鏈燃燒動力系統的結構及工藝流程示意圖。圖4是圖3中氧化器的結構示意圖。
具體實施例方式圖1和圖2示出了一種無火焰化學鏈燃燒還原爐，包括還原器1和還原器旋風分離器2，所述還原器1上部的還原器循環流化出口和下部的還原器循環流化入口分別與還原器旋風分離器2上部的還原器旋風分離器循環流化入口和底端的還原器旋風分離器循環流化出口連通，所述還原器1包括由耐火磚構成的爐體101，所述爐體101的橫截面為圓形，其外壁包裹有絕熱層，為了增加承壓能力，還可以在爐體101外圍曾設鋼板加固層。在所述爐體101上設有NiO噴射管103、帶有閥門104的石油或天然氣噴射管105、Ni粉出口 107和電加熱管106 ；所述NiO噴射管103、石油或天然氣噴射管105位於爐體101中部，兩者的噴射方向構成90度夾角、相向噴射、且噴射方向均與爐體101的內壁相切。所述電加熱管106位於所述NiO噴射管103和石油或天然氣噴射管105噴射交匯區的中間部位，該電加熱管106用於反應開始時提供850-960度的溫度；所述Ni粉出口 107位於爐體101的底部。圖3是本發明應用於石油、天燃氣無火焰化學鏈燃燒動力系統的結構及工藝流程示意圖，圖4是圖3中氧化器的結構示意圖。如圖1至圖4所示，所述石油、天燃氣無火焰化學鏈燃燒動力系統包括由還原器1和還原器旋風分離器2構成的本發明無火焰化學鏈燃燒還原爐、氧化器10、氧化器旋風分離器9、壓氣器3、飽和器4、冷凝器6、二氧化碳收集罐、 一級渦輪機5和二級渦輪機8。所述還原器1具有NiO噴射管103、帶有閥門104的石油或天然氣噴射管105、Ni粉出口 107、電加熱管106 ；所述氧化器10具有NiO粉出口 1007、壓縮空氣入口 1003、Ni粉入口、氧化器循環流化出口和氧化器循環流化入口 ；該氧化器10的氧化器爐體1001由耐火磚構成，所述氧化器爐體1001的橫截面為圓形，其外壁包裹有由石棉構成的絕熱層；為了增加承壓能力，還可以在氧化器爐體1001外圍曾設鋼板加固層；所述Ni粉入口上遊設有Ni粉輸送機1004和Ni粉漏鬥1005 ；Ni粉入口和壓縮空氣入口 1003 位於氧化器爐體1001底部，兩者的噴射方向相向且均與氧化器爐體1001的內壁相切。氧化器10還設有用於控制Ni粉入口和壓縮空氣入口 1003的總閥門1006。所述還原器旋風分離器2具有還原器旋風分離器循環流化出口、還原器旋風分離器循環流化入口和還原器旋風分離器氣體出口 ；所述氧化器旋風分離器9具有氧化器旋風分離器循環流化出口、氧化器旋風分離器循環流化入口和氧化器旋風分離器氣體出口 ；所述冷凝器6具有冷凝器入口、CO2出口、及H2O出口，所述(X)2出口與所述二氧化碳收集罐連通。所述還原器1的NiO 噴射管103、Ni粉出口 107、還原器循環流化出口和還原器循環流化入口分別與氧化器10的 NiO粉出口 1007、Ni粉入口、還原器旋風分離器2的還原器旋風分離器循環流化入口和還原器旋風分離器循環流化出口連通；所述氧化器10的壓縮空氣入口 1003經所述飽和器4 與所述壓氣器3連通，其氧化器循環流化出口和氧化器循環流化入口分別與所述氧化器旋風分離器9的氧化器旋風分離器循環流化入口和氧化器旋風分離器循環流化出口連通；所述還原器旋風分離器2的還原器旋風分離器氣體出口經所述一級渦輪機5與冷凝器6入口連通；所述氧化器旋風分離器9的氧化器旋風分離器氣體出口與所述二級渦輪機8連通，二級渦輪機8的氣體出口與大氣相通。所述一級渦輪機5和二級渦輪機8的動力輸出軸傳動連接，構成動力軸。所述動力軸分別與發電機7和所述壓氣器3傳動連接。無火焰化學鏈燃燒的工藝流程主要包括
流程A 將經除渣處理後的石油或天燃氣通過石油或天然氣噴射管105送入還原器1 內，電加熱管106將還原器1內的溫度加熱到850-960度，用於反應開始時提供熱量，還原器1與還原器旋風分離器2組成循環流化床，在還原器1內，石油或天燃氣與從氧化器10 來的NiO反應，生成溫度小於600度、壓力小於20Mpa的高溫高壓純(X)2氣體，反應方程式為
CkH2s+2 + (3M + l)MO 4 MC03 + ( + 1) O + (3n + 1)M + 熱量或 CHi + 4MO — CO2 +IH2O+ AM + 熱量
為使化學反應充分進行，所述MO噴射管103、石油或天然氣噴射管105位於爐體中部， 兩者的噴射方向相向且均與爐體101的內壁相切，從而形成旋轉氣流，具有反應效果好、結構簡單等特點；所述電加熱管106位於所述NiO噴射管103和石油或天然氣噴射管105噴射交匯區的中間部位，用於反應開始時提供850-960度的溫度，這種結構，直接對混合氣體進行加熱，加熱效率高，節省預熱時間。氧化器10與氧化器旋風分離器9組成循環流化床，在還原器1內生成的Ni通過 Ni粉入口送入氧化器10中，同時經壓氣器3、飽和器4壓縮的空氣通過壓縮空氣入口 1003 送入氧化器10中，為使化學反應充分進行，Ni粉入口和壓縮空氣入口 1003的噴射方向相向且均與爐體1001的內壁相切。在氧化器10中發生氧化反應，將M氧化成M0，反應方程式為
2Ni+02 — 2Ni0+熱量。流程B 反應生成高溫高壓純CO2氣體通過還原器風分離器2送入一級渦輪機5中作功，帶動發電機7發電，同時也為壓氣器3提供動力；從氧化器旋風分離器9中出來的溫度小於600度、壓力小於20Mpa的高溫高壓&氣，送到二級渦輪機8中作功，帶動發電機7 發電，同時也為壓氣器3提供動力。流程C 從一級渦輪機5出來的氣體經冷凝器6冷凝成純CO2氣體和水，將純CO2 氣體回收到二氧化碳收集罐中。
權利要求
1.一種無火焰化學鏈燃燒還原爐，包括還原器(1)和還原器旋風分離器(2)，所述還原器(1)上部的還原器循環流化出口和下部的還原器循環流化入口分別與還原器旋風分離器(2)上部的還原器旋風分離器循環流化入口和底端的還原器旋風分離器循環流化出口連通，其特徵在於所述還原器(1)包括由耐火磚構成的爐體(101)，所述爐體(101)的橫截面為圓形，其外壁包裹有絕熱層，在所述爐體(101)上設有NiO噴射管(103)、帶有閥門(104) 的石油或天然氣噴射管(105)、Ni粉出口( 107)和電加熱管(106)；所述NiO噴射管(103)、 石油或天然氣噴射管(105)位於爐體(101)中部，兩者的噴射方向相向且均與爐體(101)的內壁相切。
2.根據權利要求1所述的無火焰化學鏈燃燒還原爐，其特徵在於所述MO噴射管 (103)和石油或天然氣噴射管(105)的噴射方向構成90度夾角。
3.根據權利要求2所述的無火焰化學鏈燃燒還原爐，其特徵在於所述電加熱管(106) 位於所述NiO噴射管(103)和石油或天然氣噴射管(105)噴射交匯區的中間部位，該電加熱管(106)用於反應開始時提供850-960度的溫度。
全文摘要
本發明公開了一種無火焰化學鏈燃燒還原爐，包括還原器和還原器旋風分離器，所述還原器上部的還原器循環流化出口和下部的還原器循環流化入口分別與還原器旋風分離器上部的還原器旋風分離器循環流化入口和底端的還原器旋風分離器循環流化出口連通，所述還原器包括由耐火磚構成的爐體，所述爐體的橫截面為圓形，其外壁包裹有絕熱層，在所述爐體上設有NiO噴射管、帶有閥門的石油或天然氣噴射管、Ni粉出口和電加熱管；所述NiO噴射管、石油或天然氣噴射管位於爐體中部，兩者的噴射方向相向且均與爐體的內壁相切。與現有技術相比，本發明結構簡單、還原反應充分、適用範圍廣。
文檔編號C01G53/04GK102180526SQ201110064088
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月17日 優先權日2011年3月17日
發明者吳福兒 申請人:紹興文理學院