一種蓄熱型無焰燃燒技術的製作方法

2023-06-12 12:51:51

專利名稱：一種蓄熱型無焰燃燒技術的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種蓄熱型無焰燃燒技術，屬於能源環境領域。
背景技術：
地球表面溫度升高、海平面上升、極端惡劣天氣頻繁出現引起了全人類對「溫室效應」的關注，CO2是引起溫室效應的主要溫室氣體，已被視為第三代空氣汙染物。隨著世界エ業化進程的不斷推進，以石油、煤、天然氣為主的含碳化石能源在人類生產、生活活動中大量使用，打破了自然界生物圏、大氣圈原有的碳平衡。為實現人類社會的可持續發展，以《京都議定書》為重要標誌，國際社會對CO2減排已達成共識。2009年12月，g在討論全球溫室氣體減排及低碳經濟的「哥本哈根氣候變化大會」受到各國政府高度關注，美、日等國均在哥本哈根氣候變化大會上向全世界做出了CO2具體的量化減排承諾。化石燃料的燃燒室溫室氣體的主要來源，煤、天然氣、石油等化石燃料在燃燒過程中產生大量的ニ氧化碳、氮氧化物與硫氧化物等有害氣體，加劇了大氣汙染與全球變暖。為減少燃料燃燒過程中有害氣體的排放，各國十分重視能源的高效清潔利用，特別是蓄熱燃燒與無焰燃燒等技術的開發與利用，開發具有新型的蓄熱型氧載體材料與燃燒技術對能源的清潔、高效利用具有重要意義。

發明內容
本發明目的在於提供ー種通過氧載體內部相變蓄熱材料不斷交替發生的相變，達到蓄熱、放熱目的，連續獲得高純CO2與高純N2的蓄熱型無焰燃燒技木。本發明蓄熱型無焰燃燒技術的特徵在於包括是蓄熱型氧載體和蓄熱型氧載體燃燒技術兩部分，蓄熱型氧載體(4)由內部核蓄熱相變材料(2 )與外部殼氧載體/金屬氧化物(I)構成；將數個蓄熱型氧載體(4)放入ー個的有進口和有出ロ的容器中，構成ー個反應器
(3),蓄熱型氧載體燃燒設備由一個反應器(3)、兩個換向閥(5、6)和數根輸送管共同構成，換向閥(5 ) —端接反應器(3 )進ロ，另一端接燃料管(7 )和空氣管(8 );
蓄熱型氧載體燃燒技術是當這種蓄熱型氧載體用於燃燒吋，
第一歩，蓄熱型氧載體吸收熱量後內部相變，蓄熱相變材料(2)發生相變儲存大量熱量，而氧載體外殼並不發生形變或坍塌；當氧載體(I)與燃料發生完全氧化反應，即吸熱反應，產生CO2與H2O吋，內部蓄熱相變材料(2)通過發生相變來向外部氧載體(I)提供熱量以維持反應進行；
第二步，當外部氧載體(I)的內部晶格氧消耗殆盡或完全氧化反應接近尾聲時，切換換向閥(5)將空氣通入蓄熱型氧載體床層，還原態的氧載體(I)與空氣中氧氣反應，即放熱反 應，完成氧載體(I)自身再生過程同時產生高純N2，此時氧載體(I)內部相變蓄熱材料發生相變儲存熱量；交替進行第一歩與第二歩，能連續獲得高純CO2與高純N2 ；
同時氧載體內部相變蓄熱材料(2)不斷交替發生相變，達到蓄、放熱的目的，以供給氧載體的氧化還原反應，
所述氧載體是金屬氧化物Fe203-Cu0-Fe/Al203 ；
所述蓄熱相變材料是K2CO3與Na2CO315本發明具有以下優點
(I)將化學鏈燃燒技術與蓄熱燃燒相結合，大大提高燃燒過程的能源利用效率。(2)蓄熱型氧載體在完成無焰燃燒時還可以完成蓄熱過程，蓄熱型氧載體蓄、放熱過程能夠及時對氧載體吸、放熱作出反應，能量傳遞快捷高效。 (3)該燃燒過程不排放ニ氧化碳等汙染物，屬於環境友好型燃燒技術。(4)該燃燒裝置系統可用於發電，將燃料的化學能轉化為電能，同時達到ニ氧化碳收集的目的。(5)該燃燒裝置除能夠捕集ニ氧化碳、提高燃燒效率外還可以副產高純氮氣。


圖I本發明由數個蓄熱型氧載體構成的一個反應器示意圖。圖2為本發明單個蓄熱型氧載體的結構示意圖。圖3本發明蓄熱型無焰燃燒技術換向閥兩種工作狀態時的爆炸圖。圖中1 ー氧載體/金屬氧化物；2—蓄熱相變材料；3—反應器；4ー蓄熱型氧載體；5—換向閥；6—換向閥；7—燃料管；8—空氣管。
具體實施例方式本發明包括兩部分，一部分是蓄熱型氧載體，另一部分是蓄熱型氧載體燃燒技木。蓄熱型氧載體的特點在由內部核與外部殼組成，內部核是由相變蓄熱材料組成，外部殼是由氧載體(金屬氧化物)組成。當這種蓄熱型氧載體用於燃燒時，第一歩，蓄熱型氧載體吸收熱量後內部相變蓄熱材料發生相變儲存大量熱量，而氧載體外殼並不發生形變或坍塌；當氧載體與燃料發生完全氧化反應(吸熱反應)產生CO2與H2O吋，內部相變蓄熱材料通過發生相變來向外部氧載體提供熱量以維持反應進行；第二歩，當氧載體的內部晶格氧消耗殆盡或完全氧化反應接近尾聲時，切換氣體將空氣通入蓄熱型氧載體床層，還原態氧載體與空氣中氧氣反應(放熱反應)完成氧載體自身的再生過程同時產生高純N2，此時氧載體內部相變蓄熱材料發生相變儲存熱量。交替進行第一歩與第二步就可以連續得到高純CO2與高純N2。同時氧載體內部相變蓄熱材料不斷交替發生相變，達到蓄、放熱的目的，以供給氧載體的氧化還原反應。實施例I
蓄熱相變材料成分K2CO3 氧載體材料Fe2O3Al2O3 燃料天然氣(主要成分CH4)
空氣壓縮空氣N2 (78%)與O2 (21%)
尾氣中CO2與H2O純度95%氮氣純度94%。
實施例2
蓄熱相變材料成分K2CO3與Na2CO3氧載體材料Fe203-Cu0_Fe/Al203 燃料天然氣(主要成分CH4)
空氣壓縮空氣N2 (78%)與O2 (21%)尾氣中CO2與H2O純度98%
氮氣純度97%。
權利要求
1.一種蓄熱型無焰燃燒技木，其特徵在於包括是蓄熱型氧載體和蓄熱型氧載體燃燒技術兩部分， 蓄熱型氧載體(4)由內部核蓄熱相變材料(2)與外部殼氧載體/金屬氧化物(I)構成；將數個蓄熱型氧載體(4)放入ー個的有進口和有出口的容器中，構成ー個反應器(3)，蓄熱型氧載體燃燒設備由一個反應器(3)、兩個換向閥(5、6)和數根輸送管共同構成,換向閥(5 ) —端接反應器(3 )進ロ，另一端接燃料管(7 )和空氣管(8 ); 蓄熱型氧載體燃燒技術是當這種蓄熱型氧載體用於燃燒吋， 第一歩，蓄熱型氧載體吸收熱量後內部相變，蓄熱相變材料(2)發生相變儲存大量熱量，而氧載體外殼並不發生形變或坍塌；當氧載體(I)與燃料發生完全氧化反應，即吸熱反應，產生CO2與H2O吋，內部蓄熱相變材料(2)通過發生相變來向外部氧載體(I)提供熱量以維持反應進行； 第二步，當外部氧載體(I)的內部晶格氧消耗殆盡或完全氧化反應接近尾聲時，切換換向閥(5)將空氣通入蓄熱型氧載體床層，還原態的氧載體(I)與空氣中氧氣反應，即放熱反應，完成氧載體(I)自身再生過程同時產生高純N2，此時氧載體(I)內部相變蓄熱材料發生相變儲存熱量； 交替進行第一歩與第二歩，能連續獲得高純CO2與高純N2 ； 氧載體內部蓄熱相變材料(2)不斷交替的發生相變，進行蓄、放熱供給氧載體的氧化還原反應， 所述氧載體(I)是金屬氧化物Fe203-Cu0-Fe/Al203 ； 所述蓄熱相變材料(2)是K2CO3與Na2CO31全文摘要
本發明涉及一種蓄熱型無焰燃燒技術，屬於能源環境領域。當這種蓄熱型氧載體用於燃燒時，第一步，蓄熱型氧載體吸收熱量後內部相變蓄熱材料發生相變儲存大量熱量，而氧載體外殼並不發生形變或坍塌；當氧載體與燃料發生完全氧化反應(吸熱反應)產生CO2與H2O時，內部相變蓄熱材料通過發生相變來向外部氧載體提供熱量以維持反應進行；第二步，當氧載體的內部晶格氧消耗殆盡或完全氧化反應接近尾聲時，切換氣體將空氣通入蓄熱型氧載體床層，還原態氧載體與空氣中氧氣反應(放熱反應)完成氧載體自身的再生過程同時產生高純N2，此時氧載體內部相變蓄熱材料發生相變儲存熱量。交替進行第一步與第二步就可以連續得到高純CO2與高純N2。
文檔編號F23D14/66GK102679357SQ20111005256
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月6日 優先權日2011年3月6日
發明者李孔齋, 杜雲鵬, 段月娟, 王 華, 祝星, 程顯明, 胡建杭, 魏永剛 申請人:昆明理工大學