本發(fā)明涉及化學鏈燃燒，尤其涉及一種用于固體燃料化學鏈燃燒裝置的氧載體回收系統(tǒng)和一種用于固體燃料化學鏈燃燒裝置的氧載體回收方法。

背景技術：

1、工業(yè)革命以來，人為活動造成的碳排放成為全球氣候變化的主要原因，其中化石燃料燃燒是碳排放的主要來源。目前，化石燃料在我國一次能源結構中占比超過80％。為應對氣候變化，我國提出“雙碳”戰(zhàn)略，碳捕集與封存成為化石燃料燃燒過程碳減排的重要技術路徑?；瘜W鏈燃燒技術因二氧化碳原位分離、碳捕集成本低等優(yōu)勢，成為最具潛力的低成本碳捕集技術之一。該技術通過氧載體在空氣反應器和燃料反應器之間循環(huán)傳遞氧，實現燃料燃燒，燃燒產物中二氧化碳濃度高，可原位捕集。

2、化學鏈燃燒是一個兩步燃燒過程，利用氧載體在空氣反應器和燃料反應器之間循環(huán)，將氧從空氣中傳遞給燃料。在空氣反應器中，氧載體首先在高溫下與空氣接觸發(fā)生氧化反應，獲得晶格氧；隨后，氧載體被輸運至燃料反應器，通過釋放晶格氧使燃料氧化燃燒，而自身被還原。氧載體通過交替發(fā)生氧化還原循環(huán)，使化學鏈燃燒連續(xù)進行。由于晶格氧替代空氣支持燃料燃燒，因此燃燒產生的水蒸氣和二氧化碳不會被氮氣稀釋。燃料反應器尾氣冷凝水蒸氣后，可獲得高濃度二氧化碳，實現原位捕集。

3、在循環(huán)流化床化學鏈燃燒中，氧載體的高磨損率是目前面臨的主要瓶頸問題之一。氧載體顆粒與壁面間、顆粒間的碰撞產生機械應力會帶來機械磨損；由于燃燒裝置在高溫環(huán)境中，高溫運行會對氧載體產生熱應力作用，從而出現熱磨損；此外，由于氧載體在化學鏈燃燒中交替往復地發(fā)生氧化和還原的化學反應，所以會產生化學應力帶來的更為嚴重的化學磨損。在實際的化學鏈燃燒系統(tǒng)運行中，氧載體的磨損由以上3種磨損模式共同作用，導致流化顆粒的磨損。這些磨損產生的氧載體細顆粒物會隨煙氣排出化學鏈燃燒裝置。化學鏈燃燒系統(tǒng)通常運行周期很長，氧載體顆粒的磨損會造成床料存量減少，因此需要在運行過程中不斷補充新的氧載體顆粒來保證床料量充足，維持流化床的正常運行。由于氧載體需求量大，需要不斷補充，若能回收這部分磨損的氧載體材料，避免損失，實現再利用，則能夠顯著降低氧載體使用成本。

技術實現思路

1、本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發(fā)明的第一個目的在于提出一種用于固體燃料化學鏈燃燒裝置的氧載體回收系統(tǒng)，利用靜電分選技術實現氧載體和粉煤灰的分離，實現了對非磁性氧載體材料的有效回收，對回收后的氧載體進行分級，將較大粒徑的氧載體送回串行流化床反應器，充分利用了較大粒徑的氧載體。

2、本發(fā)明的第二個目的在于提出一種用于固體燃料化學鏈燃燒裝置的氧載體回收方法。

3、為達到上述目的，本發(fā)明第一方面實施例提出了一種用于固體燃料化學鏈燃燒裝置的氧載體回收系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：第一收集器、第二收集器、第一卸料閥、第二卸料閥、鼓風機、換熱器、干燥器、電選機、灰倉、氣流粉體分級器、細粉回收倉和螺桿顆粒進料機；其中，

4、所述第一收集器布置于空氣反應器煙道中，所述第一收集器的底部出口與所述第一卸料閥的頂部入口相對，所述第一卸料閥的底部出口與所述干燥器的物料入口相對；所述第二收集器布置于燃料反應器煙道中，所述第二收集器的底部出口與所述第二卸料閥的頂部入口相對，所述第二卸料閥的底部出口與所述干燥器的物料入口相對；所述干燥器的物料出口與所述電選機的入口相對，所述電選機的第一出口與所述灰倉的入口相對，所述電選機的第二出口與所述氣流粉體分級器的入口相對，所述氣流粉體分級器的第一出口與所述細粉回收倉的入口相對，所述氣流粉體分級器的第二出口與所述螺桿顆粒進料機的入口相對；所述鼓風機的入口與空氣連通，所述鼓風機的出口與所述換熱器的空氣側進口連接，所述換熱器的空氣側出口與所述干燥器的干燥風進口連接，所述干燥器的干燥風出口與空氣反應器尾部煙道連通，且連通位置位于第一收集器的上游。

5、另外，根據本發(fā)明上述實施例的用于固體燃料化學鏈燃燒裝置的氧載體回收系統(tǒng)，還可以具有如下的附加技術特征：

6、根據本發(fā)明的一個實施例，所述第一收集器與所述第二收集器均為袋式除塵器，所述第一收集器的進氣口與空氣反應器的尾部煙道連接，所述第一收集器的濾袋下部灰斗與所述第一卸料閥的頂部入口連接；所述第二收集器與燃料反應器的尾部煙道連接，所述第二收集器的濾袋下部灰斗與所述第二卸料閥的頂部入口連接。

7、根據本發(fā)明的一個實施例，所述換熱器為管式換熱器或板式換熱器，布置于空氣反應器尾部煙道內且安裝位置位于所述第一收集器的上游；或者，布置于燃料反應器尾部煙道內且安裝位置位于所述第二收集器的上游。

8、根據本發(fā)明的一個實施例，所述電選機為摩擦靜電帶式分離機。

9、根據本發(fā)明的一個實施例，所述氣流粉體分級器包括加料控制單元、分級機主機、高效旋風收集器、脈沖袋式除塵器、高壓引風機及電器控制系統(tǒng)。

10、為達到上述目的，本發(fā)明第二方面實施例提出了一種用于固體燃料化學鏈燃燒裝置的氧載體回收方法，所述方法基于上述實施例的系統(tǒng)，所述方法包括：

11、s1，使用所述第一收集器收集空氣反應器煙氣中攜帶的粒徑大于0.5微米的粉煤灰和氧載體細顆粒并暫儲于所述第一收集器的灰斗中，使用所述第二收集器收集燃料反應器煙氣中攜帶的粒徑大于0.5微米的粉煤灰和氧載體細顆粒并暫儲于所述第二收集器的灰斗中；

12、s2，開啟所述第一卸料閥和所述第二卸料閥，將暫存于所述第一收集器及所述第二收集器灰斗中的細小顆粒物分別通過所述第一卸料閥和所述第二卸料閥卸出，細小顆粒物被送至所述干燥器；

13、s3，所述鼓風機向所述換熱器中送入新鮮空氣，常溫新鮮空氣通過所述換熱器換熱后變?yōu)?40至280℃的熱空氣，作為熱干燥風進入所述干燥器；粉煤灰和氧載體細顆粒從所述干燥器的一端進入，在所述干燥器中與熱干燥風逆流接觸，脫除水分后從所述干燥器的另一端排出，控制物料的排出溫度在80℃以上，進行下一步分選；使用后的干燥熱風排入空氣反應器尾部煙道，利用所述第一收集器處理干燥過程中攜帶的粉塵；

14、s4，烘干后的熱粉煤灰和氧載體細顆粒進入所述電選機，在所述電選機的進料段，氧載體和粉煤灰微粒由于具有不同的表面帶電性質，通過摩擦起電效應在顆粒與顆粒接觸摩擦過程中發(fā)生電荷轉移現象，使氧載體和粉煤灰攜帶不同的電荷；隨后，攜帶不同電荷的氧載體和粉煤灰穿過電極區(qū)的電場時，每個帶電細顆粒向電荷相反的平板電極移動微小的距離，附著在平板電極表面的環(huán)形輸送皮帶上，隨著皮帶移動離開電極區(qū)實現分離；分離后得到的粉煤灰排放入灰倉，按照粉煤灰處理；分離后得到的氧載體被回收，進行下一步的分級利用；

15、s5，被回收的氧載體進一步輸送至所述氣流粉體分級器中進行粒徑分級，通過所述氣流粉體分級器，按照設置的分級粒徑分級為大顆粒氧載體和氧載體粉體；其中，大顆粒氧載體仍滿足在串行流化床中使用的要求，繼續(xù)用于化學鏈燃燒，通過所述螺桿顆粒進料機被送回空氣反應器；氧載體粉體不具有直接利用價值，作為廢棄氧載體材料回收，用做制備再生氧載體的原料。

16、另外，根據本發(fā)明上述實施例的于固體燃料化學鏈燃燒裝置的氧載體回收方法，還可以具有如下的附加技術特征：

17、根據本發(fā)明的一個實施例，在步驟s4中，分離前的熱粉煤灰和氧載體細顆粒混合物中，氧載體細顆粒的質量占比范圍為4％至80％；可分離的粉體粒徑范圍為0.5微米至300微米。

18、根據本發(fā)明的一個實施例，在步驟s4中，施加在平板電極上的對地電壓在±4至±10kv之間，兩電極間總電壓差為8至20kv；平板電極與環(huán)形輸送皮帶的間隙調節(jié)范圍為9至18mm，環(huán)形輸送皮帶的線速度為4至20米/秒。

19、根據本發(fā)明的一個實施例，在步驟s4中，分離得到的粉煤灰中殘余氧載體質量分數為1％-0.5％。

20、根據本發(fā)明的一個實施例，在步驟s5中，所述分級粒徑為42微米。

21、總體而言，通過本發(fā)明所構思的以上技術方案與現有技術相比，主要具備以下的技術優(yōu)點：

22、本發(fā)明提供的一種用于固體燃料化學鏈燃燒裝置的氧載體回收系統(tǒng)及方法，位于化學鏈燃燒裝置的末端，不影響化學鏈燃燒裝置正常運行，適合對已有的化學鏈燃燒裝置進行改造；每小時處理能力高達23噸，處理能力大；干燥過程利用化學鏈燃燒裝置煙氣余熱，且不額外排放含塵氣體，每處理1噸物料耗電約1千瓦時，主要由驅動電機消耗，節(jié)能環(huán)保；適用的氧載體材料范圍廣泛，對絕緣和導電材料都有效，利用不同材料接觸摩擦后的表面帶電性質差異，可從粉煤灰中分離各種類型的氧載體材料；可處理的粒度范圍廣，非常適合分離非常細(<1微米)到中等(～300微米)顆粒，尤其對于對常規(guī)電選技術根本無法分離的小于75微米細粒物料能夠有效分離；分離完成的粉煤灰中氧載體質量占比低于1％，分離高效；分離后的氧載體根據粒徑不同分別被送回串行流化床反應器中再利用和作為細粉末回收，利用充分。

23、本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。