本發(fā)明涉及一種塔式鼓泡流化床燃料反應(yīng)器的化學(xué)鏈燃燒的裝置及其方法，具體為實(shí)現(xiàn)改善燃料反應(yīng)器內(nèi)氣-固混合狀態(tài)，抑制氣泡長(zhǎng)大，增加固體顆粒在燃料反應(yīng)器停留時(shí)間，提高燃燒效率，完成燃燒過(guò)程中分離二氧化碳的化學(xué)鏈燃燒裝置及方法。

背景技術(shù)：

化學(xué)鏈燃燒是一種新型燃燒技術(shù)，借助載氧體在空氣反應(yīng)器和燃料反應(yīng)器之間進(jìn)行交替的氧化-還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)氧的傳遞，從而避免了燃料與空氣的直接接觸，完成燃料化學(xué)能的轉(zhuǎn)化，其原理是：還原態(tài)載氧體在空氣反應(yīng)器中與空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)生成氧化態(tài)載氧體；氧化態(tài)的載氧體進(jìn)入燃料反應(yīng)器，與燃料進(jìn)行還原反應(yīng)，生成還原態(tài)載氧體；還原態(tài)載氧體再進(jìn)入空氣反應(yīng)器進(jìn)行氧化反應(yīng)，以此循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)燃料的燃燒并完成載氧體的再生。其中，空氣反應(yīng)器出口的干氣體產(chǎn)物僅有N₂和多余的O₂；燃料反應(yīng)器出口的氣體產(chǎn)物為CO₂和H₂O，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的冷凝和干燥之后，得到高純的CO₂，從而實(shí)現(xiàn)CO₂的內(nèi)分離。

化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器須達(dá)到以下設(shè)計(jì)要求：較高的傳質(zhì)能力，從而在燃料反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)燃料的高轉(zhuǎn)化率，在空氣反應(yīng)器中完成載氧體的再生，在一定溫度和壓力范圍內(nèi)，載氧體必須具有足夠快的化學(xué)反應(yīng)速率；較高的傳熱能力，能通過(guò)載氧體將空氣反應(yīng)器的熱量傳遞到燃料反應(yīng)器，維持燃料反應(yīng)器的吸熱反應(yīng)所需要的熱量；防止兩反應(yīng)器之間的串氣，減少CO₂由燃料反應(yīng)器向空氣反應(yīng)器泄露；在固體燃料化學(xué)鏈燃燒時(shí)，能使飛灰和未燃盡固體燃料與載氧體有效分離。

在氣體燃料化學(xué)鏈燃燒過(guò)程中，載氧體在空氣反應(yīng)器和燃料反應(yīng)器之間的交替氧化-還原反應(yīng)，流化狀態(tài)差會(huì)導(dǎo)致載氧體顆粒發(fā)生燒結(jié)，降低載氧體的反應(yīng)活性；另一方面，在化學(xué)鏈燃燒過(guò)程中燃料反應(yīng)器內(nèi)氣體燃料的轉(zhuǎn)化效率受到載氧體的反應(yīng)活性的制約，載氧體的反應(yīng)活性越低，燃料反應(yīng)器出口氣體中未完全氧化的可燃?xì)怏w濃度越高，導(dǎo)致化學(xué)鏈燃燒效率降低。在固體燃料化學(xué)鏈燃燒過(guò)程中，燃料反應(yīng)器內(nèi)固體燃料首先和氣化介質(zhì)進(jìn)行氣化反應(yīng)，氣化產(chǎn)物被氧化態(tài)的載氧體氧化，生成二氧化碳和水蒸氣。載氧體的氧化反應(yīng)速率遠(yuǎn)高于還原反應(yīng)速率，空氣反應(yīng)器采用快速反應(yīng)器可以滿足要求。在燃料反應(yīng)器中，和載氧體的還原反應(yīng)相比，固體燃料的氣化反應(yīng)很慢，是控制整個(gè)化學(xué)鏈燃燒的速率的關(guān)鍵過(guò)程，有必要采取措施來(lái)提高燃料在燃料反應(yīng)器中的停留時(shí)間，以保證燃料的充分反應(yīng)；否則會(huì)有較多的細(xì)微焦炭顆粒未完全氣化，被氣流攜帶離開(kāi)燃料反應(yīng)器，導(dǎo)致固體燃料化學(xué)鏈燃燒效率降低。另外，常規(guī)的鼓泡流化床反應(yīng)器內(nèi)氣泡的存在，不利于氣固接觸，降低反應(yīng)的效率，需要采取有效措施改善鼓泡流化床內(nèi)氣固流動(dòng)特性。

因此，如何提高燃料反應(yīng)器內(nèi)燃料的轉(zhuǎn)化效率，保證良好的流化狀態(tài)，增大固體顆粒在燃料反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間，是提高化學(xué)鏈燃燒效率的關(guān)鍵問(wèn)題，其技術(shù)有著廣泛的社會(huì)效益和工業(yè)應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種提高燃料反應(yīng)器內(nèi)燃料的轉(zhuǎn)化效率，改善燃料反應(yīng)器內(nèi)氣固流動(dòng)狀態(tài)的化學(xué)鏈燃燒的裝置及其方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于塔式鼓泡流化床燃料反應(yīng)器的化學(xué)鏈燃燒裝置，根據(jù)載氧體流動(dòng)方向依次由空氣反應(yīng)器、空氣旋風(fēng)分離器、返料器、塔式燃料反應(yīng)器、燃料旋風(fēng)分離器和隔離器串聯(lián)組成的循環(huán)反應(yīng)裝置；所述的塔式燃料反應(yīng)器沿氣體流動(dòng)方向由多個(gè)獨(dú)立的布風(fēng)隔板分隔成若干小室，各小室之間相互連通。

所述空氣反應(yīng)器為快速流化床反應(yīng)器。

所述塔式燃料反應(yīng)器為鼓泡流化床反應(yīng)器。

所述布風(fēng)隔板包括多孔布風(fēng)隔板或風(fēng)帽布風(fēng)隔板。

一種所述的基于塔式鼓泡流化床燃料反應(yīng)器的化學(xué)鏈燃燒裝置的方法，燃料進(jìn)入塔式燃料反應(yīng)器底部，通過(guò)載氧體分別在空氣反應(yīng)器和塔式燃料反應(yīng)器之間的交替進(jìn)行氧化－還原過(guò)程，實(shí)現(xiàn)燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化；具體方法包括以下步驟：

1)氧化反應(yīng)：氣化產(chǎn)物或氣體燃料與來(lái)自空氣反應(yīng)器內(nèi)的氧化態(tài)載氧體顆粒由下向上依次通過(guò)所述塔式燃料反應(yīng)器的各個(gè)小室，進(jìn)行氧化反應(yīng)，氧化態(tài)載氧體顆粒被還原成還原態(tài)載氧體顆粒，氣體燃料或氣化產(chǎn)物被氧化生成水蒸氣和二氧化碳，還原態(tài)載氧體顆粒及水蒸氣和二氧化碳一起進(jìn)入燃料旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離，水蒸氣和二氧化碳排出，分離下來(lái)的還原態(tài)載氧體顆粒通過(guò)隔離器進(jìn)入空氣反應(yīng)器中；所述的氣化產(chǎn)物為固體燃料進(jìn)入塔式燃料反應(yīng)器底部小室內(nèi)與進(jìn)入的流化氣體氣化反應(yīng)得到；所述的固體燃料為含碳?xì)涞墓腆w燃料；所述的氣體燃料為還原性氣體；

2)載氧體再生反應(yīng)：進(jìn)入空氣反應(yīng)器中的還原態(tài)載氧體顆粒，與空氣反應(yīng)器底部進(jìn)入的空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，生成氧化態(tài)載氧體顆粒，完成載氧體的再生，所述氧化態(tài)載氧體顆粒被氣流帶入空氣旋風(fēng)分離器，進(jìn)行氣固分離，反應(yīng)后的貧氧空氣排出，分離下來(lái)的氧化態(tài)載氧體顆粒通過(guò)返料器重新進(jìn)入塔式燃料反應(yīng)器進(jìn)行還原反應(yīng)。

所述塔式燃料反應(yīng)器底部小室內(nèi)未完全氣化的殘余固體燃料或未完全氧化的氣體燃料通過(guò)布風(fēng)隔板進(jìn)入塔式燃料反應(yīng)器上一層小室中，進(jìn)一步進(jìn)行氣化或氧化反應(yīng)，最終轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水蒸氣。

所述空氣反應(yīng)器中的反應(yīng)溫度為850～1100℃；所述塔式燃料反應(yīng)器中的反應(yīng)溫度為600～1000℃。

所述固體燃料包括煤炭、生物質(zhì)、生活污泥，所述的氣體燃料包括CO、H₂、CH₄。

所述返料器、塔式燃料反應(yīng)器及隔離器分別通過(guò)底部添加流化氣體，所述流化氣體為水蒸氣和/或二氧化碳?xì)怏w。

有益效果：本發(fā)明提供的一種基于塔式鼓泡流化床燃料反應(yīng)器的化學(xué)鏈燃燒裝置及方法，適用燃料不局限于固體燃料，載氧體顆粒隨氣流從下至上通過(guò)塔式燃料反應(yīng)器內(nèi)由布風(fēng)隔板分隔成的各個(gè)小室，通過(guò)燃料反應(yīng)器與空氣反應(yīng)器構(gòu)成一個(gè)閉合循環(huán)；本發(fā)明通過(guò)增加塔式燃料反應(yīng)器的床層高度來(lái)增加氣固的接觸時(shí)間，和燃料在燃料反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間，但是床層高度增加會(huì)發(fā)生流動(dòng)不均勻，柱塞流節(jié)涌等氣固混合不良的狀態(tài)，因此為了解決上述問(wèn)題本發(fā)明采用以多個(gè)獨(dú)立的布風(fēng)隔板將燃料反應(yīng)器沿高度方向分隔為若干小室的方法，改善燃料反應(yīng)器內(nèi)氣-固混合情況，使流動(dòng)均勻，加強(qiáng)還原性氣體與載氧體顆粒的接觸，有利于提高燃料轉(zhuǎn)化率；對(duì)于固體燃料，本發(fā)明增加了固體燃料在燃料反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間，使得固體燃料充分氣化，氣化產(chǎn)物被氧化態(tài)的載氧體氧化，生成二氧化碳和水蒸氣排出，提高燃料反應(yīng)器內(nèi)燃料的轉(zhuǎn)化效率；在塔式鼓泡流化床燃料反應(yīng)器中，沿高度方向布置的多個(gè)獨(dú)立的布風(fēng)隔板可以保證鼓泡流化床的穩(wěn)定運(yùn)行有效抑制反應(yīng)器內(nèi)氣泡的長(zhǎng)大，使流動(dòng)穩(wěn)定均勻，減少因氣泡破裂引起焦炭顆粒的揚(yáng)析，增加細(xì)微焦炭顆粒在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間，保證固體燃料化學(xué)鏈燃燒的燃燒效率；另一方面，減少了反應(yīng)過(guò)程中由于流動(dòng)不均導(dǎo)致載氧體反應(yīng)活性降低的情況，有效改善了流動(dòng)狀態(tài)防止載氧體燒結(jié)失活有助于化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)的正常進(jìn)行，其技術(shù)有著廣泛的社會(huì)效益和工業(yè)應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

其中有空氣反應(yīng)器1，空氣旋風(fēng)分離器2，返料器3，塔式燃料反應(yīng)器4，還原態(tài)載氧體顆粒4.1，布風(fēng)隔板4.2，燃料旋風(fēng)分離器5，隔離器6。

圖2為實(shí)施例3中塔式燃料反應(yīng)器內(nèi)從下往上第四個(gè)小室內(nèi)測(cè)壓點(diǎn)得到的曲線。

圖3為實(shí)施例3的整個(gè)塔式燃料反應(yīng)器內(nèi)的壓差曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1所示為一種基于塔式鼓泡流化床燃料反應(yīng)器的化學(xué)鏈燃燒裝置，包括空氣反應(yīng)器、空氣旋風(fēng)分離器、返料器、塔式燃料反應(yīng)器、燃料旋風(fēng)分離器和隔離器依次串聯(lián)組成的單循環(huán)反應(yīng)裝置。

進(jìn)一步的，在本發(fā)明中，所述塔式燃料反應(yīng)器被若干個(gè)獨(dú)立的布風(fēng)隔板沿高度方向分隔成若干小室，布風(fēng)隔板可采用多孔布風(fēng)隔板或風(fēng)帽布風(fēng)隔板等結(jié)構(gòu)形式的布風(fēng)隔板，所述若干小室通過(guò)所述布風(fēng)隔板依次連通。布風(fēng)隔板的作用是高床層下使塔式燃料反應(yīng)器內(nèi)氣固流動(dòng)均勻，同時(shí)支撐燃料反應(yīng)器各個(gè)小室內(nèi)的顆粒床料。

在本發(fā)明中，所述空氣反應(yīng)器1通過(guò)空氣旋風(fēng)分離器2和返料器3與所述塔式燃料反應(yīng)器4連接；所述空氣反應(yīng)器1上部的出口與所述空氣旋風(fēng)分離器2的上部進(jìn)料口相連通，所述空氣旋風(fēng)分離器2的下部出料口與所述返料器3的頂部進(jìn)料口相連通。所述塔式燃料反應(yīng)器4通過(guò)燃料旋風(fēng)分離器5和隔離器6與所述空氣反應(yīng)器1連接；所述塔式燃料反應(yīng)器4上部的出口與所述燃料旋風(fēng)分離器5的上部進(jìn)料口相連通，所述燃料旋風(fēng)分離器5的下部出料口與所述隔離器6的頂部進(jìn)料口連接。所述隔離器6的出口與所述空氣反應(yīng)器1的下部進(jìn)料口相連通。所述返料器3出口與所述塔式燃料反應(yīng)器4的下部載氧體進(jìn)口相連通。隔離器6的作用是將從燃料分離器5分離下來(lái)的顆粒物料通過(guò)流態(tài)化的方式輸送到空氣反應(yīng)器1中，隔離器6的中間設(shè)置有隔板，起到隔離的作用，防止空氣反應(yīng)器1中的氣體反竄到燃料旋風(fēng)分離器5中，降低氣固分離效率；隔離器氣體進(jìn)口進(jìn)入的流化氣體采用水蒸氣或CO₂，這樣才能保證燃料反應(yīng)器3排出的氣體為CO₂和水蒸氣，不含有其它氣體。返料器3的作用同隔離器6，同樣起到隔離防串氣的作用。返料器和隔離器均可采用流化床返料器。

一種基于塔式鼓泡流化床燃料反應(yīng)器的化學(xué)鏈燃燒裝置的方法，氣體或固體燃料進(jìn)入所述塔式燃料反應(yīng)器的底部小室中，通過(guò)載氧體在所述空氣反應(yīng)器和所述塔式燃料反應(yīng)器之間的交替氧化－還原過(guò)程，實(shí)現(xiàn)燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化，所述載氧體包括鎳基、鐵基、銅基等各種載氧體顆粒；所述燃料為固體燃料或氣體燃料；所述固體燃料為含碳?xì)涞墓腆w燃料，包括煤炭、生物質(zhì)、生活污泥；所述氣體燃料為還原性氣體，包括CO、H₂以及CH₄等含碳?xì)涞臍怏w燃料；具體方法包括以下步驟：

1)氣化反應(yīng)：所述固體燃料進(jìn)入所述塔式燃料反應(yīng)器底部小室，被氣流攜帶，向上通過(guò)塔式燃料反應(yīng)器的各個(gè)小室，進(jìn)行氣化反應(yīng)，生成氣化產(chǎn)物。所述氣體燃料無(wú)此步驟，直接進(jìn)入塔式燃料反應(yīng)器底部與氧化態(tài)載氧體進(jìn)行反應(yīng)；

2)氧化反應(yīng)：所述氣體燃料或所述固體燃料經(jīng)過(guò)步驟1)生成的氣化產(chǎn)物與來(lái)自空氣反應(yīng)器的氧化態(tài)載氧體顆粒依次向上通過(guò)塔式燃料反應(yīng)器各個(gè)小室，進(jìn)行氧化反應(yīng)，氧化態(tài)載氧體顆粒被還原成還原態(tài)載氧體顆粒，氣體燃料或氣化產(chǎn)物被氧化生成水蒸氣和二氧化碳，還原態(tài)載氧體顆粒及水蒸氣和二氧化碳一起進(jìn)入燃料旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離，所述水蒸氣和二氧化碳通過(guò)煙氣排氣管排出，分離下來(lái)的所述還原態(tài)載氧體顆粒通過(guò)隔離器進(jìn)入所述空氣反應(yīng)器中；

3)載氧體再生反應(yīng)：塔式燃料反應(yīng)器內(nèi)經(jīng)步驟2)生成的所述還原態(tài)載氧體顆粒進(jìn)入所述空氣反應(yīng)器中，與進(jìn)入空氣反應(yīng)器中的空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，生成氧化態(tài)載氧體顆粒，實(shí)現(xiàn)載氧體的再生，所述氧化態(tài)載氧體顆粒通過(guò)所述空氣反應(yīng)器橫管進(jìn)入所述空氣旋風(fēng)分離器，進(jìn)行氣固分離，反應(yīng)后的貧氧空氣從空氣排氣管排出，分離下來(lái)的所述氧化態(tài)載氧體顆粒通過(guò)返料器進(jìn)入所述塔式燃料反應(yīng)器。

進(jìn)一步的，在本發(fā)明中，步驟1)中，所述塔式燃料反應(yīng)器底層內(nèi)未完全氣化的殘留固體燃料隨流化氣體帶動(dòng)，通過(guò)所述布風(fēng)隔板進(jìn)入塔式燃料反應(yīng)器上一層小室中，進(jìn)一步進(jìn)行氣化反應(yīng)，生成的氣化產(chǎn)物與所述燃料反應(yīng)器內(nèi)的氧化態(tài)載氧體顆粒反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水蒸氣。

進(jìn)一步的，在本發(fā)明中，步驟1)和步驟2)中，所述塔式燃料反應(yīng)器內(nèi)未完全氧化的氣體燃料通過(guò)所述布風(fēng)隔板進(jìn)入塔式燃料反應(yīng)器上一層小室中，進(jìn)一步進(jìn)行氧化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水蒸氣。

進(jìn)一步的，在本發(fā)明中，所述空氣反應(yīng)器中的反應(yīng)溫度為850～1100℃，所述塔式燃料反應(yīng)器中的反應(yīng)溫度為600～1000℃；所述空氣反應(yīng)器為快速流化床反應(yīng)器，所述塔式燃料反應(yīng)器為鼓泡流化床反應(yīng)器。

進(jìn)一步的，在本發(fā)明中，所述返料器、塔式燃料反應(yīng)器及隔離器分別通過(guò)設(shè)置在相應(yīng)的設(shè)備底部的返料器流化氣體進(jìn)口、燃料反應(yīng)器流化氣體進(jìn)口和隔離器流化氣體進(jìn)口添加流化氣體，所述流化氣體為水蒸氣和/或二氧化碳?xì)怏w。

實(shí)施例1

一種基于塔式鼓泡流化床燃料反應(yīng)器的化學(xué)鏈燃燒裝置的方法為燃料不直接和空氣接觸燃燒，燃料為氣體燃料。氣體燃料為還原性氣體，包括CO、H₂以及CH₄等含碳?xì)涞臍怏w燃料。氣體燃料進(jìn)入塔式燃料反應(yīng)器4內(nèi)，通過(guò)載氧體在空氣反應(yīng)器1和塔式燃料反應(yīng)器4之間交替循環(huán)地進(jìn)行氧化-還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)氣體燃料的燃燒，所述載氧體包括鎳基、鐵基、銅基等各種載氧體顆粒；具體方法包括以下步驟：

1)氧化反應(yīng)：流化氣體經(jīng)塔式燃料反應(yīng)器4底部的燃料反應(yīng)器流化氣體進(jìn)口進(jìn)入塔式燃料反應(yīng)器4中，氣體燃料經(jīng)塔式燃料反應(yīng)器4底部側(cè)面的燃料進(jìn)口進(jìn)入塔式燃料反應(yīng)器4中，塔式燃料反應(yīng)器4為鼓泡流化床結(jié)構(gòu)，氣體燃料在塔式燃料反應(yīng)器4內(nèi)與來(lái)自空氣反應(yīng)器1的氧化態(tài)載氧體顆粒進(jìn)行氧化反應(yīng)，生成還原態(tài)載氧體顆粒4.1及水蒸氣和二氧化碳，未被還原的氧化態(tài)載氧體顆粒或未被完全還原的貧氧態(tài)載氧體顆粒通過(guò)布風(fēng)隔板4.2進(jìn)入塔式燃料反應(yīng)器4上一層小室繼續(xù)氧化反應(yīng)；塔式燃料反應(yīng)器4中氧化反應(yīng)的最終產(chǎn)物包括還原態(tài)載氧體顆粒4.1及水蒸氣和二氧化碳，經(jīng)燃料反應(yīng)器橫管一起進(jìn)入燃料旋風(fēng)分離器5進(jìn)行氣固分離，水蒸氣和二氧化碳通過(guò)煙氣排氣管排出，還原態(tài)載氧體顆粒4.1經(jīng)燃料旋風(fēng)分離器的料腿進(jìn)入隔離器6中，經(jīng)從隔離器6底部的隔離器流化氣體進(jìn)口進(jìn)入的流化氣體的流化作用后，呈流體狀的還原態(tài)載氧體顆粒4.1又經(jīng)隔離器出料管排出，進(jìn)入空氣反應(yīng)器1中進(jìn)行步驟2)即載氧體再生反應(yīng)；

優(yōu)選的，步驟1)中，塔式燃料反應(yīng)器4下部或中部小室內(nèi)少量未被還原的氧化態(tài)載氧體顆粒和未被完全還原的貧氧態(tài)載氧體顆粒通過(guò)布風(fēng)隔板4.2進(jìn)入塔式燃料反應(yīng)器4上一層小室中，與氣體燃料進(jìn)一步進(jìn)行氧化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水蒸氣，提高燃料的燃燒效率；

同樣的，步驟1)中，塔式燃料反應(yīng)器4內(nèi)少量未完全氧化的氣體燃料通過(guò)布風(fēng)隔板4.2進(jìn)入塔式燃料反應(yīng)器4上一層小室中，與燃料反應(yīng)器4內(nèi)的氧化態(tài)載氧體顆粒1.2進(jìn)一步進(jìn)行氧化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水蒸氣，提高燃料的燃燒效率；

2)載氧體再生反應(yīng)：塔式燃料反應(yīng)器4內(nèi)經(jīng)步驟1)生成的還原態(tài)載氧體顆粒4.1進(jìn)入空氣反應(yīng)器1中，空氣反應(yīng)器1的底部設(shè)有空氣進(jìn)口，還原態(tài)載氧體顆粒4.1與進(jìn)入空氣反應(yīng)器1的空氣進(jìn)行載氧體再生反應(yīng)，生成氧化態(tài)載氧體顆粒，氧化態(tài)載氧體顆粒經(jīng)空氣反應(yīng)器橫管進(jìn)入空氣旋風(fēng)分離器2，進(jìn)行氣固分離，反應(yīng)后的貧氧空氣經(jīng)位于空氣旋風(fēng)分離器2的頂部的空氣排氣管排出；分離下來(lái)的氧化態(tài)載氧體顆粒則經(jīng)空氣旋風(fēng)分離器的料腿受重力作用自由落下進(jìn)入返料器3頂部，經(jīng)從返料器3底部的反應(yīng)器流化氣體進(jìn)口進(jìn)入的流化氣體的流化作用后，呈流體狀的氧化態(tài)載氧體顆粒又經(jīng)返料器出料管排出，進(jìn)入塔式燃料反應(yīng)器4底部，進(jìn)行下一輪氧化反應(yīng)，進(jìn)行下一輪循環(huán)反應(yīng)；

空氣反應(yīng)器1中的反應(yīng)溫度為850～1100℃高溫狀態(tài)，塔式燃料反應(yīng)器4中的反應(yīng)溫度為600～1000℃中溫狀態(tài)，空氣反應(yīng)器和燃料反應(yīng)器之間依靠載氧體顆粒進(jìn)行熱量傳遞?？諝夥磻?yīng)器1為快速流化床反應(yīng)器，塔式燃料反應(yīng)器4為鼓泡流化床反應(yīng)器。

返料器3、塔式燃料反應(yīng)器4及隔離器6分別通過(guò)設(shè)置在相應(yīng)的設(shè)備底部的返料器流化氣體進(jìn)口、燃料反應(yīng)器流化氣體進(jìn)口和隔離器流化氣體進(jìn)口添加流化氣體，流化氣體的作用是讓返料器3、塔式燃料反應(yīng)器4和隔離器6內(nèi)的載氧體顆粒流化，使得顆粒具有流體的特性，流化氣體為水蒸氣和/或二氧化碳?xì)怏w。

實(shí)施例2

一種基于塔式鼓泡流化床燃料反應(yīng)器的化學(xué)鏈燃燒裝置的方法為燃料不直接和空氣接觸燃燒，燃料為固體燃料。固體燃料為含碳?xì)涞墓腆w燃料，包括煤炭、生物質(zhì)、生活污泥。固體燃料進(jìn)入塔式燃料反應(yīng)器4內(nèi)，通過(guò)載氧體在空氣反應(yīng)器1和塔式燃料反應(yīng)器4之間交替循環(huán)地進(jìn)行氧化-還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)固體燃料的燃燒，所述載氧體包括鎳基、鐵基、銅基等各種載氧體顆粒；具體方法包括以下步驟：

1)氣化反應(yīng)：流化氣體經(jīng)塔式燃料反應(yīng)器4底部的燃料反應(yīng)器流化氣體進(jìn)口進(jìn)入塔式燃料反應(yīng)器4中，固體燃料經(jīng)塔式燃料反應(yīng)器4底部側(cè)面的燃料進(jìn)口進(jìn)入塔式燃料反應(yīng)器4中，塔式燃料反應(yīng)器4為鼓泡流化床結(jié)構(gòu)，固體燃料首先與流化氣體進(jìn)行氣化反應(yīng)，生成氣化產(chǎn)物，氣化產(chǎn)物和未能氣化的固體燃料顆粒通過(guò)設(shè)置的布風(fēng)隔板4.2進(jìn)入塔式燃料反應(yīng)器4上一層小室；

2)氧化反應(yīng)：固體燃料經(jīng)過(guò)步驟1)生成的氣化產(chǎn)物在塔式燃料反應(yīng)器4內(nèi)與來(lái)自空氣反應(yīng)器1的氧化態(tài)載氧體顆粒進(jìn)行氧化反應(yīng)，生成還原態(tài)載氧體顆粒4.1及水蒸氣和二氧化碳，未被還原的氧化態(tài)載氧體顆?；蛭幢煌耆€原的貧氧態(tài)載氧體顆粒通過(guò)布風(fēng)隔板4.2進(jìn)入塔式燃料反應(yīng)器4上層繼續(xù)氧化反應(yīng)，將塔式燃料反應(yīng)器4中部或底部設(shè)定為氣化-氧化反應(yīng)層；塔式燃料反應(yīng)器4中氧化反應(yīng)的最終產(chǎn)物包括還原態(tài)載氧體顆粒4.1及水蒸氣和二氧化碳，經(jīng)燃料反應(yīng)器橫管一起進(jìn)入燃料旋風(fēng)分離器5進(jìn)行氣固分離，水蒸氣和二氧化碳通過(guò)煙氣排氣管排出，還原態(tài)載氧體顆粒4.1經(jīng)燃料旋風(fēng)分離器的料腿進(jìn)入隔離器6中，經(jīng)從隔離器6底部的隔離器流化氣體進(jìn)口進(jìn)入的流化氣體的流化作用后，呈流體狀的還原態(tài)載氧體顆粒又經(jīng)隔離器出料管排出，進(jìn)入空氣反應(yīng)器1中進(jìn)行步驟3)即載氧體再生反應(yīng)；

優(yōu)選的，步驟1)中，塔式燃料反應(yīng)器4底部或下部小室內(nèi)少量未完全氣化的殘余固體燃料的細(xì)微焦炭顆粒隨流化氣體帶動(dòng)攜帶出去，通過(guò)布風(fēng)隔板4.2進(jìn)入塔式燃料反應(yīng)器4上一層小室中，進(jìn)一步進(jìn)行氣化反應(yīng)，生成的氣化產(chǎn)物與燃料反應(yīng)器4內(nèi)的氧化態(tài)載氧體顆粒進(jìn)一步進(jìn)行氧化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水蒸氣，提高燃料的燃燒效率；

同樣的，步驟2)中，塔式燃料反應(yīng)器4下部或中部小室內(nèi)少量未被還原的氧化態(tài)載氧體顆粒和未被完全還原的貧氧態(tài)載氧體顆粒通過(guò)布風(fēng)隔板4.2進(jìn)入塔式燃料反應(yīng)器4上一層小室中，與氣化產(chǎn)物進(jìn)一步進(jìn)行氧化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水蒸氣，提高燃料的燃燒效率；

同樣的，步驟1)和步驟2)中，塔式燃料反應(yīng)器4內(nèi)少量未完全氧化的氣化產(chǎn)物經(jīng)布風(fēng)隔板4.2進(jìn)入沿塔式燃料反應(yīng)器4上一層小室中，與燃料反應(yīng)器4內(nèi)的氧化態(tài)載氧體顆粒進(jìn)一步進(jìn)行氧化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水蒸氣，提高燃料的燃燒效率；

3)載氧體再生反應(yīng)：塔式燃料反應(yīng)器4內(nèi)經(jīng)步驟2)生成的還原態(tài)載氧體顆粒4.1進(jìn)入空氣反應(yīng)器1中，空氣反應(yīng)器1的底部設(shè)有空氣進(jìn)口，還原態(tài)載氧體顆粒4.1與進(jìn)入空氣反應(yīng)器1的空氣進(jìn)行載氧體再生反應(yīng)，生成氧化態(tài)載氧體顆粒，氧化態(tài)載氧體顆粒經(jīng)空氣反應(yīng)器橫管進(jìn)入空氣旋風(fēng)分離器2，進(jìn)行氣固分離，反應(yīng)后的貧氧空氣經(jīng)位于空氣旋風(fēng)分離器2的頂部的空氣排氣管排出；分離下來(lái)的氧化態(tài)載氧體顆粒則經(jīng)空氣旋風(fēng)分離器的料腿受重力作用自由落下進(jìn)入返料器3頂部，經(jīng)從返料器3底部的反應(yīng)器流化氣體進(jìn)口進(jìn)入的流化氣體的流化作用后，呈流體狀的氧化態(tài)載氧體顆粒又經(jīng)返料器出料管排出，進(jìn)入塔式燃料反應(yīng)器4底部，進(jìn)行下一輪氣化、氧化反應(yīng)，進(jìn)行下一輪循環(huán)反應(yīng)；

此外，固體燃料在塔式燃料反應(yīng)器4下部小室內(nèi)氣化后的部分灰塵通過(guò)燃料反應(yīng)器4的布風(fēng)隔板4.2進(jìn)入塔式燃料反應(yīng)器4中上部小室，被燃料反應(yīng)器4內(nèi)的氣體攜帶出去，通過(guò)燃料旋風(fēng)分離器5的煙氣排氣管一起排出；

空氣反應(yīng)器1中的反應(yīng)溫度為850～1100℃高溫狀態(tài)，塔式燃料反應(yīng)器4中的反應(yīng)溫度為600～1000℃中溫狀態(tài)，空氣反應(yīng)器和燃料反應(yīng)器之間依靠載氧體顆粒進(jìn)行熱量傳遞?？諝夥磻?yīng)器1為快速流化床反應(yīng)器，塔式燃料反應(yīng)器4為鼓泡流化床反應(yīng)器。

返料器3、塔式燃料反應(yīng)器4及隔離器6分別通過(guò)設(shè)置在相應(yīng)的設(shè)備底部的返料器流化氣體進(jìn)口、燃料反應(yīng)器流化氣體進(jìn)口和隔離器流化氣體進(jìn)口添加流化氣體，流化氣體的作用是讓返料器3、塔式燃料反應(yīng)器4和隔離器6內(nèi)的載氧體顆粒流化，使得顆粒具有流體的特性，流化氣體為水蒸氣和/或二氧化碳?xì)怏w。

實(shí)施例3

以石英砂代替載氧體顆粒進(jìn)行室溫下冷態(tài)循環(huán)實(shí)驗(yàn)，石英砂粒徑為0.1-0.3mm，其中采用的塔式燃料反應(yīng)器內(nèi)沿高度方向設(shè)置四個(gè)獨(dú)立的布風(fēng)隔板，將塔式燃料反應(yīng)器分隔為五個(gè)小室，通過(guò)圖2、圖3的床層壓降曲線發(fā)現(xiàn)，壓力隨時(shí)間推移在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，均值穩(wěn)定在某個(gè)定值附近。這表明流化床內(nèi)物料循環(huán)狀態(tài)良好，空氣反應(yīng)器和燃料反應(yīng)器中的物料達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。且在循環(huán)過(guò)程中，在塔式燃料反應(yīng)器內(nèi)未觀察到明顯的柱塞流和節(jié)涌現(xiàn)象，流動(dòng)均勻，氣固混合良好。

綜上，本發(fā)明所述的基于塔式鼓泡流化床燃料反應(yīng)器的化學(xué)鏈燃燒裝置及方法，可以控制氣泡尺寸，保證流動(dòng)均勻，改善氣-固混合，促進(jìn)氣固反應(yīng)，增加固體顆粒在燃料反應(yīng)器停留時(shí)間，提高燃料化學(xué)鏈的燃燒效率，其技術(shù)有著廣泛的社會(huì)效益和工業(yè)應(yīng)用前景。

特別說(shuō)明，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。