本發(fā)明屬于能源清潔燃燒和高效利用相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種耦合化學(xué)鏈制氧的原位煤氣化化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

化學(xué)鏈燃燒(chemicalloopingcombustion,clc)技術(shù)是一種新型的能源利用方式，它通過借助于氧載體在燃料反應(yīng)器和空氣反應(yīng)器中對(duì)氧的循環(huán)輸運(yùn)，將傳統(tǒng)的“一步式”燃燒過程分解為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的氧化還原反應(yīng)過程，實(shí)現(xiàn)了能量的梯級(jí)利用。同時(shí)，在燃料反應(yīng)器中，燃料在隔絕空氣的氣氛下被氧載體氧化，反應(yīng)器尾氣中只含有co2和h2o，通過簡單的水汽冷凝過程即可得到高純度co2，從而實(shí)現(xiàn)高效低能耗co2內(nèi)分離。

對(duì)于煤等固體燃料的化學(xué)鏈燃燒，當(dāng)前比較傾向于采用的方式有兩種，也即原位煤氣化化學(xué)鏈燃燒(in-situgasificationchemicalloopingcombustion,ig-clc)和化學(xué)鏈氧解耦燃燒(chemicalloopingwithoxygenuncoupling,clou)。但是，這兩種方式在應(yīng)用過程中都存在一定的局限性。具體而言，對(duì)于ig-clc：一方面，由于煤(特別是高階煤)與氣化介質(zhì)(h2o、co2或h2o/co2混合氣)的氣化反應(yīng)速率較慢，使得整體煤化學(xué)鏈燃燒轉(zhuǎn)化速率受限于慢速的煤焦氣化過程，從而降低了燃燒效率和co2捕集效率；另一方面，由于ig-clc過程燃燒效率不高，燃料反應(yīng)器出口煙氣(主要為co2/h2o)中含有少量的未燃盡氣體，不利于co2壓縮純化后處理。對(duì)于clou，其應(yīng)用過程需用到可在合適溫度范圍和惰性氣氛下具備釋放氣態(tài)氧能力的氧載體，而當(dāng)前最具化學(xué)鏈氧解耦應(yīng)用前景的銅基氧載體價(jià)格昂貴且高溫易燒結(jié)(相較于ig-clc中最常用的鐵基氧載體)，雖然可以提高煤化學(xué)鏈燃燒轉(zhuǎn)化速率(由于燃料反應(yīng)器中氣態(tài)o2的存在)，但同時(shí)也使得氧載體的循環(huán)運(yùn)行成本增加。此外，在煤等固體燃料的化學(xué)鏈燃燒過程中，氧載體所處的環(huán)境較采用氣體燃料時(shí)更惡劣，煤灰在氧載體顆粒表面的沉積以及氧載體與煤灰的分離過程都會(huì)不可避免地導(dǎo)致氧載體的損失。因此，將價(jià)格較貴的氧載體直接應(yīng)用于煤等固體燃料的化學(xué)鏈燃燒過程中是不經(jīng)濟(jì)的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上不足或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種耦合化學(xué)鏈制氧的原位煤氣化化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)，其中通過結(jié)合煤燃燒和co2捕集工藝的自身特征，對(duì)其整體體系在內(nèi)部構(gòu)造及布局上進(jìn)行研究和重新設(shè)計(jì)，并對(duì)具體設(shè)置方式和工作原理等方面進(jìn)行改進(jìn)，相應(yīng)不僅可有效克服常規(guī)ig-clc系統(tǒng)中煤氣化速率受限的缺陷，同時(shí)還解決了傳統(tǒng)煤化學(xué)鏈燃燒技術(shù)在低運(yùn)行成本和高煤轉(zhuǎn)化速率之間不易調(diào)和的問題，較多的實(shí)際測(cè)試表明，與現(xiàn)有技術(shù)相比可確保煤在原位氣化化學(xué)鏈燃燒過程中的充分燃燒和高效轉(zhuǎn)化。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種耦合化學(xué)鏈制氧的原位煤氣化化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)，該系統(tǒng)由一套化學(xué)鏈制氧子系統(tǒng)和一套原位煤氣化化學(xué)鏈燃燒子系統(tǒng)耦合而成，其特征在于：

所述化學(xué)鏈制氧子系統(tǒng)包括釋氧反應(yīng)器(r2)、吸氧反應(yīng)器(r1)、第一四通閥(w1)和第二四通閥(w2)，所述原位煤氣化化學(xué)鏈燃燒子系統(tǒng)包括燃料反應(yīng)器(r3)、空氣反應(yīng)器(r4)和冷凝器(c)；

所述釋氧反應(yīng)器(r2)的入口經(jīng)由所述第一四通閥(w1)與所述燃料反應(yīng)器(r3)的出口相連，由此用于接收來自所述燃料反應(yīng)器(r3)的co2+h2o混合氣f2”，并將其作為流化氣或吹掃氣為氧載體(氧化態(tài))釋氧提供反應(yīng)氣氛；所述釋氧反應(yīng)器(r2)經(jīng)由第二四通閥(w2)與所述燃料反應(yīng)器(r3)的入口相連，并向其輸出具備一定氧氣濃度的o2+co2+h2o混合氣f4；

所述吸氧反應(yīng)器(r1)的入口經(jīng)由所述第一四通閥(w1)輸入空氣f1，利用空氣中的氧氣與釋氧后的氧載體(還原態(tài))發(fā)生反應(yīng)以實(shí)現(xiàn)其載氧能力的再生；所述吸氧反應(yīng)器(r1)的出口則與所述第二四通閥(w2)相連，并向外輸出欠氧空氣f3；

所述燃料反應(yīng)器(r3)的入口與所述第二四通閥(w2)相連以引入所述o2+co2+h2o混合氣f4，并將其作為氣化劑使得該燃料反應(yīng)器內(nèi)部容納的煤顆?？焖俎D(zhuǎn)化，在此過程中，氣化產(chǎn)物與氧載體顆粒發(fā)生反應(yīng)生成co2+h2o混合氣f2，然后經(jīng)由該燃料反應(yīng)器的出口予以輸出；其中，一部分的co2+h2o混合氣f2'直接進(jìn)入所述冷凝器(c)并去除其中的水蒸氣，由此獲得高純度的co2氣流f5；另一部分的co2+h2o混合氣f2”則輸送至所述釋氧反應(yīng)器(r2)，并用于形成上述氧載體釋氧所需的流化氣或吹掃氣；

所述空氣反應(yīng)器(r4)與所述燃料反應(yīng)器(r3)保持氣氛隔絕但結(jié)構(gòu)相連，并用于使得從該燃料反應(yīng)器輸送過來的還原態(tài)樣載體顆粒在空氣氣氛下獲取氧而實(shí)現(xiàn)再生，然后重新返回至所述燃料反應(yīng)器(r3)中，由此執(zhí)行下一次的循環(huán)氧化還原反應(yīng)；此外，該空氣反應(yīng)器(r4)的出口用于排出欠氧空氣f3。

通過以上構(gòu)思，首先是考慮到化學(xué)鏈空氣分離(clas)技術(shù)作為一種新型制氧技術(shù)，可直接制取純氧或o2/co2混合氣，且其制氧能耗僅為當(dāng)前最先進(jìn)的深冷法制氧技術(shù)的22％左右，與此同時(shí)clas技術(shù)中氧載體的釋氧反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，吸氧反應(yīng)為放熱反應(yīng)，相應(yīng)可通過耦合氧載體釋氧和吸氧過程中的熱量，使制氧系統(tǒng)達(dá)到熱平衡——在此情況下，本發(fā)明通過對(duì)化學(xué)鏈制氧子系統(tǒng)自身內(nèi)部構(gòu)造尤其是關(guān)鍵組件在具體設(shè)置方式的改進(jìn)，相應(yīng)可在結(jié)構(gòu)緊湊、便于操控的方式，高效率地獲得包含少量o2的co2/h2o混合氣化劑通入ig-clc燃料反應(yīng)器中，加速煤焦的氣化反應(yīng)速率，從而達(dá)到提高整體煤化學(xué)鏈燃燒轉(zhuǎn)化效率的目的。其次，本發(fā)明通過提出將原位煤氣化化學(xué)鏈燃燒子系統(tǒng)(ig-clc)所產(chǎn)生的煙氣(主要是co2/h2o，還可能含有少量未燃盡氣體)作為釋氧反應(yīng)器的流化氣或吹掃氣，相應(yīng)可實(shí)現(xiàn)氧載體在適當(dāng)溫度(如950℃，盡量避免氧載體的高溫?zé)Y(jié))和欠氧氣氛下釋放氣態(tài)o2(平衡分壓一般較低，如在950℃下為4.7％)，煙氣中少量未燃盡氣體將與氧載體反應(yīng)或與釋放的o2反應(yīng)生成co2和h2o，釋氧反應(yīng)器出口的煙氣中將絕大部分為co2和h2o；這些含有o2的煙氣一部分作為ig-clc燃料反應(yīng)器的煙氣，來加速ig-clc燃料反應(yīng)器內(nèi)煤焦氣化速率，另一部分可用于壓縮純化，并由于未燃盡氣體(對(duì)于壓縮純化工藝來說是雜質(zhì)氣體)的量較少，從而可顯著降低能耗和成本。

優(yōu)選地，所述化學(xué)鏈制氧子系統(tǒng)優(yōu)選為兩個(gè)并聯(lián)的固定床形式、或者兩個(gè)并聯(lián)的鼓泡床形式、或者是由兩個(gè)氣氛隔絕的反應(yīng)器組成的串行流化床形式。

優(yōu)選地，所述原位煤氣化化學(xué)鏈燃燒子系統(tǒng)的所述燃料反應(yīng)器、空氣反應(yīng)器優(yōu)選組成串行流化床的形式。

優(yōu)選地，對(duì)于上述化學(xué)鏈制氧子系統(tǒng)、原位煤氣化化學(xué)鏈燃燒子系統(tǒng)兩者之間的耦合方式而言，優(yōu)選設(shè)定如下：所述釋氧反應(yīng)器(r2)的出口所輸出的o2+co2+h2o混合氣f4被全部通入到所述燃料反應(yīng)器(r3)中；所述燃料反應(yīng)器(r3)的出口所輸出的一部分co2+h2o混合氣被用于獲得高純度的co2氣流，另一部分的co2+h2o混合氣則被輸送至所述釋氧反應(yīng)器(r2)中，并用于形成上述氧載體釋氧所需的流化氣或吹掃氣。

優(yōu)選地，對(duì)于上述化學(xué)鏈制氧子系統(tǒng)、原位煤氣化化學(xué)鏈燃燒子系統(tǒng)兩者之間的耦合方式而言，還可以優(yōu)選設(shè)定如下：所述燃料反應(yīng)器(r3)的出口所輸出的co2+h2o混合氣全部被通入至所述釋氧反應(yīng)器(r2)中，并使得其中所包含的少量未燃盡氣體在所述釋氧反應(yīng)器中完全轉(zhuǎn)化為co2和h2o；此外，所述釋氧反應(yīng)器(r2)的出口所輸出的一部分o2+co2+h2o混合氣被通入所述燃料反應(yīng)器中作為流化氣，另一部分直接進(jìn)行co2的壓縮純化。

優(yōu)選地，對(duì)于上述化學(xué)鏈制氧子系統(tǒng)、原位煤氣化化學(xué)鏈燃燒子系統(tǒng)兩者之間的耦合方式而言，還可以優(yōu)選設(shè)定如下：所述燃料反應(yīng)器(r3)的出口所輸出的一部分co2+h2o混合氣被通入所述釋氧反應(yīng)器作為流化氣或吹掃氣；所述釋氧反應(yīng)器(r2)的出口所輸出的一部分o2+co2+h2o混合氣則通入所述燃料反應(yīng)器中作為流化氣；此外，將所述燃料反應(yīng)器的出口所輸出的剩余部分煙氣、所述釋氧反應(yīng)器的出口所輸出的剩余部分煙氣兩者予以混合，并利用氣態(tài)o2將所述燃料反應(yīng)器煙氣中的未燃盡氣體完全燃燒。

優(yōu)選地，所述化學(xué)鏈制氧子系統(tǒng)中的氧載體顆粒優(yōu)選為銅基氧載體，進(jìn)一步優(yōu)選為具有核-殼結(jié)構(gòu)的cuo@tio2-al2o3氧載體；所述原位煤氣化化學(xué)鏈燃燒子系統(tǒng)中的氧載體顆粒優(yōu)選為鐵基氧載體，進(jìn)一步優(yōu)選為價(jià)格低廉的鐵礦石氧載體。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明中通過對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)造以及具體設(shè)置方式的改進(jìn)，不僅可有效耦合化學(xué)鏈制氧技術(shù)和原位煤氣化化學(xué)鏈燃燒技術(shù)，而且還充分利用clas技術(shù)所制取的低成本o2/co2/h2o混合氣用于ig-clc中煤氣化過程，由此在解決傳統(tǒng)ig-clc過程煤氣化速率受限問題的同時(shí)，還能夠顯著提升其燃燒效率和co2捕集效率，并最終實(shí)現(xiàn)整體煤化學(xué)鏈燃燒轉(zhuǎn)化速率的提高；

2、本發(fā)明中由于將ig-clc系統(tǒng)燃料反應(yīng)器尾氣(主要為co2/h2o，也含少量未燃盡氣體)引入clas系統(tǒng)的釋氧反應(yīng)器中，相應(yīng)可利用氧載體或氣態(tài)o2將未燃盡氣體充分轉(zhuǎn)化為co2和h2o，降低后續(xù)co2壓縮純化單元的能耗和成本；

3、利用化學(xué)鏈制氧系統(tǒng)為煤氣化過程提供氣態(tài)氧源，在提高了煤氣化速率的同時(shí)，大大降低了制氧能耗。而且該制氧系統(tǒng)可根據(jù)ig-clc過程對(duì)o2/co2/h2o混合氣的需求量進(jìn)行自如的加減負(fù)荷(通過控制反應(yīng)器溫度和反應(yīng)器中氧載體的填料量等)，系統(tǒng)靈活性更高；

4、通過本發(fā)明，可利用銅基氧載體(一般價(jià)格較貴，如具有核-殼結(jié)構(gòu)的cuo@tio2-al2o3氧載體)在反應(yīng)環(huán)境相對(duì)溫和的條件下(而且并不直接與煤等固體燃料接觸)釋放氣態(tài)氧，然后將制取的o2通入到以鐵基氧載體(如鐵礦石氧載體，價(jià)格低廉)作為床料的ig-clc系統(tǒng)的燃料反應(yīng)器中，相應(yīng)可在實(shí)現(xiàn)不同氧載體功能最大化的同時(shí)，還避免了將此類價(jià)格較貴的氧載體直接應(yīng)用于煤的化學(xué)鏈燃燒過程，由此降低氧載體循環(huán)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)成本。

附圖說明

圖1是按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式所構(gòu)建的化學(xué)鏈制氧和原位煤氣化化學(xué)鏈燃燒耦合系統(tǒng)的整體構(gòu)造示意圖；

在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：

r1-吸氧反應(yīng)器；r2-釋氧反應(yīng)器；r3-燃料反應(yīng)器；r4-空氣反應(yīng)器；w1-第一四通閥；w2-第二四通閥；c-冷凝器；f1-空氣；f2-燃料反應(yīng)器r3所產(chǎn)生的總co2+h2o混合氣；f2'-進(jìn)入冷凝器c的co2+h2o混合氣；f2”-通過第一四通閥w1進(jìn)入釋氧反應(yīng)器r2的co2+h2o混合氣；f3-欠氧空氣；f4-釋氧反應(yīng)器r2產(chǎn)生的(或進(jìn)入燃料反應(yīng)器r3的)o2+co2+h2o混合氣；f5-經(jīng)冷凝器c后的高純co2氣流；f6-經(jīng)冷凝器c后的液態(tài)水；me-還原態(tài)氧載體；meo-氧化態(tài)氧載體。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

圖1是按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式所構(gòu)建的化學(xué)鏈制氧和原位煤氣化化學(xué)鏈燃燒耦合系統(tǒng)的整體構(gòu)造示意圖。如圖1中所示，該系統(tǒng)主要由一套化學(xué)鏈制氧子系統(tǒng)和一套原位煤氣化化學(xué)鏈燃燒子系統(tǒng)耦合而成，同時(shí)對(duì)其內(nèi)部具體設(shè)置方式和工作原理進(jìn)行了針對(duì)性的研究和改進(jìn)，相應(yīng)期望在解決傳統(tǒng)ig-clc過程煤氣化速率受限的問題的同時(shí)，還能夠進(jìn)一步提升其燃燒效率和co2捕集效率。下面將對(duì)其關(guān)鍵組件作出更為具體的解釋說明。

所說化學(xué)鏈制氧子系統(tǒng)主要包括釋氧反應(yīng)器r2、吸氧反應(yīng)器r1、第一四通閥w1和第二四通閥w2，所述原位煤氣化化學(xué)鏈燃燒子系統(tǒng)主要包括燃料反應(yīng)器r3、空氣反應(yīng)器r4和冷凝器c等。例如，化學(xué)鏈制氧子系統(tǒng)中的兩個(gè)反應(yīng)器可設(shè)計(jì)為固定床或鼓泡床或串行流化床；原位煤氣化化學(xué)鏈燃燒子系統(tǒng)中兩個(gè)反應(yīng)器可組成串行流化床，由此實(shí)現(xiàn)氧載體顆粒在反應(yīng)器之間的循環(huán)輸運(yùn)。

下面將以本發(fā)明示范性給出的第一種耦合方式為例，來進(jìn)一步解釋說明上述組件之間的相互設(shè)置方式尤其是工作原理。

所述釋氧反應(yīng)器r2的內(nèi)部容納有氧載體顆粒(如銅基氧載體，優(yōu)選具有核-殼結(jié)構(gòu)的cuo@tio2-al2o3氧載體)，它的入口經(jīng)由所述第一四通閥w1與所述燃料反應(yīng)器r3的出口相連，由此用于接收來自燃料反應(yīng)器r3的co2+h2o混合氣f2”，并將其作為流化氣或吹掃氣為氧載體(氧化態(tài))釋氧提供反應(yīng)氣氛；釋氧反應(yīng)器r2經(jīng)由第二四通閥w2相連與所述燃料反應(yīng)器(r3)的入口相連，并向其輸出具備一定氧氣濃度的o2+co2+h2o混合氣f4；以采用銅基氧載體、釋氧溫度為950℃為例，該混合氣中o2濃度最高可達(dá)4.7vol.％。

所述吸氧反應(yīng)器r1的內(nèi)部容納有低氧勢(shì)氧載體顆粒，它的入口經(jīng)由所述第一四通閥w1輸入空氣f1，利用空氣中的氧氣與釋氧后的氧載體(還原態(tài))發(fā)生反應(yīng)以實(shí)現(xiàn)其載氧能力的再生；該吸氧反應(yīng)器r1的出口則與第二四通閥w2相連，并向外輸出欠氧空氣f3。

在操作時(shí)，當(dāng)r1和r2中的吸/釋氧反應(yīng)進(jìn)行完全時(shí)，可以同時(shí)切換四通閥w1和w2。此時(shí)，反應(yīng)器r1和r2中氧載體的氧化還原狀態(tài)和反應(yīng)氣氛都實(shí)現(xiàn)了互換，因此兩個(gè)反應(yīng)器的功能也進(jìn)行了互換(之前吸氧的反應(yīng)器變?yōu)獒屟酰搬屟醯姆磻?yīng)器變?yōu)槲?，最終達(dá)到了連續(xù)制取o2+co2+h2o混合氣f4的目的。

此外，所述燃料反應(yīng)器r3的入口與所述第二四通閥w2相連以引入所述的含氧o2+co2+h2o混合氣f4，并將其作為氣化劑使得該燃料反應(yīng)器內(nèi)部容納的煤顆粒快速轉(zhuǎn)化，在此過程中，氣化產(chǎn)物(如co、h2和ch4等)與氧載體顆粒(可以為鐵基氧載體，如價(jià)格低廉的鐵礦石氧載體)發(fā)生反應(yīng)生成co2+h2o混合氣f2，然后經(jīng)由該燃料反應(yīng)器的出口予以輸出；其中，可選擇將一部分的co2+h2o混合氣f2'直接進(jìn)入所述冷凝器c并去除其中的水蒸氣，由此獲得高純度的co2氣流f5；另一部分的co2+h2o混合氣f2”則輸送至所述釋氧反應(yīng)器r2，并用于形成上述氧載體釋氧所需的流化氣或吹掃氣；

所述空氣反應(yīng)器r4與所述燃料反應(yīng)器r3保持氣氛隔絕但結(jié)構(gòu)相連，并用于使得從該燃料反應(yīng)器輸送過來的還原態(tài)氧載體顆粒在空氣氣氛下獲取氧而實(shí)現(xiàn)再生，然后重新返回至所述燃料反應(yīng)器r3中，由此執(zhí)行下一次的循環(huán)氧化還原反應(yīng)；此外，該空氣反應(yīng)器r4的出口用于排出欠氧空氣f3。

值得提出的是，上述兩個(gè)子系統(tǒng)在基本組件及其使用方式保持基本不變的情況下，它們之間的耦合方式可以是多樣的，而且其同樣構(gòu)成為本發(fā)明的關(guān)鍵改進(jìn)所在，具體如下：

(一)釋氧反應(yīng)器r2出口的o2+co2+h2o混合氣全部通入燃料反應(yīng)器r3，燃料在o2/co2/h2o氣氛下實(shí)現(xiàn)快速氣化和高效燃燒；燃料反應(yīng)器出口的一部分co2+h2o混合氣(含少量未燃盡氣體)通入釋氧反應(yīng)器作為氧載體釋氧的流化氣(如果采用串行流化床)或吹掃氣(如果采用并聯(lián)固定床或鼓泡床)，未燃盡氣體被氧載體或o2完全氧化成co2和h2o，釋氧反應(yīng)器出口產(chǎn)生o2+co2+h2o混合氣；燃料反應(yīng)器出口的另一部分co2+h2o混合氣經(jīng)過壓縮純化得到高純度co2。

(二)燃料反應(yīng)器出口的co2+h2o混合氣(含少量未燃盡氣體)全部通入釋氧反應(yīng)器，未燃盡氣體在釋氧反應(yīng)器中完全轉(zhuǎn)化為co2和h2o；釋氧反應(yīng)器出口的一部分o2+co2+h2o混合氣通入燃料反應(yīng)器中作為流化氣，另一部分直接進(jìn)行co2的壓縮純化。

(三)燃料反應(yīng)器出口的一部分co2+h2o混合氣(含少量未燃盡氣體)通入釋氧反應(yīng)器作為流化氣或吹掃氣；釋氧反應(yīng)器出口的一部分o2+co2+h2o混合氣通入燃料反應(yīng)器作為流化氣；將燃料反應(yīng)器出口剩余部分煙氣和釋氧反應(yīng)器出口剩余部分煙氣混合，利用氣態(tài)o2將燃料反應(yīng)器煙氣中的未燃盡氣體完全燃燒，降低后續(xù)co2壓縮純化的成本。對(duì)于空氣反應(yīng)器和吸氧反應(yīng)器，氧載體通過奪取空氣中的氧實(shí)現(xiàn)其載氧能力的再生。

下面將以第一種耦合方式為例，進(jìn)一步具體說明按照本發(fā)明的上述系統(tǒng)的工作過程。

所述化學(xué)鏈制氧子系統(tǒng)采用并聯(lián)固定床或鼓泡床配置，該子系統(tǒng)整體運(yùn)行流程可簡述為：在釋氧反應(yīng)器r2中，氧載體顆粒(可以為銅基氧載體，如具有核-殼結(jié)構(gòu)的cuo@tio2-al2o3氧載體)在co2+h2o氣氛f2”下釋放o2，釋氧反應(yīng)器出口煙氣為o2+co2+h2o混合氣f4(以采用銅基氧載體、釋氧溫度為950℃為例，混合氣中o2濃度最高可達(dá)4.7vol.％)；與此同時(shí)，吸氧反應(yīng)器r1中的氧載體通過與空氣f1中的氧發(fā)生反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)載氧能力的再生。當(dāng)反應(yīng)器r1和r2中氧載體的吸/釋氧反應(yīng)完全時(shí)，同時(shí)切換四通閥w1和w2，反應(yīng)器r1和r2中反應(yīng)氣氛進(jìn)行了互換，此時(shí)兩個(gè)反應(yīng)器的功能也實(shí)現(xiàn)了互換，從而達(dá)到連續(xù)制取o2+co2+h2o混合氣f4的目的。

此外，化學(xué)鏈制氧系統(tǒng)制取的o2+co2+h2o混合氣f4無需經(jīng)過冷凝，直接引入燃料反應(yīng)器r3中，煤顆粒在o2/co2/h2o共存的氣氛下迅速氣化(或燃燒)，氣化產(chǎn)物(如co、h2和ch4等)與反應(yīng)器中的氧載體顆粒(可以為鐵基氧載體，如價(jià)格低廉的鐵礦石氧載體)發(fā)生反應(yīng)生成co2+h2o混合氣f2。生成的co2+h2o混合氣一部分(f2')直接進(jìn)入冷凝器c，通過去除水分可以得到高純的co2氣流f5；另一部分co2+h2o混合氣(f2”)則引入化學(xué)鏈制氧系統(tǒng)的釋氧反應(yīng)器，作為氧載體釋氧過程的吹掃氣。燃料反應(yīng)器r3中被還原的氧載體顆粒me被輸運(yùn)至空氣反應(yīng)器r4中，與空氣f1發(fā)生反應(yīng)而再生為meo。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。例如，上述化學(xué)鏈制氧子系統(tǒng)采用的是并聯(lián)固定床或鼓泡床配置，另外幾種耦合方式亦可靈活實(shí)現(xiàn)，同屬于所提出系統(tǒng)的應(yīng)用范疇。另外，當(dāng)化學(xué)鏈制氧子系統(tǒng)采用串行流化床系統(tǒng)時(shí)，對(duì)上述提到的流程同樣并無太大影響。