Способ и установка для сжигания посредством химических циклов окисления-восстановления с контролем теплообмена - RU2017101495A
Код документа: RU2017101495A
Формула
1. Способ сжигания углеводородного сырья (13) посредством химического цикла окисления-восстановления, согласно которому редокс-активная масса в виде частиц циркулирует между зоной окисления (200) и зоной восстановления (210), образуя контур, причем:
углеводородное сырье (13) сжигают, приводя в контакт с частицами редокс-активной массы в зоне восстановления (210);
частицы редокс-активной массы, выходящие из зоны восстановления (210), окисляют, приводя в контакт с потоком окислительного газа (11) в зоне окисления (200);
частицы подают в по меньшей мере один теплообменник (E1, E2, 3002, 4002, 5002, 6002), находящийся на линии переноса частиц (15, 16, 17, 18) между зоной восстановления (210) и зоной окисления (200), и сжижающий газ (311, 411, 511, 611) направляют в указанный теплообменник, чтобы создать плотный псевдоожиженный слой, содержащий частицы активной массы, причем указанный теплообменник имеет поверхность теплообмена (4020, 5020, 6020) в контакте с псевдоожиженным слоем;
рекуперацию тепла в, по меньшей мере одном, теплообменнике (E1, E2, 3002, 4002, 5002, 6002) регулируют, изменяя уровень псевдоожиженного слоя путем контролируемого создания спада давления на отводе сжижающего газа (3013, 4013, 5013, 6013), расположенном в верхней части теплообменника, причем созданный спад давления компенсируется изменением уровня слоя частиц активной массы в коллекторной зоне (3001, 4001, 5001, 6001), находящейся на контуре частиц в химическом цикле.
2. Способ по п. 1, в котором:
частицы активной массы направляют в коллекторную зону (5001), находящуюся по потоку выше теплообменника (5002), причем коллекторная зона и теплообменник находятся в одном корпусе (5010), оборудованном перегородкой (5015), разделяющей корпус по вертикали на первую часть, образующую коллекторную зону (5001), и вторую часть, образующую теплообменник (5002),
спад давления, созданный в теплообменнике (5002), компенсируют изменением уровня слоя частиц, предпочтительно псевдоожиженного, в коллекторной зоне (5001), сообщающейся с псевдоожиженным слоем теплообменника через проход (5012) в перегородке (5015) корпуса (5010).
3. Способ по п. 1, в котором частицы активной массы вводят в теплообменник (4002, 6002) через входное колено теплообменника, причем входное колено образует коллекторную зону (4001, 6001).
4. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором частицы активной массы выводят из теплообменника (6002) через патрубок (6014), находящийся в нижней части теплообменника, причем патрубок (6014) имеет форму сифона.
5. Способ по одному из пп. 1-4, в котором контролируют раскрытие механического клапана, расположенного на отводе сжижающего газа из теплообменника для контролируемого создания спада давления.
6. Способ по одному из пп. 1-5, в котором контролируют температуру средств контролируемого создания спада давления (3003, 4003, 5003, 6003), находящихся на отводе сжижающего газа (3013, 4013, 5013, 6013) снаружи теплообменника (E1, E2, 3002, 4002, 5002, 6002).
7. Способ по п. 6, в котором средства контролируемого создания спада давления (3003, 4003, 5003, 6003) охлаждают путем приведения в контакт с контуром циркуляции охлаждающей жидкости.
8. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором теплообмен осуществляют на линии переноса (17, 18), доставляющей частицы активной массы из зоны восстановления (210) в зону окисления (200).
9. Установка для осуществления сжигания углеводородного сырья (13) посредством химического цикла окисления-восстановления по одному из п.п. 1-8, содержащая:
зону восстановления (210) для сжигания углеводородного сырья в контакте с активной массой в виде частиц;
зону окисления (200) для окисления частиц активной массы, выходящих из зоны восстановления, в контакте с потоком окислительного газа (11);
по меньшей мере одну линию переноса частиц активной массы (15, 16, 17, 18) между зоной восстановления и зоной окисления;
устройство контроля теплообмена (3000, 4000, 5000, 6000), содержащее:
теплообменник (3002, 4002, 5002, 6002), расположенный на по меньшей мере одной, линии переноса и содержащий:
впуск для входящего потока частиц активной массы (3012, 4012, 5012, 6012);
средства нагнетания сжижающего газа (311, 411, 511, 611) для образования плотного псевдоожиженного слоя частиц активной массы;
отвод выходящего сжижающего газа (3013, 4013, 5013, 6013), находящийся в верхней части теплообменника, причем указанный отвод содержит средства для контролируемого создания спада давления (3003, 4003, 5003, 6003);
выпуск (3014, 4014, 5014, 6014) для выходящего потока частиц активной массы (303, 403, 503, 603), находящийся в нижней части теплообменника;
поверхность теплообмена (4020, 5020, 6020) в контакте с плотным псевдоожиженным слоем частиц;
коллекторную зону (3001, 4001, 5001, 6001) для компенсации спада давления, созданного на отводе сжижающего газа из теплообменника, причем коллекторная зона находится на контуре частиц в химическом цикле, образованном между зоной восстановления (210) и зоной окисления (200).
10. Установка по п. 9, в которой теплообменник (5002) и коллекторная зона (5001) образованы как единый корпус (5010), оборудованный перегородкой (5015), разделяющей по вертикали корпус на первую часть, образующую коллекторную зону (5001), выше по потоку от второй части, образующей теплообменник (5002), причем коллекторная зона предпочтительно содержит средства нагнетания сжижающего газа, причем перегородка содержит проход (5012) для слоя частиц активной массы из коллекторной зоны в теплообменник, при этом впуск частиц происходит через патрубок (5016), расположенный в верхней части коллекторной зоны.
11. Установка по п. 9, в которой впуск частиц активной массы в теплообменник (4002, 6002) происходит через входное колено теплообменника, причем указанное входное колено образует коллекторную зону (4001, 6001).
12. Установка по одному из пп. 9-11, в которой выпуск для выходящего потока частиц в теплообменнике (6002) выполнен в виде патрубка (6014), расположенного в нижней части теплообменника (6002), причем патрубок (6014) имеет форму сифона.
13. Установка по одному из пп. 9-12, в которой контролируемое создание спада давления осуществляют посредством механического клапана, расположенного на отводе сжижающего газа (3013, 4013, 5013, 6013) из теплообменника (3002, 4002, 5002, 6002).
14. Установка по одному из пп. 9-13, в которой средства контролируемого создания спада давления (3003, 4003, 5003, 6003) расположены на отводе сжижающего газа (3013, 4013, 5013, 6013) снаружи теплообменника (3002, 4002, 5002, 6002).
15. Установка по п. 14, содержащая средства охлаждения средств контролируемого создания спада давления (3003, 4003, 5003, 6003), предпочтительно контур циркуляции охлаждающей жидкости, находящийся в контакте со средствами контролируемого создания спада давления (3003, 4003, 5003, 6003).
16. Установка по одному из пп. 9-15, содержащая:
первую линию переноса частиц (17, 18) для доставки частиц активной массы, выходящих из зоны восстановления (210), к зоне окисления (200) и
вторую линию переноса частиц (15, 16) для доставки частиц активной массы, выходящих из зоны окисления (200), к зоне восстановления (210),
причем теплообменник (E1) находится на по меньшей мере первой линии переноса частиц (17, 18).
