專利名稱：石油、天燃?xì)鉄o(wú)火焰化學(xué)鏈燃燒動(dòng)力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及以燃油、天然氣為動(dòng)力源的動(dòng)力裝置，尤其是一種石油、天燃?xì)鉄o(wú)火焰化學(xué)鏈燃燒動(dòng)力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
全球氣候變暖主要是由于以(X)2為主的溫室氣體的大量排放導(dǎo)致地球溫室效應(yīng)的加劇所造成的?？刂坪蜏p少(X)2的排放量對(duì)于解決大氣溫室效應(yīng)和全球變暖的影響具有重要作用。CO2的排放，其中大部分CO2除了由燃煤產(chǎn)生外，主要是燃燒石油及其產(chǎn)品產(chǎn)生的。在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，燃油為主的動(dòng)力能源格局不會(huì)改變，石油、天燃?xì)庀牧繉⒊掷m(xù)增長(zhǎng)，控制燃油、天燃?xì)馍a(chǎn)中(X)2的排放對(duì)于解決大氣溫室效應(yīng)和全球變暖具有顯著的作用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種石油、天燃?xì)鉄o(wú)火焰化學(xué)鏈燃燒動(dòng)力系統(tǒng)，能夠有效控制(X)2的排放。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型可采取下述技術(shù)方案本實(shí)用新型一種石油、天燃?xì)鉄o(wú)火焰化學(xué)鏈燃燒動(dòng)力系統(tǒng)，包括還原器、還原器旋風(fēng)分離器、氧化器、氧化器旋風(fēng)分離器、壓氣器、飽和器、冷凝器、二氧化碳收集罐、一級(jí)渦輪機(jī)和二級(jí)渦輪機(jī)，所述還原器具有NiO噴射管、帶有閥門的石油或天然氣噴射管、Ni粉出口、電加熱管、還原器循環(huán)流化出口和還原器循環(huán)流化入口 ；所述還原器旋風(fēng)分離器具有還原器旋風(fēng)分離器循環(huán)流化出口、還原器旋風(fēng)分離器循環(huán)流化入口和還原器旋風(fēng)分離器氣體出口 ；所述氧化器具有NiO粉出口、壓縮空氣入口、Ni粉入口、氧化器循環(huán)流化出口和氧化器循環(huán)流化入口；所述氧化器旋風(fēng)分離器具有氧化器旋風(fēng)分離器循環(huán)流化出口、氧化器旋風(fēng)分離器循環(huán)流化入口和氧化器旋風(fēng)分離器氣體出口；所述冷凝器具有冷凝器入口、CO2出口、及H2O出口；所述還原器的NiO噴射管、Ni粉出口、還原器循環(huán)流化出口和還原器循環(huán)流化入口分別與氧化器的NiO粉出口、Ni粉入口、還原器旋風(fēng)分離器的還原器旋風(fēng)分離器循環(huán)流化入口和還原器旋風(fēng)分離器循環(huán)流化出口連通；所述氧化器的壓縮空氣入口經(jīng)所述飽和器與所述壓氣器連通，其氧化器循環(huán)流化出口和氧化器循環(huán)流化入口分別與所述氧化器旋風(fēng)分離器的氧化器旋風(fēng)分離器循環(huán)流化入口和氧化器旋風(fēng)分離器循環(huán)流化出口連通；所述還原器旋風(fēng)分離器的還原器旋風(fēng)分離器氣體出口經(jīng)所述一級(jí)渦輪機(jī)與冷凝器入口連通；冷凝器的所述CO2出口與所述二氧化碳收集罐連通；所述氧化器旋風(fēng)分離器的氧化器旋風(fēng)分離器氣體出口與所述二級(jí)渦輪機(jī)連通，二級(jí)渦輪機(jī)的氣體出口與大氣相通。[0012]所述一級(jí)渦輪機(jī)和二級(jí)渦輪機(jī)的動(dòng)力輸出軸傳動(dòng)連接，構(gòu)成動(dòng)力軸。所述動(dòng)力軸分別與發(fā)電機(jī)和所述壓氣器傳動(dòng)連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是由還原器、還原器旋風(fēng)分離器、氧化器、氧化器旋風(fēng)分離器、壓氣器、飽和器、冷凝器、二氧化碳收集罐、一級(jí)渦輪機(jī)和二級(jí)渦輪機(jī)構(gòu)成的石油、天燃?xì)鉄o(wú)火焰化學(xué)鏈燃燒動(dòng)力系統(tǒng)，石油或天然氣在該系統(tǒng)內(nèi)不是通過(guò)火焰燃燒產(chǎn)生動(dòng)力，而是通過(guò)化學(xué)鏈燃燒方式產(chǎn)生高溫高壓氣體，驅(qū)動(dòng)一級(jí)渦輪機(jī)和二級(jí)渦輪機(jī)做功，整個(gè)過(guò)程因沒(méi)有火焰燃燒，因而不會(huì)產(chǎn)生粉塵和CO2氣體污染，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成的純凈的CO2氣體被收集利用。在化學(xué)工業(yè)上，二氧化碳是一種重要的原料，大量用于生產(chǎn)純堿(Na2CO3)、小蘇打(NaHCO3)、尿素[CO(NH2)2]、碳酸氫銨(NH4HCO3)、顏料鉛白 [Pb(OH)2 · 2PbC03]，還可以合成甲醇、甲醚、聚碳酸酯等化工原料和新燃料，等等。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及工藝流程示意圖。圖2是圖1中還原器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖1中氧化器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1至圖3所示，一種石油、天燃?xì)鉄o(wú)火焰化學(xué)鏈燃燒動(dòng)力系統(tǒng)，包括還原器1、 還原器旋風(fēng)分離器2、氧化器10、氧化器旋風(fēng)分離器9、壓氣器3、飽和器4、冷凝器6、二氧化碳收集罐、一級(jí)渦輪機(jī)5和二級(jí)渦輪機(jī)8。所述還原器1具有NiO噴射管103、帶有閥門104 的石油或天然氣噴射管105、Ni粉出口 107、電加熱管106、還原器循環(huán)流化出口和還原器循環(huán)流化入口 ；該還原器1的爐體101由耐火磚構(gòu)成，所述爐體101的橫截面為圓形，其外壁包裹有由石棉構(gòu)成的絕熱層；為了增加承壓能力，還可以在爐體101外圍曾設(shè)鋼板加固層； 所述MO噴射管103、石油或天然氣噴射管105位于爐體中部，兩者的噴射方向相向且均與爐體101的內(nèi)壁相切。所述氧化器10具有NiO粉出口 1007、壓縮空氣入口 1003、Ni粉入口、氧化器循環(huán)流化出口和氧化器循環(huán)流化入口 ；該氧化器10的氧化器爐體1001由耐火磚構(gòu)成，所述氧化器爐體1001的橫截面為圓形，其外壁包裹有由石棉構(gòu)成的絕熱層；為了增加承壓能力，還可以在氧化器爐體1001外圍曾設(shè)鋼板加固層；所述Ni粉入口上游設(shè)有Ni 粉輸送機(jī)1004和Ni粉漏斗1005 ；Ni粉入口和壓縮空氣入口 1003位于氧化器爐體1001底部，兩者的噴射方向相向且均與氧化器爐體1001的內(nèi)壁相切。氧化器10還設(shè)有用于控制 Ni粉入口和壓縮空氣入口 1003的總閥門1006。所述還原器旋風(fēng)分離器2具有還原器旋風(fēng)分離器循環(huán)流化出口、還原器旋風(fēng)分離器循環(huán)流化入口和還原器旋風(fēng)分離器氣體出口 ；所述氧化器旋風(fēng)分離器9具有氧化器旋風(fēng)分離器循環(huán)流化出口、氧化器旋風(fēng)分離器循環(huán)流化入口和氧化器旋風(fēng)分離器氣體出口 ；所述冷凝器6具有冷凝器入口、CO2出口、及H2O出口， 所述⑶2出口與所述二氧化碳收集罐連通。所述還原器1的NiO噴射管103、Ni粉出口 107、 還原器循環(huán)流化出口和還原器循環(huán)流化入口分別與氧化器10的NiO粉出口 1007、Ni粉入口、還原器旋風(fēng)分離器2的還原器旋風(fēng)分離器循環(huán)流化入口和還原器旋風(fēng)分離器循環(huán)流化出口連通；所述氧化器10的壓縮空氣入口 1003經(jīng)所述飽和器4與所述壓氣器3連通，其氧化器循環(huán)流化出口和氧化器循環(huán)流化入口分別與所述氧化器旋風(fēng)分離器9的氧化器旋風(fēng)分離器循環(huán)流化入口和氧化器旋風(fēng)分離器循環(huán)流化出口連通；所述還原器旋風(fēng)分離器2的還原器旋風(fēng)分離器氣體出口經(jīng)所述一級(jí)渦輪機(jī)5與冷凝器6入口連通；所述氧化器旋風(fēng)分離器9的氧化器旋風(fēng)分離器氣體出口與所述二級(jí)渦輪機(jī)8連通，二級(jí)渦輪機(jī)8的氣體出口與大氣相通。所述一級(jí)渦輪機(jī)5和二級(jí)渦輪機(jī)8的動(dòng)力輸出軸傳動(dòng)連接，構(gòu)成動(dòng)力軸。所述動(dòng)力軸分別與發(fā)電機(jī)7和所述壓氣器3傳動(dòng)連接。石油、天燃?xì)鉄o(wú)火焰化學(xué)鏈燃燒動(dòng)力系統(tǒng)的工藝流程主要包括流程A 將經(jīng)除渣處理后的石油或天燃?xì)馔ㄟ^(guò)石油或天然氣噴射管105送入還原器1內(nèi)，電加熱管106將還原器1內(nèi)的溫度加熱到850-960度，用于反應(yīng)開(kāi)始時(shí)提供熱量， 還原器1與還原器旋風(fēng)分離器2組成循環(huán)流化床，在還原器1內(nèi)，石油或天燃?xì)馀c從氧化器 10來(lái)的NiO反應(yīng)，生成溫度小于600度、壓力小于20Mpa的高溫高壓純(X)2氣體，反應(yīng)方程式為 Cs/f2s+2 + (3 + 1)ΜΟ — nC02 + {η +\)H20 + ( + 1)Μ + 熱量或CH、+AMO — CO2 + IH2O + AM + 熱量為使化學(xué)反應(yīng)充分進(jìn)行，所述NiO噴射管103、石油或天然氣噴射管105位于爐體中部，兩者的噴射方向相向且均與爐體101的內(nèi)壁相切，形成旋轉(zhuǎn)氣流，具有反應(yīng)效果好、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)；氧化器10與氧化器旋風(fēng)分離器9組成循環(huán)流化床，在還原器1內(nèi)生成的Ni通過(guò) Ni粉入口送入氧化器10中，同時(shí)經(jīng)壓氣器3、飽和器4壓縮的空氣通過(guò)壓縮空氣入口 1003 送入氧化器10中，為使化學(xué)反應(yīng)充分進(jìn)行，Ni粉入口和壓縮空氣入口 1003的噴射方向相向且均與爐體1001的內(nèi)壁相切。在氧化器10中發(fā)生氧化反應(yīng)，將M氧化成M0，反應(yīng)方程式為2Ni+02 — 2Ν 0+ 熱量。流程B 反應(yīng)生成高溫高壓純CO2氣體通過(guò)還原器風(fēng)分離器2送入一級(jí)渦輪機(jī)5中作功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)7發(fā)電，同時(shí)也為壓氣器3提供動(dòng)力；從氧化器旋風(fēng)分離器9中出來(lái)的溫度小于600度、壓力小于20Mpa的高溫高壓N2氣，送到二級(jí)渦輪機(jī)8中作功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)7 發(fā)電，同時(shí)也為壓氣器3提供動(dòng)力。流程C 從一級(jí)渦輪機(jī)5出來(lái)的氣體經(jīng)冷凝器6冷凝成純CO2氣體和水，將純CO2 氣體回收到二氧化碳收集罐中。
權(quán)利要求1.一種石油、天燃?xì)鉄o(wú)火焰化學(xué)鏈燃燒動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于包括還原器(1)、還原器旋風(fēng)分離器(2)、氧化器(10)、氧化器旋風(fēng)分離器(9)、壓氣器(3)、飽和器(4)、冷凝器 (6)、二氧化碳收集罐、一級(jí)渦輪機(jī)(5)和二級(jí)渦輪機(jī)(8)，所述還原器(1)具有NiO噴射管(103)、帶有閥門(104)的石油或天然氣噴射管(105)、 Ni粉出口(107)、電加熱管(106)、還原器循環(huán)流化出口和還原器循環(huán)流化入口 ；所述還原器旋風(fēng)分離器(2)具有還原器旋風(fēng)分離器循環(huán)流化出口、還原器旋風(fēng)分離器循環(huán)流化入口和還原器旋風(fēng)分離器氣體出口；所述氧化器(10)具有NiO粉出口( 1007)、壓縮空氣入口( 1003)、Ni粉入口、氧化器循環(huán)流化出口和氧化器循環(huán)流化入口；所述氧化器旋風(fēng)分離器(9)具有氧化器旋風(fēng)分離器循環(huán)流化出口、氧化器旋風(fēng)分離器循環(huán)流化入口和氧化器旋風(fēng)分離器氣體出口 ；所述冷凝器(6)具有冷凝器入口、CO2出口、及H2O出口；所述還原器(1)的NiO噴射管(103)、Ni粉出口(107)、還原器循環(huán)流化出口和還原器循環(huán)流化入口分別與氧化器(10)的NiO粉出口( 1007)、Ni粉入口、還原器旋風(fēng)分離器(2) 的還原器旋風(fēng)分離器循環(huán)流化入口和還原器旋風(fēng)分離器循環(huán)流化出口連通；所述氧化器 (10)的壓縮空氣入口(1003)經(jīng)所述飽和器(4)與所述壓氣器(3)連通，其氧化器循環(huán)流化出口和氧化器循環(huán)流化入口分別與所述氧化器旋風(fēng)分離器(9)的氧化器旋風(fēng)分離器循環(huán)流化入口和氧化器旋風(fēng)分離器循環(huán)流化出口連通；所述還原器旋風(fēng)分離器(2)的還原器旋風(fēng)分離器氣體出口經(jīng)所述一級(jí)渦輪機(jī)(5)與冷凝器(6)入口連通；冷凝器(6)的所述(X)2出口與所述二氧化碳收集罐連通；所述氧化器旋風(fēng)分離器(9)的氧化器旋風(fēng)分離器氣體出口與所述二級(jí)渦輪機(jī)(8)連通，二級(jí)渦輪機(jī)(8)的氣體出口與大氣相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油、天燃?xì)鉄o(wú)火焰化學(xué)鏈燃燒動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于所述一級(jí)渦輪機(jī)(5)和二級(jí)渦輪機(jī)(8)的動(dòng)力輸出軸傳動(dòng)連接，構(gòu)成動(dòng)力軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石油、天燃?xì)鉄o(wú)火焰化學(xué)鏈燃燒動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于所述動(dòng)力軸分別與發(fā)電機(jī)(7)和所述壓氣器(3)傳動(dòng)連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種石油、天燃?xì)鉄o(wú)火焰化學(xué)鏈燃燒動(dòng)力系統(tǒng)，包括還原器、還原器旋風(fēng)分離器、氧化器、氧化器旋風(fēng)分離器、壓氣器、飽和器、冷凝器、二氧化碳收集罐、一級(jí)渦輪機(jī)和二級(jí)渦輪機(jī)；經(jīng)除渣處理后的石油或天燃?xì)庠谶€原器內(nèi)與從氧化器來(lái)的NiO反應(yīng)，生成高溫高壓純CO2氣體，經(jīng)還原器旋風(fēng)分離器送入一級(jí)渦輪機(jī)中作功，從氧化器產(chǎn)生的高溫高壓N2氣送到二級(jí)渦輪機(jī)中作功，反應(yīng)生成的純CO2氣體收入二氧化碳收集罐。應(yīng)用本實(shí)用新型，石油或天然氣在系統(tǒng)內(nèi)通過(guò)化學(xué)鏈燃燒方式產(chǎn)生高溫高壓氣體，驅(qū)動(dòng)一級(jí)渦輪機(jī)和二級(jí)渦輪機(jī)做功，不會(huì)產(chǎn)生粉塵和CO2氣體污染。
文檔編號(hào)F01K11/02GK202073606SQ20112007022
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
發(fā)明者吳福兒 申請(qǐng)人:紹興文理學(xué)院