热化学反应方法和系统

技术特征：
1.一种热化学反应方法，包括：将燃料和氧化剂通入热源装置，以便所述燃料和所述氧化剂在所述热源装置中进行放热反应后生成预设加热温度范围内的外热源；将所述预设加热温度范围内的外热源通入辐射式换热器，其中所述辐射式换热器嵌套在流化床反应器内部；将含碳原料和载气通入所述流化床反应器，以便所述含碳原料在所述载气的流化作用、且在预设反应温度条件下进行热化学反应后生成含尘产物气和第一粒径产物颗粒，其中，所述辐射式换热器用于：通过所述外热源为所述热化学反应提供热量以维持所述预设反应温度条件。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述热源装置中的所述放热反应为完全燃烧反应或不完全燃烧反应。3.根据权利要求2所述的方法，其中：在所述放热反应为不完全燃烧反应的情况下，所述外热源中含有可燃物，所述辐射式换热器中还被通入补燃风；所述通过所述外热源为所述热化学反应提供热量以维持所述预设反应温度条件包括：所述外热源和所述补燃风在所述辐射式换热器中进行燃烧放热；将所述外热源的物理显热、以及所述外热源和所述补燃风的燃烧放热传递至所述流化床反应器内，为所述热化学反应提供热量以维持所述预设反应温度条件。4.根据权利要求2所述的方法，其中：在所述放热反应为完全燃烧反应的情况下，所述外热源中不含有可燃物；所述通过所述外热源为所述热化学反应提供热量以维持所述预设反应温度条件包括：将所述外热源的物理显热传递至所述流化床反应器内，为所述热化学反应提供热量以维持所述预设反应温度条件。5.根据权利要求1所述的方法，其中：所述载气包括以下至少之一：氮气、气化剂、活化剂。6.根据权利要求5所述的方法，其中：所述载气仅包括氮气，所述热化学反应包括所述含碳原料的热解反应，所述第一粒径产物颗粒为第一粒径半焦颗粒、所述含尘产物气为第二粒径半焦颗粒和热解气的混合物。7.根据权利要求5所述的方法，其中：所述载气为氮气和气化剂的混合物，或者所述载气为气化剂，所述热化学反应包括所述含碳原料的热解反应、以及所述含碳原料和所述气化剂进行的部分气化反应，所述气化剂包括以下至少之一：水蒸气、空气、氧气、二氧化碳、甲烷、氢气，所述第一粒径产物颗粒为第一粒径半焦颗粒、所述含尘产物气为第二粒径半焦颗粒和热解气的混合物。8.根据权利要求5所述的方法，其中：所述载气为活化剂，所述热化学反应包括所述含碳原料和所述活化剂进行的炭化活化反应，所述活化剂包括以下至少之一：水蒸气、二氧化碳、氧气、空气，所述第一粒径产物颗粒为第一粒径活性炭颗粒、所述含尘产物气为第二粒径活性炭颗粒和煤气的混合物。9.根据权利要求1所述的方法，其中：所述预设反应温度为600℃-1000℃，所述预设加热温度为1000℃-1200℃。
10.根据权利要求1所述的方法，其中：所述含碳原料的粒径为0mm-1mm。11.根据权利要求1所述的方法，其中：所述外热源在所述辐射式换热器内的流动方向，与所述载气在所述流化床反应器内的流动方向相同或相反。12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述含尘产物气为第二粒径产物颗粒和不含尘产物气的混合物；所述方法还包括：将所述含尘产物气通过过滤器进行气固分离后，生成不含尘产物气和第二粒径产物颗粒。13.根据权利要求1所述的方法，其中：所述预设加热温度范围内的外热源通过所述辐射式换热器后生成预热气体。14.根据权利要求12所述的方法，还包括：通过保温气体对所述过滤器进行加热保温，所述保温气体为所述预热气体。15.根据权利要求13所述的方法，还包括：通过所述预热气体对所述含碳原料进行干燥。16.根据权利要求1所述的方法，其中：所述载气为经过预热后的载气，经过预热后的载气的温度高于所述预设反应温度。17.一种用于实现权利要求1-16任一项所述的热化学反应方法的热化学反应系统，包括热源装置、辐射式换热器和流化床反应器，其中：所述热源装置，用于燃料和氧化剂在所述热源装置中进行放热反应后生成预设加热温度范围内的外热源；所述流化床反应器，用于含碳原料在载气的流化作用、且在预设反应温度条件下进行热化学反应后生成含尘产物气和第一粒径产物颗粒；所述辐射式换热器，嵌套在所述流化床反应器内部，所述辐射式换热器用于通入所述预设加热温度范围内的外热源，以便通过所述外热源为所述热化学反应提供热量以维持所述预设反应温度条件。18.根据权利要求17所述的系统，其中：所述辐射式换热器包括多根辐射换热管，所述多根辐射换热管均布设置在所述流化床反应器内部。19.根据权利要求17所述的系统，其中：所述辐射式换热器包括多根辐射换热管，所述多根辐射换热管沿所述流化床反应器内壁等间距铺设。

技术总结
本发明公开了一种热化学反应方法和系统。该热化学反应方法，包括：将燃料和氧化剂通入热源装置，以便燃料和氧化剂在热源装置中进行放热反应后生成预设加热温度范围内的外热源；将预设加热温度范围内的外热源通入辐射式换热器，其中辐射式换热器嵌套在流化床反应器内部；将含碳原料和载气通入流化床反应器，以便含碳原料在载气的流化作用、且在预设反应温度条件下进行热化学反应后生成含尘产物气和第一粒径产物颗粒，其中，辐射式换热器用于：通过外热源为热化学反应提供热量以维持预设反应温度条件。温度条件。温度条件。


技术研发人员：王小芳 吕清刚 李百航 朱治平
受保护的技术使用者：中国科学院工程热物理研究所
技术研发日：2022.04.18
技术公布日：2022/7/12