[发明专利]一种高温循环加热流化床热解制气系统

说明书

技术领域

本发明属于生物质固体废弃物高效资源化利用技术领域，具体涉及一种高温循环加热流化床热解制气系统及相应的制气方法。

技术背景

随着人们对能源的需求量越来越大，作为主要能源的化石燃料却逐年减少,因此寻找一种对于环境友好且可再生的能源是全球关注的焦点。我国是一个农业大国，拥有大量的生物质能源。生物质能源是一种可以储存太阳能并且可以转化为固体、液体和气体燃料的可再生能源，使用生物质能源可以有效的减少温室气体的排放，降低全球温室效应。鉴于我国当前的能源结构，生物质不仅解决了能源问题，而且也解决了环境问题。我国生物质能源十分丰富，目前全国农作物秸秆可获得6.87亿吨/年；林业可获得约1.25亿吨/年。据预测，2050年我国生物质可以达到15亿吨。现在生物质的利用主要是采用了热解气化技术，但是仍处在大规模商品化的初级阶段。传统的固定床或者是流化床都是存在着很多的问题，主要有：（1）、常规的固定床反应器主要是存在着受热不均匀、热解过程中容易产生大量的焦油、对生物质的种类适应性低、残炭较多存在着二次污染的问题、热效率低、热值低且不稳定等问题；（2）、传统的流化床反应器对原料的适应性低、处理量小，而且反应器中热解气和流化气是两种气体，增加了后续的气体分离工艺,由于很多流化床工艺都是利用空气作为了流化气体，导致气体的热值偏低等；（3）、现在已开发的双床流化床反应器流化介质难于控制、加热系统过于复杂，提高了运行成本，装置的处理能力也受到了限制，不能达到高效、低成本的进行生物质气化等。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的这些问题，本发明提供了一种高温循环加热流化床热解制气系统及相应的制气方法。该热解方法利用生物质自身产气作为流化介质，并且可以有效去除热解过程产生的焦油。

本发明所述的高温循环加热流化床热解制气系统包括气化物料进料系统、保温夹套、流化床、气体分配器、余热锅炉、格式下料器、旋风除尘器、循环加热炉、斜列管、高温循环风机、普通风机、补充燃料系统、除灰净化装置、储气装置。

上述系统中，气化物料进料系统与流化床连接，直接为流化床进料；流化床外部设置保温夹套，防止热量的散失；流化床顶部连接旋风除尘器，旋风除尘器下面连接格式下料器，旋风除尘器出来的炭粉通过格式下料器进入补充燃料系统，补充燃料系统将燃料经过普通风机送入循环加热炉；循环加热炉里面装有斜列管，从旋风除尘器出来的气体经过高温循环风机进入斜列管进行加热裂解；裂解后的气体进入气体分配器，气体分配器分别连接流化床和除灰净化装置；循环加热炉顶部排出的气体和分配进入除灰净化装置的气体均经过余热锅炉降温和热量的回收利用；除灰净化装置后面连接储气装置。

采用上述高温循环加热流化床热解制气系统制气的方法为：

1）首先在气化物料进料系统中加入原料，直接为流化床进料，再通过补充燃料系统将循环加热炉中斜列管内的气体加热到1000-1100℃，成为高温气体；

2）高温气体进入流化床，流化同时气化其中的原料，控制气体的流量，使出气口的温度与进气口的温度差稳定在200-300℃；

3）气体分配器将裂解后的气体分成循环气体和导出气体，循环气体进入流化床，导出气体进入除灰净化装置，洗除其中含有的焦油和粉尘后导入储气装置中；循环气体和导出气体体积比为(4:1)-(14:1)；

4）循环气体进入流化床热解气化原料，然后再次进入循环加热炉的斜列管内被加热到1000-1100℃，进一步去除焦油，成为高温气体，再进入流化床，循环往复。

所述的原料为粉末或颗粒状的生物质。

步骤1）中，气化物料进料系统采用密封进料，无空气参入。

步骤1）中，利用水蒸汽作为流化床气化改性剂，水蒸汽由软水经系统内的高温气体和高温烟气余热转化而成。

所述的制气方法，循环风量、加热温度、进料量、蒸汽量、补充燃烧料由全自动控制系统控制。

与现有技术相比，本发明的创新是：

1、由于使用的流化介质是生物质本身的热解气，属于内热式加热，无需加入流化困难的石英砂等载热介质，解决了传统流化床的流化介质难于控制的弊端，避免了流化气体和热解气体的分离工艺，节省了20%的能源；