[发明专利]生物质热解气化燃烧分段转化生物炭/蒸汽联产工艺

说明书

技术领域

本发明属于生物质利用技术领域，具体涉及一种生物质热解气化燃烧分段转化生物炭/蒸汽联产工艺。

背景技术

随着全球能源与环境问题的日益凸显，新能源开发成为一项迫切的任务。生物质能源具有资源丰富、可转换为清洁燃料、是唯一可存储和运输的可再生能源、也是唯一可再生炭源等显著特点，在满足未来社会能源需求，推动社会可持续发展等方面将发挥重要作用。生物质具体的种类很多，主要指木材、农作物(秸秆、稻草、麦秆、豆秆、棉花秆、谷壳等)、杂草、藻类等。我国的生物质能也极为丰富，可开发为能源的生物质资源达3亿多吨标煤，而随着农业和林业的发展，特别是随着速生炭薪林的开发推广，我国的生物质资源将越来越多，有非常大的开发和利用潜力。

生物质热解气化燃烧多联产技术是基于生物质可燃组分由挥发分和固定碳两部分组成的特点，采用解耦反应方式，固定碳转化成为高品质生物炭，挥发分转化成为燃气进而燃烧获得热能或者电能。生物质热解气化燃烧多联产技术可以显著提高生物质利用项目的经济性，日益受到重视。在不同类型的生物炭中，竹木质类原料获得竹木炭并深加工成为活性炭；稻壳类原料获得稻壳炭后用于钢厂保温材料或进行深加工获得活性炭和纳米级硅晶体；秸秆类原料获得秸秆炭进而制成高附加值炭基复合肥，通过不同处理方式后，生物炭均可实现高价值应用。但是，我国生物质以秸秆类为主，且收集、运输等多个环节都较为粗放，造成了可利用的生物质具有高碱性、高水分和低热值的特点，采用空气作为气化剂的热解气化工艺导致燃气热值过低，无法采用常规燃烧方式进行利用，极大限制了生物质热解气化多联产技术的原料范围。因此，迫切需要开发能适应高水分、低热值、高碱性生物质在内的多种原料的生物质多联产技术。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种生产成本低、原料适应性广的生物质热解气化燃烧分段转化生物炭/蒸汽联产装置及其生产工艺。

一种生物质热解气化燃烧分段转化生物炭/蒸汽的生产工艺，采用一种生物质热解气化燃烧分段转化生物炭/蒸汽联产装置进行生产，生物质热解气化燃烧分段转化生物炭/蒸汽联产装置包括高温燃气风机，高温燃气风机的出风口处连接有第一管路，第一管路的另一端连接在流化床热解气化炉上，流化床热解气化炉的侧壁上设有生物质给料装置、床料给料装置，另一侧壁上设有反应物出口，底部设有风室，反应物出口处连接有第二管路，第二管路的另一端连接在一级分离装置的进口处，一级分离装置上开设有一级燃气出口及一级生物炭出口，一级燃气出口连接有第四管路，第四管路的另一端连接在二级旋风分离器的进口处，二级旋风分离器上开设有二级燃气出口及二级生物炭出口，二级燃气出口上连接有第五管路及第六管路，第五管路的另一端连接在高温燃气风机的进风口处，第六管路的另一端连接在低热值燃气燃烧室上，低热值燃气燃烧室的底端设有烟气出口，烟气出口上连接有第七管路，第七管路的另一端连接在蒸汽发生装置上，蒸汽发生装置与锅炉给水管路及蒸汽排出管路相接，蒸汽发生装置的上方设有空气预热器，空气预热器上连接有第八管路，第八管路连接在烟气处理装置上，空气预热器上还连接有第九管路及第十管路，第九管路与鼓风机相连接，第十管路与流化床热解气化炉底部的风室相连接，第十管路上还设有连接在低热值燃气燃烧室上的第十一管路；包括以下步骤：

将含水量33％、粒径为5cm的木片由生物质给料装置给入流化床热解气化炉，粒径为4mm的陶瓷球由床料给料装置给入流化床热解气化炉，空气经空气预热器预热至300℃后一部分送入流化床热解气化炉，另一部分分级送入低热值燃气燃烧室，流化床热解气化炉内的反应温度为700℃，木片在流化床热解气化炉内发生热解和气化反应，生成高温生物质燃气和生物质炭，高温生物质燃气携带生物炭依次经过一级分离装置和二级旋风分离器分离出生物质炭，生物炭含固定碳含量81％；高温燃气经过一级分离装置和二级旋风分离器后分为两路，一路通过高温燃气风机送入流化床热解气化炉下部，剩余部分送入低热值燃气燃烧室；高温生物质燃气和预热后的高温空气在低热值燃气燃烧室内充分燃烧，产生850℃的高温烟气，高温烟气通过蒸汽发生装置产生压力为3.82MPa、温度为450℃的过热蒸汽，烟气再经空气预热器回收热量后经过除尘器、引风机及烟囱后排放。