[发明专利]一种具有自净化功能的自热式生物质热解气化装置及方法

说明书

本发明属于生物质能源技术领域，并公开了一种具有自净化功能的自热式生物质热解气化装置及方法，所述装置包括生物质热解气化模块和分离过滤模块，生物质热解气化模块包括生物质给料管、热解炉气化炉、热解炉返料器、返料管仓以及催化剂加料管；所述分离过滤模块包括一级分离器以及与所述一级分离器连接的二级分离器，所述一级分离器通过分离返料器与所述返料管连接，所述二级分离器的出料口与所述热解炉连接，以获取洁净的热解气。本发明还公开了相应的方法，本发明可以减少生物质热解气化过程中的热量损失，实现能量完全自给，同时能够对热解气进行自净化，具有结构紧凑、热能利用率高，所制备的热解气无焦油，气化气洁净度高。

技术领域

本发明属于生物质能源技术领域，更具体地，涉及一种具有自净化功能的自热式生物质热解气化装置及方法。

背景技术

随着世界经济的快速发展，传统能源的消耗速度也迅速增长，而煤、石油、天然气等化石能源资源的日渐枯竭，人类迫切需要开发可再生的能源资源用以补充与替代现有的化石能源。生物质能源是一种可再生的清洁能源，是继煤、石油、天然气后的第四大能源，在其使用过程中有着较低的硫氧化物、氮氧化物排放以及二氧化碳净排量为零等优势，对缓解日益严重的环境问题有重要的意义。

目前国内外生物质的利用方式主要有燃烧、热解与气化等方式。由于生物质的能量密度相对较低，且含有较高的水分、挥发分以及碱金属和碱土金属等，直接燃烧会造成结渣、结焦等问题。热解可以将生物质中的挥发分转化为生物油和热解气等产品，是生物质利用的重要技术之一。

对生物质先进行热解提取热解气，然后将焦炭进行气化制取以CO和H₂为主的清洁气体燃料成为一种受到关注的生物质高效利用方式，但是当前对生物质进行热解与气化大多为独立的两台装置，气化炉的热量大量流失到环境中而热解炉则需要额外加热设备维持热解温度，同时热解后的焦炭在从热解炉传输至气化炉时也会损失较多的热量导致总体热效率大幅度降低，此外热解气中一般含有较多的焦油和焦炭颗粒也使得其后续利用相对困难。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供了一种具有自净化功能的自热式生物质热解气化装置及方法，可以减少生物质热解气化过程中的热量损失，实现能量完全自给，同时能够对热解气进行自净化，得到较洁净的燃气便于后续利用，本装置结构紧凑、操作工艺简单、设备维护成本低、热能利用率高，所制备的热解气无焦油，气化气洁净度高。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，本发提出了一种具有自净化功能的自热式生物质热解气化装置，其特征在于，包括生物质热解气化模块和分离过滤模块，其中，

所述生物质热解气化模块包括生物质给料管、热解炉气化炉、热解炉返料器、返料管以及催化剂加料管，所述生物质给料管与所述热解炉连接，用于将待气化的生物质输送至所述热解炉，所述热解炉与所述气化炉的侧壁紧密贴合布置，且所述热解炉与所述气化炉的底部通过所述热解炉返料器连接，用于通过第一气化剂将热解炉中产生的生物质焦炭输送至气化炉中，所述气化炉的一侧设有返料管，所述返料管上设有催化剂加料管，用于向所述气化炉内输送生物质焦炭气化所需的催化剂，所述气化炉的底部还设有等压风室，用于通过第二气化剂将生物质焦炭送至气化炉的高温区进行充分气化；

所述分离过滤模块包括一级分离器以及与所述一级分离器连接的二级分离器，所述一级分离器通过分离返料器与所述返料管连接，用于分离出粗颗粒，所述二级分离器的出料口与所述热解炉连接，分离出细颗粒和洁净的气化气，其中，细颗粒进入热解炉用于去除生物质热解气中的焦油等杂质，以获取洁净的热解气。

进一步的，所述热解炉内设有混合颗粒床层和细颗粒层，其中，所述细颗粒层位于所述混合颗粒床层上面，所述细颗粒层包括所述细颗粒。

进一步的，所述热解炉底部为截面积渐缩的结构。

进一步的，所述分离过滤模块设置有多个，对应设置的所述返料管的个数与所述分离过滤模块的个数相同。