利用气化炉实现碳减排的方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种热能设备尾气处理方法及系统，特别涉及一种实现碳减排的方法及系统。
【背景技术】
[0002]碳减排的概念源自2006年2月正式生效的《京都议定书》，其中规定了发达国家和经济转型国家在2008 - 2012年期间应将温室气体排放量从1990年水平减少5.2%，并支持发达国家和发展中国家开展CDM(清洁生产机制)项目合作。根据CDM机制，发达国家可以通过提供资金和技术的方式，在削减成本较低的发展中国家进行既符合可持续发展要求，又有助于产生温室气体减排效果的项目投资，换取投资项目所产生的部分或全部减排额度，以作为自己履行减排义务的组成部分，同时也降低了自己的减排成本。
[0003]在联合国《2007?2008年人类发展报告》中提出了“碳预算”概念，设定了全世界在本世纪将二氧化碳排放总量控制在1.456万亿吨以下的目标，并希望到2050年全球温室气体总排放量能够在1990年的基础上削减50%。其途径一是碳定价征收碳税和实行限额交易制度都能发挥作用。碳税可通过降低个税抵消增加的部分，不会加重纳税负担；二是执行更严格的监管标准，呼吁各国政府对车辆废气排放、建筑物和电器设备实行更严格的标准；三是促进低碳能源供应的发展，碳捕获和碳封存(CCS)等突破性技术还有待开发；四是开展资金和技术转让方面的国际合作，建立“减缓气候变化融资机制”(CCMF)，每年拨款250亿到500亿美元，增加对发展中国家低碳能源的投资，实现减缓气候变化的共同目标。根据世界银行的研宄，中国具有每年减排I亿?2亿吨二氧化碳的潜力，可为全球提供一半以上的CDM项目。
[0004]对于耗能和污染都较严重的工业锅炉或窑炉相关产业而言，如何进行碳减排改造，已经成为本领域技术人员在设计该类设备时必须要考虑的因素。
[0005]如中国专利申请200610047522.2号公开的一种燃煤电站烟气二氧化碳减排及其资源化的方法，其在燃煤锅炉尾部经预除尘后在二氧化碳吸收系统中向烟气中喷入氨基物质溶液以铵盐的形式吸收煤燃烧中产生的二氧化碳，减排烟气中20?95%的二氧化碳；以铵盐的形式吸收的二氧化碳经分离净化为高纯度的二氧化碳气，用于工业、化工业、食品加工、采油业驱油等。
[0006]又如中国专利申请201080062034.3号公开的一种控制动力设备的方法，该动力设备包括:锅炉，其适于燃烧有机燃料，以及适于产生蒸汽和包含二氧化碳的过程气体；蒸汽系统；以及二氧化碳捕捉系统，其适于通过使二氧化碳吸收剂溶液与过程气体接触来从过程气体中移除二氧化碳的至少一部分，该方法包括:将动力设备锅炉所产生的蒸汽的一部分转送到二氧化碳捕捉系统的再生器；通过借助于转送的蒸汽加热所述二氧化碳吸收剂溶液来在所述再生器中使吸收剂溶液再生；以及借助于至少一个自动控制器来自动地控制碳捕捉系统的运行。
[0007]再如中国专利申请201310014624.4号公开的一种船舶主机余热回收和尾气处理系统及方法，所述的系统包括废气锅炉、汽轮机、发电机、二氧化碳吸收塔、水泵、水柜、卧式氨合成塔、烷烃裂解装置和空气分离机，废气锅炉连接汽轮机；废气锅炉还连接二氧化碳吸收塔；二氧化碳吸收塔内安装有不锈钢淋浴喷头；废气锅炉依次与空气分离机和卧式氨合成塔连接；卧式氨合成塔通过碳钢管道与烷烃裂解装置连接；卧式氨合成塔还依次与水柜、水泵和二氧化碳吸收塔连接；该系统基于碳捕捉技术，吸收尾气中的二氧化碳，降低碳排放。
[0008]然而，以上专利技术所揭示的碳捕捉/碳减排方法均是利用吸收剂来吸收二氧化碳，这一方面增加了吸收剂的成本和相关处理设备的成本，另一方面还要考虑使用后的吸收剂和所吸收的二氧化碳的无害处理问题。
[0009]因此，提供一种既能降低成本又能避免增加新的污染源的碳减排方法及系统已成为业内急需解决的问题。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是提供一种利用气化炉实现碳减排的方法及系统，根据本发明，既能以较低的成本实现碳减排，又可避免增加新的污染源。
[0011]根据本发明的一个方面，提供一种利用气化炉实现碳减排的方法，包括:⑴、将热能设备排出的含二氧化碳的烟气的至少一部分输送至生物质气化炉作为生物质气化炉的气化剂的一部分；以及(2)、将生物质气化炉产生的生物质气的至少一部分输送至热能设备作为热能设备的燃料的至少一部分。
[0012]其中，热能设备是指燃烧燃料并排出烟气的装置，并且其烟气中含有一定量的二氧化碳。热能设备既可以是换热装置也可以是动能装置，比如，其可以为各种类型的锅炉、窑炉或汽轮机组等。
[0013]其中，生物质气化是指以生物质为原料，在气化剂作用下，通常以氧气(空气、富氧或纯氧)、水蒸气(或氢气)作为气化剂(也称为气化质)，在高温条件下通过热化学反应，将生物质中可燃的部分转化为可燃气的过程。生物质气化时产生的气体成分主要包括H2、CH4和 CO 等。
[0014]生物质的气化过程主要在气化炉中进行，由于气化炉的类型、气化反应条件、工艺流程、气化剂的种类、原料的性质和粉碎粒度等条件的不同，其气化反应过程也不尽相同。但生物质气化过程在不同条件下的基本包括:C+02= C02；C0 2+C = 2CO ；H20+C = CO+H2等。
[0015]一般而言，生物质的实际反应过程主要包括四个部分:(1)、干燥层，其中生物质从气化炉顶部进入气化器，被加热至大约200?300°C左右后，生物质原料中的水分首先受热蒸发，最终产物为干物料；(2)、热解层，其中生物质干物料从干燥层向下移动进入热解层，在高温作用下，生物质中挥发分将会大量地析出，其作用温度在500?600°C左右，挥发分析出后，生物质只剩下残余的木炭，其中热分解反应析出的挥发分主要包括氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、焦油和其它碳氢化合物等；(3)、氧化层(也叫燃烧层)，其中生物质经热解层后仅剩下木炭，此时在氧化层中与被引入的空气发生剧烈反应，同时释放出大量的热量，为其它区域的反应提供热量，在氧化层中，其特点是反应速率快，层高较低，温度可以高达1000?1200°C左右，同时挥发分参与燃烧后进一步降解；(4)、还原层，还原层中没有氧气存在，氧化层中的燃烧产物及水蒸气与还原层中木炭发生还原反应，生物氢气和一氧化碳，这些气体与挥发分等形成了可燃气体，完成固体生物质向气体燃料的转化过程，由于还原反应是吸热反应，此时的温度降低到700?900°C左右，而其所需热量主要来源于氧化层O
[0016]生物质气化反应主要在气化炉中进行，因此气化炉是生物质气化的主要的设备，根据气化炉的运行方式不同可以分为流化床气化炉和固定床气化炉。其中，在流化床气化炉中，粉碎的生物质原料被投入气化炉中，气化剂由鼓风机从炉栅底部向上吹入气化炉内，燃料的气化反应是在“沸腾”状态完成的。其中，固定床气化炉是将切碎的生物质原料由炉子顶部加料口投入到固定床气化炉中，物料在炉内基本上按层次地进行气化反应，反应产生的气体在炉内的流动要靠动力装备