一种生物质热解联产燃气/生物炭装置及工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]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联产燃气/生物炭装置及工艺。
【背景技术】
[0002]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。生物质作为一种清洁能源，对大气的二氧化碳净排放量近似于零。生物质中氮、硫的含量极低，进行能源转换时氮氧化物和硫化物排放都很低。大力开发生物质燃料资源，有助于改善我国以化石燃料为主的能源结构，减少硫化物和氮氧化物的排放，不但可以缓解温室效应，还可以降低大气中二氧化碳的含量。我国生物质燃料资源丰富，全国可作为能源利用的生物质资源总量每年约为4.6亿吨标准煤，但目前只利用了 2200万吨标准煤，利用率不足5%，大部分仍采用焚烧、填埋等手段处理污染严重。
[0003]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；秸杆类原料获得秸杆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，我国生物质收集、运输等多个环节都较为粗放，加之生物质本身的特性造成了可利用的生物质具有高水分、低热值、高碱性的特点，采用空气作为气化剂的热解气化工艺导致产炭率低，经济效益不好，且在生物质原料高水分时，气化不稳定。因此，迫切需要开发能适应高水分、低热值、高碱性生物质，且气化环境可控、产炭率高的生物质多联产技术。
【发明内容】
[0004]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联产燃气/生物炭装置及其生产工艺。
[0005]—种生物质热解联产燃气/生物炭装置，包括流化床燃气燃烧炉，流化床燃气燃烧炉的炉体中设有热解气化绞龙，热解气化绞龙的进口端设有加料装置，出口端设有炭气分离装置，炭气分离装置连接在高温燃气加压风机的进口处，高温燃气加压风机的出口端分别管路连接在流化床燃气燃烧炉和生物质燃气输送管路上，流化床燃气燃烧炉侧壁上设有床料给料装置与反应物出口，流化床燃气燃烧炉的底部设有风室，反应物出口与分离装置的进口端连接，分离装置上开设有烟气出口及颗粒物出口，烟气出口连接在空气预热器上，空气预热器连接排放管路，空气预热器一侧还与鼓风机相连，另一侧与流化床燃气燃烧炉底部的风室相连接。
[0006]作为上述技术方案的进一步描述:
[0007]所述热解气化绞龙上还设有蒸汽排放系统，蒸汽排放系统包括管路连接在热解气化绞龙上的蒸汽引风机，设置在上述管路上的调节阀，以及设置在流化床燃气燃烧炉炉壁上的温度监测仪。
[0008]作为上述技术方案的进一步描述:
[0009]所述风室中设有布风板。
[0010]作为上述技术方案的进一步描述:
[0011 ] 所述流化床燃气燃烧炉底部设有排渣装置。
[0012]—种生物质热解联产燃气/生物炭的生产工艺，采用一种生物质热解联产燃气/生物炭装置进行生产，包括以下步骤:
[0013](1)、通过加料装置往热解气化绞龙内加入生物质原料；
[0014](2)、通过床料给料装置往流化床燃气燃烧炉内加入床料；
[0015](3)、运行流化床燃气燃烧炉，流化床燃气燃烧炉将燃烧所获得的热量通过床料与热解气化绞龙外表面摩擦碰撞传递给热解气化绞龙，生物质原料继续经热解气化绞龙输送热解、气化，生成高温生物质燃气和生物炭；原料在热解气化绞龙中通过高温生物质燃气和生物炭经过炭气分离装置分离，分离出的生物质炭进行收集；分离出的高温生物质燃气进入高温燃气加压风机，高温燃气加压风机通过生物质燃气输送管路将高温生物质燃气输出供至其他装置使用或储存，并将高温生物质燃气输入流化床燃气燃烧炉；
[0016](4)、运行鼓风机与空气预热器，鼓风机将空气送入空气预热器，从空气预热器输出的高温空气送入流化床燃气燃烧炉，高温空气与高温生物质燃气在流化床燃气燃烧炉内与床料充分接触，在床料表面催化作用下稳定燃烧，燃烧的热量通过床料与热解气化绞龙外表面摩擦碰撞传递给热解气化绞龙，为生物质热解气化提供能量；燃烧产生的高温烟气经过炭气分离装置，分离出其中的颗粒物，分离出的颗粒从颗粒物出口排出；分离出的高温烟气通过烟气出口排放至空气预热器预热空气，预热空气后产生的低温烟气通过排放管路进行烟气处理和排放。
[0017]作为上述技术方案的进一步描述:
[0018]其中，生物质原料的含水量不高于50%，生物质尺寸不大于10cm。
[0019]作为上述技术方案的进一步描述:
[0020]其中，热解气化绞龙蒸汽排放温度为80-160°C。
[0021]作为上述技术方案的进一步描述:
[0022]其中，热解气化绞龙内温度为500?750°C。
[0023]作为上述技术方案的进一步描述:
[0024]其中，流化床燃气燃烧炉的温度为600?850°C，炉内流化速度为2?5m/s，空气预热温度为200?600 °C。
[0025]作为上述技术方案的进一步描述:
[0026]其中，床料为带催化燃烧作用的耐磨床料颗粒，包括石英砂、氧化铝球、高温陶瓷，粒径为0.5?5mm。
[0027]本发明将生物质原料在热解气化绞龙中发生热解、气化反应，产生物质炭和高温生物质燃气，通过调整热解气化绞龙的转动速度控制生物质的反应进程，同时通过监测，在蒸汽发生区域将蒸汽排放，大大提高了生物质燃气热值；部分生物质燃气送入流化床燃气燃烧炉，在床内加入的石英砂、氧化铝球、高温陶瓷等床料降低了生物质燃气和焦油的活化能，实现低热值生物燃气与送入的热空气催化稳定燃烧放热，同时利用流化后的床料在于热解气化绞龙外表面摩擦碰撞过程中获得很大的传热系数，实现了热量由流化床燃烧炉向热解气化绞龙热量充分传热，保证生物质热解气化所需的能量，系统能量自给；工艺方法先进，适用于包括高湿、高碱低热值在内的所有生物质，生产设备简单可靠，气化热解反应发生在低氧化环境中，生物质得炭率高，生产效益好。
【附图说明】
[0028]图1为本发明中生物质热解联产燃气/生物炭装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]参见图1，一种生物质热解联产燃气/生物炭装置，包括流化床燃气燃烧炉1，流化床燃气燃烧炉1的炉体中设有热解气化绞龙2，热解气化绞龙2的进口端设有加料装置3，出口端设有炭气分离装置4，炭气分离装置4连接在高温燃气加压风机5的进口处，高温燃气加压风机5的出口端分别管路连接在流化床燃气燃烧炉1和生物质燃气输送管路6上，流化床燃气燃烧炉1侧壁上设有床料给料装置101与反应物出口 102，流化床燃气燃烧炉1的底部设有风室103，反应物出口 102与分离装置7的进口端连接，分离装置7上开设有烟气出口 701及颗粒物出口 702，烟气出口 701连接在空气预热器8上，空气预热器8连接排放管路9，空气预热器8 一侧还与鼓风机10相连，另一侧与流化床燃气燃烧炉1底部的风室103相连接。
[0030]其运行过程为，流化床燃气燃烧炉1将燃烧所获得的热量通过床料与热解气化绞龙外表面摩擦碰撞传递给热解气化绞龙2，生物质原料继续经热解气化绞龙2输送热解、气化，生成高温生物质燃气和生物炭。原料在热