專利名稱：一種三反應器生物質熱解系統的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于新型生物質熱解系統技術領域，特別涉及一種三反應器生物質熱解系統。
背景技術：
在當今世界各國的化石能源日漸枯竭的背景下，生物質能作為一種安全可靠、蘊藏量大、對環境友好且可再生的能源形式，越來越受到各國研究人員的重視。近年來，我國的生物質能利用技術發展迅猛，截止2010年底，我國生物質發電裝機總量已超過2000 MW。生物質氣化、熱解作為在工業生產中大規模利用生物質能的技術手段而得到廣泛的推廣應用。而現在的把固體生物質轉化為氣體燃料存在以下問題:(I)生物質氣化產生的燃氣混雜了大量N2、CO2和水蒸氣等雜質氣體，導致燃氣的熱值較低。(2)生物質熱解過程中產生大量的半焦，隨爐渣直接排放到環境中，這種做法既造成了能量的損失，又對環境造成了污染。(3)通常生物質轉化過程中沒有脫碳環節，大量的CO2不經過任何處理就直接排放到大氣中，引發的溫室效應越來越嚴重，與當今的低碳生產作業方式不相符合。
實用新型內容針對現有技術不足，本實用新型提供了一種三反應器生物質熱解系統。一種三反應器生物質熱解系統，其快速流化床氧化爐的上部出口與第一旋風分離器連接；所述第一旋風分離器的頂部設置煙氣管道，底部出口通過第一返料閥與鼓泡流化床煅燒爐的上部入口連接；所述鼓泡流化床煅燒爐的下部出口通過第二返料閥與快速流化床氧化爐的下部相連；鼓泡流化床煅燒爐的頂部出口與第二旋風分離器相連；所述第二旋風分離器的頂部通過CO2管路與CO2捕集裝置相連，底部出口通過第三返料閥與回轉式熱解爐連接；所述回轉式熱解爐頂部設置給料口和燃氣出口，下部出口與熱絞龍入口端相連；熱絞龍出口端與鼓泡流化床煅燒爐的下部相連。本實用新型的有益效果為:(I)在進行工業化生產的同時，注重了對系統所產生的高濃度CO2的捕集控制，CO2由零排放轉為負排放，焚燒爐出口的CO2濃度大于85% ；(2)通過生物質熱解以及進行燃氣脫碳，燃氣中H2組分含量大于80% ;燃氣單位熱值得到了較大的提高，具有了更高利用價值；(3)生物質熱解所產生的半焦在煅燒反應器中進行氣化，減少了生物質能的熱損失，同時防止了半焦對環境造成的污染危害。
圖1為本 實用新型系統裝置結構示意圖；[0014]圖中標號:1-快速流化床氧化爐；2_第一旋風分離器；3_煙氣管道；4_第一返料閥；5_鼓泡流化床煅燒爐；6_第二返料閥；7_第二旋風分離器；8-C02管路；9_第三返料閥；10-回轉式熱解爐；11_給料口 ；12_燃氣出口 ；13_熱絞龍。
具體實施方式
本實用新型提供了一種三反應器生物質熱解系統，
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型做進一步說明。一種三反應器生物質熱解系統，其快速流化床氧化爐I的上部出口與第一旋風分離器2連接；所述第一旋風分離器2的頂部設置煙氣管道3，底部出口通過第一返料閥4與鼓泡流化床煅燒爐5的上部入口連接；所述鼓泡流化床煅燒爐5的下部出口通過第二返料閥6與快速流化床氧化爐I的下部相連；鼓泡流化床煅燒爐5的頂部出口與第二旋風分離器7相連；所述第二旋風分離器7的頂部通過CO2管路8與CO2捕集裝置相連，底部出口通過第三返料閥9與回轉式熱解爐10連接；所述回轉式熱解爐10頂部設置給料口 11和燃氣出口 12，下部出口與熱絞龍13入口端相連；熱絞龍13出口端與鼓泡流化床煅燒爐5的下部相連。一種三反應器生物質熱解系統的工作方法，其具體方案如下:水蒸氣分別自第二返料閥6、第一返料閥4、鼓泡流化床煅燒爐5和第三返料閥9進入系統；空氣通過快速流化床氧化爐I底部進入到系統當中；生物質物料通過給料口 11進入到回轉式熱解爐10中，與空氣發生氣化熱解反應后，生成的含有半焦碳粒和CO2的初步燃氣產氣與來自第三返料閥9的CaO進行反應，生成用于工業生產的燃氣，反應產生的CaCO3和半焦碳粒經由熱絞龍13進入到鼓泡流化床煅燒爐5進行高溫煅燒分解和還原CuO反應，其中半焦碳粒與水蒸氣發生反應，所產生的H2、CO連同未反應的半焦碳粒一起與 來自第一返料閥4和來自快速流化床氧化爐I的CuO進行氧化還原反應，并放熱使CaCO3分解；鼓泡流化床煅燒爐5中CaCO3煅燒分解產生的CaO和CO2以流化態進入到第二旋風分離器7，在重力作用下CaO與CO2氣固分離開來，CaO通過第三返料閥9進入回轉式熱解爐10中，CO2通過CO2管路8進入到CO2捕集裝置中，至此完成雙化學鏈反應中的其中一個鏈的循環；另外一個化學鏈的循環流程為:來自風機的空氣與Cu —同從快速流化床氧化爐I的底部進入，并進行快速的氧化反應，生成的CuO在流化狀態下的與熱廢氣進入第一旋風分離器2，CuO靠重力作用經第一返料閥4進入到鼓泡流化床煅燒爐5參與氧化還原反應。采用雙化學鏈反應，具體反應情況如下:1、回轉式熱解爐[CxHyOj — tar I+char I —tar2 [CH0 850Q.17] +char2 [CH0 2q00.13]+H2+C0+C02+CH4+C2H4+(I)此反應為以CxHyOz為主體成分的生物質物料在回轉式熱解爐中發生熱解反應，生成由多種氣體成分組成的初步裂解氣，其中包含了大量的CO2，造成了燃燒的不穩定性，不適于直接燃燒應用。反應吸熱，+1000 kj/kg。CO2 + CaO G CaCO2(2)[0028]此反應為在生物質物料內加入CaO，以吸附裂解生成的C02。研究認為，當有水分參與時，此反應更易進行，因此在第四返料閥內通入了適量水蒸氣。反應吸熱(溫度不宜過高)，+175.7 kj/molo爐內反應溫度控制在650 °C左右，氣化爐內的所需反應熱量來自于CaO的物理顯熱。2、鼓泡流化床煅燒爐C+ H20<^C0+ H2(3)在回轉式熱解爐中未能完全反應的碳粒(半焦)進入到高溫的鼓泡流化床煅燒爐內與加入的水蒸氣發生反應，生成的CO和H2主要用來還原CuO而非作為燃氣去進行燃燒應用。反應要吸收大量的熱，+131.5 kj/mol。2Cu0+C — 2Cu+C02(4)Cu0+H2 — Cu+H20(5)CuO+CO — Cu+C02(6)來自快速流化床氧化爐的高溫CuO與三種典型的還原劑C、H2、C0發生了氧化還原反應。這三種反應均為放熱反應，雖然反應的進行需要加熱。反應溫度為800 °C左右。CaCO2 CO2 + CaO(7)在流化狀態下的鼓泡流化床煅燒爐中，CaCO3熱分解產生的CaO隨CO2進入旋風分離器，CaO固體物料分離出來后進入到回轉式熱解爐內，富含CO2的氣體進行收集。反應吸熱，反應溫度為800 °C左·右。3、快速流化床氧化爐2Cu+02 —2Cu0(8)快速流化床氧化爐中所進行的化學鏈反應主要為這一雙化學鏈反應過程提供氧化物料CuO，作為一種完成整個系統流程的中間介質。此反應是快速的氧化反應，放出大量的熱，溫度為850 °C左右。
權利要求1.一種三反應器生物質熱解系統，其特征在于:快速流化床氧化爐(1)的上部出口與第一旋風分離器(2)連接；所述第一旋風分離器(2)的頂部設置煙氣管道(3)，底部出口通過第一返料閥(4)與鼓泡流化床煅燒爐(5 )的上部入口連接；所述鼓泡流化床煅燒爐(5 )的下部出口通過第二返料閥(6)與快速流化床氧化爐(I)的下部相連；鼓泡流化床煅燒爐(5)的頂部出口與第二旋風分離器(7)相連；所述第二旋風分離器(7)的頂部通過CO2管路(8)與CO2捕集裝置相連，底部出口通過第三返料閥(9)與回轉式熱解爐(10)連接；所述回轉式熱解爐(10)頂部設置給料口( 11)和燃氣出口( 12)，下部出口與熱絞龍(13)入口端相連；熱絞龍(13)出口端與鼓泡流化床煅燒爐(5)的下部相連。
專利摘要本實用新型屬于新型生物質熱解系統技術領域，特別涉及一種三反應器生物質熱解系統及其工作方法。本實用新型系統由快速流化床氧化爐、第一旋風分離器、煙氣管道、第一返料閥、鼓泡流化床煅燒爐、第二返料閥、第二旋風分離器、CO2管路、第三返料閥、回轉式熱解爐、給料口、燃氣出口和熱絞龍組成；本實用新型采用快速流化床氧化爐、鼓泡流化床煅燒爐和回轉式熱解爐的三反應器設計結構，每個反應器的反應溫度等工況參數既獨立有彼此相互關聯，其主要影響因素在于雙化學鏈的物料選取和配比關系；本實用新型CO2由零排放轉為負排放；燃氣中H2組分含量大于80%，減少了生物質能的熱損失，同時防止了半焦對環境造成的污染危害。
文檔編號C10J3/84GK203112765SQ20132010794
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月7日 優先權日2013年3月7日
發明者魯許鰲, 鄭小龍, 冉旭, 班彩英 申請人:華北電力大學(保定)