CN111334319A - 生物质高温热解气化方法和系统 - Google Patents

生物质高温热解气化方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111334319A
CN111334319A CN202010213362.4A CN202010213362A CN111334319A CN 111334319 A CN111334319 A CN 111334319A CN 202010213362 A CN202010213362 A CN 202010213362A CN 111334319 A CN111334319 A CN 111334319A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carrier
biomass
inlet
outlet
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010213362.4A
Other languages
English (en)
Inventor
刘冬梅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiahe Juneng Tianjin Technology Co ltd
Original Assignee
Jiahe Juneng Tianjin Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiahe Juneng Tianjin Technology Co ltd filed Critical Jiahe Juneng Tianjin Technology Co ltd
Priority to CN202010213362.4A priority Critical patent/CN111334319A/zh
Publication of CN111334319A publication Critical patent/CN111334319A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/02—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
    • C10B49/16—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with moving solid heat-carriers in divided form
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/08—Non-mechanical pretreatment of the charge, e.g. desulfurization
    • C10B57/10—Drying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/16—Features of high-temperature carbonising processes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种生物质高温热解气化方法和系统，包括：依次对生物质原料进行破碎和筛分，送至烘干装置内进行烘干，在热解气化装置内发生高温热解气化反应，进入载体分离装置内进行生物炭与固体热载体的分离，分离出的固体热载体送至载体送入载体加热输送装置内，分离出的生物炭作为产品；分离后的固体热载体送入载体加热输送装置内进行加热和载体循环使用。本发明实现了生物质在固体热载体加热条件下的高温热解气化，解决了低温热解产生焦油难以利用的问题；采用热解油气直燃方式，可最大化的产生高热值的燃气，实现高温油气显热的有效利用，系统能效更高；减少了油气冷凝造成的有机污水量；整体系统设备简单，易于操作，热效率高。

Description

生物质高温热解气化方法和系统
技术领域
本发明涉及一种生物质高温热解气化方法以及实施所述方法的系统，属于生物质热解气化处理领域。
背景技术
生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用生成的各种有机体。目前可利用的生物质主要包括粮食和果实外的农作物秸秆、树木、农林废弃物等物质。生物质被喻为即时利用的绿色煤炭，具有挥发分高和炭活性高，N、S含量低、灰分低等特点，同时生物质利用过程具有CO2零排放的特点，这对于缓解日益严重的“温室效应”有着特殊的意义。我国生物质资源丰富，据不完全统计，目前我国可利用的生物质资源总量约为700Mt标准煤，预计2020年将达到900～1000Mt标准煤。
生物质热解气化是生物质能转化技术之一，生物质在无氧或缺氧环境中受热，形成固体、液体和气体三相产物的热化学过程。热解过程包括热量传递、物质扩散等物理过程，以及生物质大分子化学键断裂、官能团重排等化学过程，两个过程以热量为主要媒介相互作用。通过改变热解工艺和反应条件，可在较大范围内调节固、液、气三相产物的比例及组成。目前生物质热解主要以低温(500-600℃)热解为主，后续冷凝会产生大量热解焦油，并且焦油含氧量高，不稳定易形成粘稠状液体，从而存在堵塞管路等问题。目前生物质热解热量的提供方式包括气体热载体和固体热载体两大类。气体热载体主要以热烟气或加热惰性气体为主，反应器以流化床反应器为代表，其优点是结构简单并且应用较成熟。但缺点是大量不可燃气，如烟气中的CO2、N2或其他惰性气体引入系统内，首先造成了后续处理系统负荷大幅增加，再有由于引入不可燃气体与热解气混合，将导致热解气品质降低。固体热载体是通过高温的固体作为热量载体加入生物质热解系统，生物质与高温固体热载体迅速均匀的混合，传热效率高。产生的热解气可燃组分含量高，有利于后续利用。但目前生物质固体热载体热解技术普遍存在热解温度低，产生生物油量大，并且在冷凝分离单元产生含有难以分离的木醋液，利用难度大。
发明内容
本发明的目的就是提供一种生物质高温热解气化方法和系统，以解决现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种生物质高温热解气化方法，包括以下步骤：
(1)生物质原料在破碎筛分装置内进行破碎和筛分；
(2)将破碎筛分装置排出的生物质物料料送至烘干装置内进行烘干；将烘干后的生物质物料送入生物质料斗内；
(3)烘干生物质由生物质料斗送入热解气化装置内，在热解气化装置内发生高温热解气化反应，生成高温油气80V％～90V％送入油气直燃锅炉进行燃烧；
(4)经高热解气化后产生生物炭与固体热载体从热解气化装置排出进入载体分离装置内进行生物炭与固体热载体的分离，分离出的固体热载体送入载体加热输送装置内，分离出的生物炭作为产品；
(5)热解产生的高温油气10V％～20V％经换热器与空气换热后送至热载体加热输送装置内进行燃烧，产生的高温烟气携带固体热载体分别经过加热段和输送段后加热后送入旋风分离器进行分离，分离出的热载体则作为热解热源送入热解气化装置内；
(6)旋风分离器分离烟气出口排出的高温烟气进入换热器内与空气进行换热；被烟气加热的空气送至油气直燃锅炉作为助燃空气；
(7)载体加热装置中燃气燃烧控制氧气过量10V％～20V％，当载体加热输送装置达不到900℃-1100℃时，补充生物质作为燃料进行燃烧补充热量。
本发明的一种优选的具体实施方式，步骤(1)中将生物质原料在破碎筛分装置内进行破碎使破碎粒径<10mm；
本发明的一种优选的具体实施方式，步骤(2)中烘干装置所采用的烘干热源为热烟气，烘干温度控制为80℃～150℃，将生物质烘干至水分小于10wt％。
本发明的一种优选的具体实施方式，步骤(3)中将热解气化温度控制在750℃～900℃。
本发明的一种优选的具体实施方式，所述的热载体包括固体瓷球或石英砂，其粒径范围为1～2mm。
本发明的一种优选的具体实施方式，步骤(5)中产生的高温烟气携带固体热载体分别经过加热段和输送段后加热至900℃～1100℃后送入旋风分离器进行分离。
本发明的一种优选的具体实施方式，步骤(6)中旋风分离器分离烟气出口排出的高温烟气进入换热器内与空气进行换热，烟气降温至120-200℃，被烟气加热的空气送至油气直燃锅炉作为助燃空气。
本发明进一步提供了一种一种实施所述生物质高温热解气化方法的系统，包括破碎筛分装置、烘干装置、第一旋风分离器、生物质料斗、热解气化装置、载体加热输送装置、第二旋风分离器、第一换热器、载体分离装置、第三旋风分离器、油气直燃锅炉和第二换热器，所述破碎筛分装置物料出口与烘干装置生物质进口连接；所述烘干装置物料出口与第一旋风分离装置物料进口连接；所述第一旋风分离器固体出口与生物质料斗进口连接；所述生物质料斗出口与热解气化装置物料进口连接；所述热解气化装置固体出口与载体分离装置进口连接；所述载体分离装置热载体出口与载体加热输送装置载体进口连接；所述热解气化装置高温油气出口与第三旋风分离器进口连接；所述第三旋风分离器油气出口分别与油气直燃锅炉燃气进口和第二换热器高温油气进口连接；所述第二换热器燃气出口与载体加热输送装置的烧嘴的燃气进口连接；所述第二换热器空气出口与载体加热输送装置的烧嘴的空气进口连接；所述载体加热输送装置的载体出口与第二旋风分离器的进口连接；所述第二旋风分离器的固体出口与热解气化装置的进口连接；所述第二旋风分离器烟气出口通过第一换热器的烟气通道后与所述烘干装置的烟气进口连接；所述第一换热器空气出口与油气直燃锅炉空气进口连接。
本发明的一种优选的具体实施方式，所述的烘干装置的主体为圆筒状，在其底部设有烟气进口，在该烟气进口的上方设有气体分布板，在该气体分布板上设有孔径为2-5mm的气体分布孔。
本发明的一种优选的具体实施方式，所述气体分布板与烟气进口之间的空间为烟气室；在该气体分布板的上方一侧设有生物质进口；在该烘干装置的顶端设有生物质出口，在该气体分布板与生物质出口之间依次设有干燥段和输送段；其中干燥段截面圆的直径为输送段截面直径的1.5-3倍，干燥段与输送段连接的一段为圆锥筒形作为变径过渡。
本发明的一种优选的具体实施方式，所述的载体加热输送装置包括烧嘴、载体进口、生物质进口、载体加热段、载体输送段和载体出口；在该载体加热段的顶端同轴连接载体输送段，两者均为竖向的圆筒形，前者的直径是后者直径的2-5倍，该载体加热段两端圆锥缩口；在该载体加热段的底端通过一段水平横管连接烧嘴，在该水平横管上设有载体进口；在该载体加热段的一侧设有生物质进口，在该载体输送段的顶端设有载体出口。
本发明的主要有益效果包括：
1)实现了生物质在固体热载体加热条件下的高温热解气化，避免低温热解产生焦油难以利用的问题；
2)采用热解油气直燃方式，可最大化的产生高热值的燃气，实现高温油气显热的有效利用，系统能效更高；
3)相比常规热解技术，减少了油气冷凝造成的有机污水量；
4)整套热解整体系统设备简单，易于操作，热效率高。
附图说明
图1是本发明实施例的系统构成和流程示意图；
图2是本发明的烘干装置的结构示意图；
图3是图2中气体分布板的俯视图；
图4是本发明的载体加热输送装置的结构示意图。
附图标记说明：1、破碎筛分装置；2、烘干装置；3、第一旋风分离器；4、生物质料斗；5、热解气化装置；6、载体加热输送装置；7、第二旋风分离器；8、第一换热器；9、载体分离装置；10、第三旋风分离器；11、油气直燃锅炉；12、第二换热器；101、生物质原料；102、生物炭；103、蒸汽；104、烟气；105、空气；21、烟气进口；22、烟气室；23、气体分布板；24、生物质进口；25、干燥段；26、输送段；27、生物质出口；231、气体分布孔；61、烧嘴；62、载体进口；63、生物质进口；64、载体加热段；65、载体输送段；66、载体出口。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施方式进一步地详细描述。
参见图1-图4，本发明一种生物质高温热解气化系统，其特征在于，包括破碎筛分装置1、烘干装置2、第一旋风分离器3、生物质料斗4、热解气化装置5、载体加热输送装置6、第二旋风分离器7、第一换热器8、载体分离装置9、第三旋风分离器10、油气直燃锅炉11和第二换热器12，所述破碎筛分装置1物料出口与烘干装置2生物质进口连接；所述烘干装置2物料出口与第一旋风分离装置3物料进口连接；所述第一旋风分离器3固体出口与生物质料斗4进口连接；所述生物质料斗4出口与热解气化装置5物料进口连接；所述热解气化装置5固体出口与载体分离装置9进口连接；所述载体分离装置9热载体出口与载体加热输送装置6载体进口62连接；所述热解气化装置5高温油气出口与第三旋风分离器10进口连接；所述第三旋风分离器10油气出口分别与油气直燃锅炉11燃气进口和第二换热器12高温油气进口连接；所述第二换热器12燃气出口与载体加热输送装置6的烧嘴61的燃气进口连接；所述第二换热器12空气出口与载体加热输送装置6的烧嘴61的空气进口连接；所述载体加热输送装置6的载体出口66与第二旋风分离器7的进口连接；所述第二旋风分离器7的固体出口与热解气化装置5的进口连接；所述第二旋风分离器7烟气出口通过第一换热器8的烟气通道后与所述烘干装置2的烟气进口21连接。第一换热器8空气通道用于对接入的空气105的进行加热，所述第一换热器8空气出口与油气直燃锅炉11空气进口连接。载体分离装置9采用常规的分离设备，如筛网和旋流分离器等。
参见图2和图3，所述的烘干装置2的主体为圆筒状，在其底部设有烟气进口21，在该烟气进口21的上方设有气体分布板23，在该气体分布板23上设有孔径为2-5mm的气体分布孔231；该气体分布板23与烟气进口21之间的空间为烟气室22；在该气体分布板23的上方一侧设有生物质进口24；在该烘干装置2的顶端设有生物质出口27，在该气体分布板23与生物质出口27之间依次设有干燥段25和输送段26；其中干燥段25截面圆的直径为输送段26截面直径的1.5-3倍，干燥段25与输送段26连接的一段为圆锥筒形作为变径过渡。
利用烘干装置2烘干生物质的过程为：生物质原料由生物质进口24送入烘干装置2内的干燥段25；烟气从烟气进口21进入烟气室22，烟气经过气体分布板23后均匀的与生物进行接触，在一定的流化速度调节下进行传质、传热，停留一定时间后进入输送段26，由于输送段26的截面变小，气速将在干燥段25气速基础上变大，生物质物料将在烟气输送携带条件下，由生物质出口27导出，完成生物质原料的烘干过程。
参见图4，所述的载体加热输送装置6包括烧嘴61、载体进口62、生物质进口63、载体加热段64、载体输送段65和载体出口66，在该载体加热段64的顶端同轴连接载体输送段65，两者均为竖向的圆筒形，前者的直径是后者直径的2-5倍，该载体加热段64两端圆锥缩口；在该载体加热段64的底端通过一段水平横管连接烧嘴61，在该水平横管上设有载体进口62；在该载体加热段64的一侧设有生物质进口63，在该载体输送段65的顶端设有载体出口66。烧嘴61可使用德耐特公司的燃气烧嘴或其他常规的燃气烧嘴。
利用载体加热输送装置6加热输送载体的过程为：热载体由载体进口62送入载体加热输送装置6内，燃气由经过烧嘴61喷烧产生高温烟气，高温烟气带动固体热载体进入载体加热段64，在载体加热段64内固体热载体与高温烟气作用下呈现流化状态，控制流化速度使固体热载体在载体加热段64停留一定时间后，进入载体输送段65，在载体输送段65内流化速度(输送段气速提高，主要是由于输送段直径的变小，气速提高。)进一步提高，热烟气携带固体热载体由载体出口66导出。
参见图1，本发明一种生物质高温热解气化方法的流程(也是上述系统的工作过程)，包括如下步骤：
(1)生物质原料送至破碎筛分装置1内进行破碎和筛分，破碎粒径<10mm；若生物质原料粒径<10mm，则不需破碎和筛分。
(2)破碎筛分装置1排出的生物质物料，一路送至烘干装置2内进行烘干，烘干热源为热烟气，烘干控制温度80℃～150℃。生物质烘干水分小于10wt％，烘干后的生物质物料从烘干装置2顶端的生物质出口27导出并经第一旋风分离器3进行气体(蒸汽)和固体(生物质物料)分离后，分离出的蒸汽排放到大气，分离出的生物质物料送入生物质料斗4内；破碎筛分装置1排出的生物质物料，另一路直接送入载体加热输送装置6内进行燃烧，作为加热载体的补充燃料。
(3)烘干生物质由生物质料斗4送入热解气化装置5内，在热解气化装置5内发生高温热解气化反应，热解气化温度控制在750℃～900℃，生成高温油气80V％～90V％送入油气直燃锅炉11进行燃烧。第三旋风分离器10的作用是分离热解气化产生的高温油气夹带的生物炭，将高温油气与生物炭进行气固分离。
(4)经高热解气化后产生生物炭与固体热载体从热解气化装置5排出进入载体分离装置9内进行生物炭与固体热载体的分离，分离出的固体热载体送至载体送入载体加热输送装置6内进行加热，分离出的生物炭102作为产品；
(5)热解气化装置5热解产生的高温油气10V％～20V％(从第三旋风分离器10的气体出口排出的高温油气)经第二换热器12与空气换热后送至热载体加热输送装置6的烧嘴61进行燃烧，产生1000℃～1200℃的高温烟气携带固体热载体分别经过载体加热段64和载体输送段65后加热至900℃～1100℃后送入第二旋风分离器7进行分离，分离出的热载体则作为热解热源送入热解气化装置5内；
(6)第二旋风分离器7分离烟气出口排出的高温烟气进入第一换热器8内与空气进行换热，烟气降温至120-200℃，被烟气加热的空气送至油气直燃锅炉11作为助燃空气。
(7)载体加热装置6中燃气燃烧控制氧气过量10V％～20V％，当载体加热输送装置6达不到900℃-1100℃时，补充生物质作为燃料进行燃烧补充热量。
本发明选用固体热载体作为热解加热源，其中热载体优选固体瓷球、石英砂(粒径范围一般为1～2mm)等具有高传递和储热量的能力，并且具有足够的机械强度和抗烧结能力。将生物质物料首先经过破碎装置进行破碎，破碎到一定粒径后进行烘干，烘干目的是降低生物质中水分，降低后续热解气化能耗，并且减少大量水分同热解油气混合，导致油气热值降低。烘干热源来载体加热输送装置6排出的并经过换热的烟气。烘干后的生物质送入热解气化装置5内与高温固体热载体进行混合，在充分混合接触条件下，生物质发生热解气化反应生成高温的油气，高温油气则直接送入油气直燃锅炉11进行燃烧供热。热解炭连同固体热载体则经过热载体分离装置9进行分离。分离后的固体热载体送入载体加热输送装置6内进行加热和载体循环使用，其中载体加热输送装置6中通入热解油气在氧气过量条件下进行燃烧，高温烟气夹带固体热载体进入载体加热段64，在载体加热段64停留一段时间保证充分的加热时间，在载体加热输送装置6设置有生物质入口63，其作用是在加热固体热载体过程中，补充生物质燃料，确保固体热载体被加热至一定的温度。
实施例1
以某地产稻壳作为原料，具体工业分析如下：
Figure BDA0002423564790000091
稻壳高温热解气化系统实施方式：所述烘干装置物料出口与第一旋风分离装置物料进口连接；所述第一旋风分离器固体出口与生物质料斗进口连接；所述生物质料斗出口与热解气化装置物料进口连接；所述热解气化装置固体出口与载体分离装置进口连接；所述载体分离装置热载体出口与载体加热输送装置载体进口连接；所述热解气化装置高温油气出口与第三旋风分离器进口连接；所述第三旋风分离器油气出口与油气直燃锅炉燃气进口连接；所述第三旋风分离器油气出口与第二换热器高温油气进口连接；所述第二换热器燃气出口与载体加热输送装置燃气进口连接；所述第二换热器空气出口与载体加热输送装置空气进口连接；所述载体加热输送装置出口与第二旋风分离器进口连接；所述第二旋风分离器固体出口与热解气化装置进口连接；所述第二旋风分离器烟气出口与第一换热器烟气进口连接；所述第一换热器空气出口与油气直燃锅炉空气进口连接。
实施例稻壳高温热解气化实施过程：含水量20％，粒径5-10mm的稻壳送至烘干装置内进行烘干，烘干热源为热烟气，烘干控制温度110℃。稻壳烘干水分8wt％，烘干后的稻壳物料送入生物质料斗内；烘干稻壳由生物质料斗送入热解气化装置内，在热解气化装置内发生高温热解气化反应，热解气化温度控制在800℃，生成高温油气80V％送入油气直燃锅炉进行燃烧；经高热解气化后产生生物炭与固体热载体从热解气化装置排出进入载体分离装置内进行生物炭与固体热载体的分离，分离出的固体热载体送至载体送入载体加热输送装置内，分离出的生物炭作为产品；热解产生的高温油气20V％经换热器与空气换热后送至热载体加热输送装置内进行燃烧，产生1100℃的高温烟气携带固体热载体分别经过加热段和输送段后加热至1000℃后送入旋风分离器进行分离，分离出的热载体则作为热解热源送入热解气化装置内；旋风分离器分离烟气出口排出的高温烟气进入换热器内与空气进行换热，烟气降温至120℃，被烟气加热的空气送至油气直燃锅炉作为助燃空气。
以稻壳收到基为基准，上述实施例的生物炭产率：25wt％；油气产率60wt％，热值13MJ/kg。
实施例2
以某地产竹粉作为原料，具体工业分析如下：
Figure BDA0002423564790000111
竹粉高温热解气化系统实施方式：所述破碎筛分装置物料出口与烘干装置生物质进口连接所述烘干装置物料出口与第一旋风分离装置物料进口连接；所述第一旋风分离器固体出口与生物质料斗进口连接；所述生物质料斗出口与热解气化装置物料进口连接；所述热解气化装置固体出口与载体分离装置进口连接；所述载体分离装置热载体出口与载体加热输送装置载体进口连接；所述热解气化装置高温油气出口与第三旋风分离器进口连接；所述第三旋风分离器油气出口与油气直燃锅炉燃气进口连接；所述第三旋风分离器油气出口与第二换热器高温油气进口连接；所述第二换热器燃气出口与载体加热输送装置燃气进口连接；所述第二换热器空气出口与载体加热输送装置空气进口连接；所述载体加热输送装置出口与第二旋风分离器进口连接；所述第二旋风分离器固体出口与热解气化装置进口连接；所述第二旋风分离器烟气出口与第一换热器烟气进口连接；所述第一换热器空气出口与油气直燃锅炉空气进口连接。
实施例竹粉高温热解气化实施过程：含水量15％的竹粉送入破碎筛分装置进行破碎筛分，破碎粒径<10mm后送至烘干装置内进行烘干，烘干热源为热烟气，烘干控制温度120℃。竹粉烘干水分7wt％，烘干后的稻壳物料送入生物质料斗内；烘干稻壳由生物质料斗送入热解气化装置内，在热解气化装置内发生高温热解气化反应，热解气化温度控制在900℃，生成高温油气85V％送入油气直燃锅炉进行燃烧；经高热解气化后产生生物炭与固体热载体从热解气化装置排出进入载体分离装置内进行生物炭与固体热载体的分离，分离出的固体热载体送至载体送入载体加热输送装置内，分离出的生物炭作为产品；热解产生的高温油气15V％经换热器与空气换热后送至热载体加热输送装置内进行燃烧，产生1100℃的高温烟气携带固体热载体分别经过加热段和输送段后加热至1050℃后送入旋风分离器进行分离，分离出的热载体则作为热解热源送入热解气化装置内；旋风分离器分离烟气出口排出的高温烟气进入换热器内与空气进行换热，烟气降温至130℃，被烟气加热的空气送至油气直燃锅炉作为助燃空气。
以稻壳收到基为基准，上述实施例的生物炭产率：20wt％；油气产率68wt％，热值20MJ/kg。

Claims (10)

1.一种生物质高温热解气化方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)生物质原料在破碎筛分装置内进行破碎和筛分；
(2)将破碎筛分装置排出的生物质物料料送至烘干装置内进行烘干；将烘干后的生物质物料送入生物质料斗内；
(3)烘干生物质由生物质料斗送入热解气化装置内，在热解气化装置内发生高温热解气化反应，生成高温油气80V％～90V％送入油气直燃锅炉进行燃烧；
(4)经高热解气化后产生生物炭与固体热载体从热解气化装置排出进入载体分离装置内进行生物炭与固体热载体的分离，分离出的固体热载体送入载体加热输送装置内，分离出的生物炭作为产品；
(5)热解产生的高温油气10V％～20V％经换热器与空气换热后送至热载体加热输送装置内进行燃烧，产生的高温烟气携带固体热载体分别经过加热段和输送段后加热后送入旋风分离器进行分离，分离出的热载体则作为热解热源送入热解气化装置内；
(6)旋风分离器分离烟气出口排出的高温烟气进入换热器内与空气进行换热；被烟气加热的空气送至油气直燃锅炉作为助燃空气；
(7)载体加热装置中燃气燃烧控制氧气过量10V％～20V％，当载体加热输送装置达不到900℃-1100℃时，补充生物质作为燃料进行燃烧补充热量。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中将生物质原料在破碎筛分装置内进行破碎使破碎粒径<10mm；步骤(2)中烘干装置所采用的烘干热源为热烟气，烘干温度控制为80℃～150℃，将生物质烘干至水分小于10wt％。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中将热解气化温度控制在750℃～900℃。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的热载体包括固体瓷球或石英砂，其粒径范围为1～2mm。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中产生的高温烟气携带固体热载体分别经过加热段和输送段后加热至900℃～1100℃后送入旋风分离器进行分离。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(6)中旋风分离器分离烟气出口排出的高温烟气进入换热器内与空气进行换热，烟气降温至120-200℃，被烟气加热的空气送至油气直燃锅炉作为助燃空气。
7.一种实施权利要求1所述生物质高温热解气化方法的系统，其特征在于，包括破碎筛分装置(1)、烘干装置(2)、第一旋风分离器(3)、生物质料斗(4)、热解气化装置(5)、载体加热输送装置(6)、第二旋风分离器(7)、第一换热器(8)、载体分离装置(9)、第三旋风分离器(10)、油气直燃锅炉(11)和第二换热器(12)；其中，所述破碎筛分装置(1)物料出口与烘干装置(2)生物质进口连接；所述烘干装置(2)物料出口与第一旋风分离装置(3)物料进口连接；所述第一旋风分离器(3)固体出口与生物质料斗(4)进口连接；所述生物质料斗(4)出口与热解气化装置(5)物料进口连接；所述热解气化装置(5)固体出口与载体分离装置(9)进口连接；所述载体分离装置(9)热载体出口与载体加热输送装置(6)载体进口(62)连接；所述热解气化装置(5)高温油气出口与第三旋风分离器(10)进口连接；所述第三旋风分离器(10)油气出口分别与油气直燃锅炉(11)燃气进口和第二换热器(12)高温油气进口连接；所述第二换热器(12)燃气出口与载体加热输送装置(6)的烧嘴(61)的燃气进口连接；所述第二换热器(12)空气出口与载体加热输送装置(6)的烧嘴(61)的空气进口连接；所述载体加热输送装置(6)的载体出口(66)与第二旋风分离器(7)的进口连接；所述第二旋风分离器(7)的固体出口与热解气化装置(5)的进口连接；所述第二旋风分离器(7)烟气出口通过第一换热器(8)的烟气通道后与所述烘干装置(2)的烟气进口(21)连接；所述第一换热器(8)空气出口与油气直燃锅炉(11)空气进口连接。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述的烘干装置(2)的主体为圆筒状，在其底部设有烟气进口(21)，在该烟气进口(21)的上方设有气体分布板(23)，在该气体分布板(23)上设有孔径为2-5mm的气体分布孔(231)。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述气体分布板(23)与烟气进口(21)之间的空间为烟气室(22)；在该气体分布板(23)的上方一侧设有生物质进口(24)；在该烘干装置(2)的顶端设有生物质出口(27)，在该气体分布板(23)与生物质出口(27)之间依次设有干燥段(25)和输送段(26)；其中干燥段(25)截面圆的直径为输送段(26)截面直径的1.5-3倍，干燥段(25)与输送段(26)连接的一段为圆锥筒形作为变径过渡。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述的载体加热输送装置(6)包括烧嘴(61)、载体进口(62)、生物质进口(63)、载体加热段(64)、载体输送段(65)和载体出口(66)；在该载体加热段(64)的顶端同轴连接载体输送段(65)，两者均为竖向的圆筒形，前者的直径是后者直径的2-5倍，该载体加热段(64)两端圆锥缩口；在该载体加热段(64)的底端通过一段水平横管连接烧嘴(61)，在该水平横管上设有载体进口(62)；在该载体加热段(64)的一侧设有生物质进口(63)，在该载体输送段(65)的顶端设有载体出口(66)。
CN202010213362.4A 2020-03-24 2020-03-24 生物质高温热解气化方法和系统 Pending CN111334319A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010213362.4A CN111334319A (zh) 2020-03-24 2020-03-24 生物质高温热解气化方法和系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010213362.4A CN111334319A (zh) 2020-03-24 2020-03-24 生物质高温热解气化方法和系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111334319A true CN111334319A (zh) 2020-06-26

Family

ID=71178882

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010213362.4A Pending CN111334319A (zh) 2020-03-24 2020-03-24 生物质高温热解气化方法和系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111334319A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117801833A (zh) * 2024-03-01 2024-04-02 浙江润昇新能源有限公司 利用锅炉尾气的内热生物质汽炭联产方法及参数确定方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105331380A (zh) * 2015-11-13 2016-02-17 北京神雾环境能源科技集团股份有限公司 发电系统和发电方法
CN108949203A (zh) * 2018-06-08 2018-12-07 嘉禾聚能（天津）科技有限公司 一种固体热载体循环的生物质热解系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105331380A (zh) * 2015-11-13 2016-02-17 北京神雾环境能源科技集团股份有限公司 发电系统和发电方法
CN108949203A (zh) * 2018-06-08 2018-12-07 嘉禾聚能（天津）科技有限公司 一种固体热载体循环的生物质热解系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙丽君等: "《工程流体力学》", 30 August 2005, 中国电力出版社 *
陈清如等: "《中国洁净煤》", 30 September 2009, 中国矿业大学出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117801833A (zh) * 2024-03-01 2024-04-02 浙江润昇新能源有限公司 利用锅炉尾气的内热生物质汽炭联产方法及参数确定方法
CN117801833B (zh) * 2024-03-01 2024-05-10 浙江润昇新能源有限公司 利用锅炉尾气的内热生物质汽炭联产方法及参数确定方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10253263B2 (en) Method of continuous pyrolysis and carbonization of agricultural and forestry biomass
CN109485043B (zh) 生物质两段式制备活性炭的系统和方法
CN110079337A (zh) 一种生物质热解气再循环利用的炭化炉及生物质炭化方法
CN102786990B (zh) 一种生物质与煤流化床共气化的方法
CN102559220A (zh) 精确控制的生物质燃气、生物质炭制备系统
CN106629715A (zh) 利用生物质制备活性炭的系统和方法
CN111621311A (zh) 一种自热式炭热联产生物质热解设备及工艺
CN116147371A (zh) 一种提高水泥工业化石燃料替代率的系统及方法
CN209322804U (zh) 一种炭/油/气联产的一体化装置
CN109456781B (zh) 一种炭/油/气联产的一体化装置及方法
CN114806614A (zh) 一种基于烟气引射循环回用的回转窑热解炭化装置及工艺
CN111334319A (zh) 生物质高温热解气化方法和系统
CN107245344B (zh) 农业废弃物低能耗的循环流化床炭化装置和方法
CN219194885U (zh) 一种沼渣制备单环芳香烃并联产含氮热解炭的系统
CN113136232A (zh) 一种生活垃圾热解的装置及方法
CN208829594U (zh) 一种内燃内热式生物质连续炭化系统
CN114836243B (zh) 一种移动式生物质热解气化产炭系统及方法
CN107573959B (zh) 一种利用流化床生产生物炭的装置
CN110484284A (zh) 一种可燃固体废弃物热解装置及热解方法
CN116179243A (zh) 生物质热裂解设备及方法
CN102260507A (zh) 外热式生物质热解气化炉及连续热解气化制备木炭的方法
CN211972217U (zh) 一种生活垃圾热解的装置
CN210030576U (zh) 一种生物质热解反应装置及热解系统
CN107474881A (zh) 带活化段、两次气化的生物质颗粒下吸式气炭炉
CN209555134U (zh) 生物质连续式炭化炉

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200626

RJ01 Rejection of invention patent application after publication