CN113122335A - 生物质与煤共气化系统及方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种生物质与煤共气化系统及方法，该系统包括气化炉，气化炉的内腔由上至下依次包括热解区、气化区和燃烧区；热解区具有煤样入口，气化区与热解区连通，热解区内反应产生的热解半焦可进入至气化区，气化区具有生物质入口，燃烧区与气化区连通，以使气化区内反应产生的气化残渣进入至燃烧区内发生燃烧反应；燃烧区的底部具有灰渣出口，灰渣中含有钾元素；气化炉的顶部具有气体出口，这样设置不仅实现了煤的气化和生物质的气化，且生物质中的碱金属和碱土金属还起到对煤的催化作用，为煤气化提供了低廉可弃的催化剂，提高了气化效率，且过程中不会产生焦油。

Description

生物质与煤共气化系统及方法

技术领域

本公开涉及气化技术领域，尤其涉及一种生物质与煤共气化系统及方法。

背景技术

由于中国“富煤、少气、缺油”的能源结构，天然气含量不能满足国内需求。煤气化成为了缓解国内天然气紧张的一条重要途径，而廉价、高活的催化剂成为制约煤气化发展的关键因素。

我国可用的生物质数量巨大，生物质中富含碱金属和碱土金属，是一个庞大的催化剂资源。通过对生物质进行气化，也可以得到燃气，然而生物质的常规气化温度较低，导致生物质气化的燃气中含有大量焦油，冷凝后易导致管路等发生堵塞，限制了生物质单独气化的发展。

因此，如何为煤气化提供廉价可弃的催化剂，促进煤的转化，同时充分发挥生物质中的碱金属和碱土金属的催化作用，且降低生物质气化的燃气中的焦油量成为亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种生物质与煤共气化系统及方法。

第一方面，本公开提供了一种生物质与煤共气化系统，包括气化炉，气化炉的内腔由上至下依次包括热解区、气化区和燃烧区；

热解区具有可供煤样进入的煤样入口，以使煤样在热解区内发生热解反应；

气化区与热解区连通，热解区内反应产生的热解半焦可从热解区进入至气化区，气化区具有可供生物质进入的生物质入口，以使生物质在气化区内发生热解气化反应，且使热解半焦在气化区内发生催化气化反应；其中，生物质中包含碱金属和碱土金属；

燃烧区与气化区连通，以使气化区内反应产生的气化残渣进入至燃烧区内发生燃烧反应；燃烧区的底部具有可供燃烧区反应产生的灰渣排出的灰渣出口，灰渣中含有钾元素；

气化炉的顶部具有可供热解区、气化区和燃烧区反应产生的气体排出的气体出口。

可选的，煤样入口设置在热解区的上部；

和/或，生物质入口设置在气化区的上部。

可选的，热解区的高度与气化区的高度的比值范围为1/2～2/3。

可选的，生物质与煤共气化系统还包括旋风分离器；

旋风分离器具有气体入口、气体排放口和固体出口，气体入口与气体出口连通，固体出口与燃烧区连通；旋风分离器用于对由气体出口排出的气体进行气固分离处理，且使分离出的气体经气体排放口排出，使分离出的固体经固体出口进入至燃烧区中进行燃烧反应。

可选的，生物质与煤共气化系统还包括热交换器、气液分离装置和气体净化装置；

热交换器具有与气体排放口连通的第一气体进口、冷却气体出口、液体入口以及与气化炉的内腔连通的蒸汽出口，热交换器用于对由气体排放口排出的气体进行冷却处理，且使冷却后的气体由冷却气体出口排出；

气液分离装置具有与冷却气体出口连通的第二气体进口、与液体入口连通的液体出口以及与气体净化装置连通的出气口，气液分离装置用于对冷却后的气体进行分离，且使分离出的气体经出气口进入至气体净化装置中进行净化处理，使分离出的液体依次经液体出口和液体入口进入至热交换器中，热交换器还用于对分离出的液体进行加热，且使加热生成的蒸汽经蒸汽出口进入至气化炉的内腔中。

第二方面，本公开提供了一种利用如上的生物质与煤共气化系统进行生物质与煤共气化的方法，方法包括：

通过煤样入口向热解区内通入煤样，使煤样在热解区内发生热解反应，且使热解反应产生的热解半焦进入至气化区内；其中，热解区的反应温度为第一预设温度；

通过生物质入口向气化区内通入生物质，使生物质在气化区发生热解气化反应，且使热解半焦在气化区发生催化气化反应；其中，生物质中包含碱金属和碱土金属，气化区的温度为第二预设温度，第二预设温度大于第一预设温度；

将气化区反应产生的气化残渣送入燃烧区，以使气化残渣在燃烧区内发生燃烧反应；其中，燃烧区的温度为第三预设温度，第三预设温度大于第二预设温度。

可选的，气化炉的流化数介于1.5～2之间；

流化数为气化炉的流化气通入速度和最大颗粒煤样临界流化速度之比。

可选的，第一预设温度为400℃～500℃；

第二预设温度为700℃～800℃；

第三预设温度大于1000℃。

可选的，方法还包括：

将由气化炉顶部的气体出口排出的气体通入至旋风分离器中；

通过旋风分离器对气体进行气固分离处理，且将分离出的固体通入至燃烧区中，以使固体在燃烧区中进行燃烧反应。

可选的，方法还包括：

将旋风分离器分离出的气体通入至热交换器中进行冷却处理；

将冷却后的气体通入至气液分离装置中进行气液分离；

将经气液分离装置分离出的气体通入气体净化处理装置中进行净化处理，以得到目标燃气；

将经气液分离装置分离出的液体通入至热交换器中进行加热，以生成蒸汽；

将蒸汽通入至气化炉的内腔中。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开实施例提供的生物质与煤共气化系统及方法，通过将气化炉的内腔分为由上至下依次设置且连通的热解区、气化区和燃烧区，在热解区设置可供煤样进入的煤样入口，在气化区设置可供生物质进入的生物质入口，由于生物质和煤样的密度差别较大，这样设置使得较轻的生物质从下方进入，而煤样从上方进入，即，煤样和生物质分开进料，且当生物质进入气化区内后，由于生物质较轻，生物质有向上运动的趋势，而煤样相对于生物质较重，煤样有向下运动的趋势，向下运动的煤样与向上运动的生物质发生逆向接触，两者不断混合，从而提高了两者的混合均匀性，由于生物质中包含有碱金属和碱土金属，使得生物质能很好的对煤样起到催化作用，即为煤气化提供了廉价的催化剂，促进了煤的转化，有利于煤炭资源的可持续利用；同时，由于煤样先进入至上方的热解区，热解反应使得煤样中的部分挥发分挥发，且使得煤样中的碳-碳聚合反应受到抑制，使得煤样颗粒中的介孔占比提高，高介孔率的煤颗粒能够更好的与包含有碱金属和碱土金属催化剂的生物质接触，从而提高气化效率。对于生物质，由于生物质入口位于气化区，且生物质在气化区内发生热解气化反应，即，生物质入炉时温度很高，从而提高了生物质气化的温度，因此在一定程度上避免了生物质焦油的产生，减轻了后系统的堵塞风险，提高了燃气品质。本公开通过生物质与煤的共气化协同作用，不仅实现了煤的气化和生物质的气化，且生物质中的碱金属和碱土金属还起到催化气化作用，即为煤气化提供了低廉可弃的催化剂，不仅增加了煤气产品的附加值，同时提高了能源的利用效率。由于不用额外的添加催化剂，因此产生的灰渣无需回收处理，降低了气化成本，而且，生物质和煤共气化生成的灰渣中富集钾元素，是土壤优良的改良剂，因此可以直接对灰渣进行土壤填埋，改善土壤肥力，可以为生物质的生长提供营养，形成可持续发展。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例所述的生物质与煤共气化系统的结构示意图一；

图2为本公开实施例所述的生物质与煤共气化系统的结构示意图二；

图3为本公开实施例所述的生物质与煤共气化方法的流程示意图。

其中，1、气化炉；11、热解区；111、煤样入口；12、气化区；121、生物质入口；13、燃烧区；131、灰渣出口；132、空气入口；14、气体出口；2、旋风分离器；21、气体入口；22、气体排放口；23、固体出口；3、热交换器；31、第一气体进口；32、冷却气体出口；33、液体入口；34、蒸汽出口；4、气液分离装置；41、第二气体进口；42、出气口；43、液体出口；5、气体净化装置；51、入口；52、出口。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

参照图1所示，本实施例提供一种生物质与煤共气化系统，该系统具体包括气化炉1。该气化炉1具体为流化床气化炉。气化炉1的内腔由上至下依次包括热解区11、气化区12和燃烧区13。需要说明的是，此处的由上至下是以气化炉1在具体使用时所处的状态为基准进行描述的。

其中，热解区11具有可供煤样进入的煤样入口111，以使煤样在热解区11内发生热解反应，生成热解气体和热解焦油。其中，气化区12与热解区11连通，热解区11内反应产生的热解半焦可从热解区11进入至气化区12，气化区12具有可供生物质进入的生物质入口121，以使生物质在气化区12内发生热解气化反应，且使热解半焦在气化区12内发生催化气化反应，从而在气化区12内生成燃气和气化残渣。其中，生物质中包含碱金属和碱土金属，碱金属和碱土金属为良好的催化剂。

本领域技术人员可以理解的是，热解区11的温度低于气化区12，气化区12的温度低于燃烧区13。具体实现时，可将热解区11的温度设置在400℃～500℃之间，将气化区12的温度设置在700℃～800℃之间，将燃烧区13的温度设置为大于1000℃。

也就是说，生物质在气化区12发生气化反应，且生物质为煤气化提供了低廉可弃的催化剂，使得煤在生物质中的碱金属和碱土金属的催化作用下，在气化区12发生催化气化反应，提高了煤的气化效率。

其中，燃烧区13与气化区12连通，以使气化区12内反应产生的气化残渣进入至燃烧区13内发生燃烧反应，生成灰渣和气体。具体实现时，燃烧区13具有空气入口132，具体通过该空气入口132向燃烧区13内提供氧气，以使气化残渣和氧气在燃烧区13内发生燃烧反应。也就是说，通过使气化区12的气化残渣进入至燃烧区13，在燃烧区13发生燃烧反应，以使得残渣中的碳能够进一步转化，提高了整体的碳转化率。

燃烧区13的底部具有可供燃烧区13反应产生的灰渣排出的灰渣出口131，灰渣中含有钾元素。气化炉1的顶部具有可供热解区11、气化区12和燃烧区13反应产生的气体排出的气体出口14。可以理解的是，从该气体出口14排出的气体中包含有燃气。

由于生物质和煤的性质差异很大，尤其是密度差别大，若将生物质和煤混合在一起进料，容易出现分层现象，使得生物质和煤不能完全混合均匀，不能起到很好地催化作用。因此，本实施例通过将煤样入口111和生物质入口121设置在气化炉1内腔的不同区，且使得生物质入口121位于煤样入口111的下方，由于生物质较轻，而煤样相对于生物质较重，生物质在进入气化炉1内后，首先向气化炉1上部移动，并与向下运动的煤样发生逆向接触，从而使得两者不断混合，提高了两者混合的均匀性，从而保证了生物质对煤气化的催化作用。对于生物质而言，由于生物质直接进入至温度较高的气化区12，即生物质入炉时温度很高，从而提高了生物质的气化温度，在一定程度上避免生物质焦油的产生。

具体地，煤样从位于上方的煤样入口111进入至热解区11后，热解区11主要是发生原煤的热解反应，部分挥发分挥发生成小分子气体，气体从气化炉1顶部的气体出口14排出。热解反应使得煤样中的部分挥发分挥发，且使得煤样中的碳-碳聚合反应受到抑制，使得煤样颗粒中的介孔占比提高，高介孔率的煤颗粒能够更好的与包含有碱金属和碱土金属催化剂的生物质接触，从而提高气化效率。

热解区11反应生成的热解半焦在重力作用下向气化区12运动。气化区12主要发生煤的催化气化反应和生物质的快速热解及气化反应，生成高品质燃气和气化残渣。燃气和煤在热解区11生成的热解气一起从气化炉1顶部的气体出口14排出。气化残渣在重力作用下，继续向下移动至燃烧区13。燃烧区13主要发生共气化残渣中残炭的燃烧反应，提高气化碳转化率，生成的气体产物从气化炉1顶部的气体出口14排出，燃烧灰渣从燃烧区13底部的灰渣出口131排出。由于灰渣中富集钾元素，是土壤优良的改良剂，因此灰渣不需要回收处理，直接土壤填埋，增加土壤肥力。

本实施例提供的生物质与煤共气化系统，通过将气化炉1的内腔分为由上至下依次设置且连通的热解区11、气化区12和燃烧区13，在热解区11设置可供煤样进入的煤样入口111，在气化区12设置可供生物质进入的生物质入口121，由于生物质和煤样的密度差别较大，这样设置使得较轻的生物质从下方进入，而煤样从上方进入，即，煤样和生物质分开进料，且当生物质进入气化区12内后，由于生物质较轻，生物质有向上运动的趋势，而煤样相对于生物质较重，煤样有向下运动的趋势，向下运动的煤样与向上运动的生物质发生逆向接触，两者不断混合，从而提高了两者的混合均匀性，由于生物质中包含有碱金属和碱土金属，使得生物质能很好的对煤样起到催化作用，即为煤气化提供了廉价的催化剂，促进了煤的转化，有利于煤炭资源的可持续利用。同时，由于煤样先进入至上方的热解区11，热解反应使得煤样中的部分挥发分挥发，且使得煤样中的碳-碳聚合反应受到抑制，使得煤样颗粒中的介孔占比提高，高介孔率的煤颗粒能够更好的与包含有碱金属和碱土金属催化剂的生物质接触，从而提高气化效率。对于生物质，由于生物质入口121位于气化区12，且生物质在气化区12内发生热解气化反应，即，生物质入炉时温度很高，从而提高了生物质气化的温度，因此在一定程度上避免了生物质焦油的产生，减轻了后系统的堵塞风险，提高了燃气品质。本公开通过生物质与煤的共气化协同作用，不仅实现了煤的气化和生物质的气化，且生物质中的碱金属和碱土金属还起到催化气化作用，即为煤气化提供了低廉可弃的催化剂，不仅增加了煤气产品的附加值，同时提高了能源的利用效率。由于不用额外的添加催化剂，因此产生的灰渣无需回收处理，降低了气化成本，而且，生物质和煤共气化生成的灰渣中富集钾元素，是土壤优良的改良剂，因此可以直接对灰渣进行土壤填埋，改善土壤肥力，可以为生物质的生长提供营养，形成可持续发展。

较为优选的，可将煤样入口111设置在热解区11的上部，将生物质入口121设置在气化区12的上部。这样设置可进一步提高煤样和生物质接触的充分性，提高了煤样和生物质在气化炉1内的停留时间，使两者混合更均匀，从而进一步提高了气化效率。此处热解区11的上部具体可以理解为，将热解区11划分为上部区域和下部区域，上部区域和下部区域的分割线为热解区11高度上的中线，煤样入口111设置在热解区11的上部区域的侧壁上，比如煤样入口111具体可以靠近热解区11上部区域的侧壁顶部设置。此处的气化区12的上部具体可以理解为，将气化区12划分为上部区域和下部区域，上部区域和下部区域的分割线为气化区12高度上的中线，生物质入口121设置在气化区12的上部区域的侧壁上，比如生物质入口121具体可以靠近气化区12上部区域的侧壁顶部设置。

其中，可将热解区11的高度与气化区12的高度的比值设置在1/2～2/3之间。将热解区11的高度与气化区12的高度比值设置在该范围内，能够进一步提高生物质与煤的混合效果，使得两者混合更加充分，保证生物质和煤在气化炉1内的停留时间，进而保证了气化效率。

此外，由于煤样和生物质性质有所差异，因此，可以控制流化床的流化程度，一是为了促进生物质和煤的均匀混合，二是为了保证较长的停留时间，从而保证气化反应。较为优选的，可以通过调节气化炉1的流化气的通入速度，控制气化炉1的流化数介于1.5-2之间。此流化数定义为流化床气化炉1的流化气通入速度和最大颗粒煤样临界流化速度之比。

原料煤从气化炉1热解区11上部进料，在重力作用下，向气化炉1的下部运动，在运动过程中，首先发生煤的热解反应，释放部分挥发分，热解气与生物质的热解气一同从气化炉1顶部排出。向下运动的煤样与向上运动的生物质发生逆向接触，向下运动到气化区12发生催化气化反应，二者混合物(称为固体颗粒)在气化剂的作用下处于全部处于悬浮状态，运动如沸腾的液体一样，在剧烈的搅动和回混中，煤、生物质和气化剂不断的混合、接触，同时，在这一过程中气化反应也进行着，即在整个流化过程中始终伴随着煤和生物质的混合及气化反应，气化反应产生的气体同热解气一起从气化炉1顶部排出。随着气化反应的进行，固体颗粒中碳和挥发分逐渐减少，固体颗粒的密度逐渐增大，从而下落到气化炉1的燃烧区13并和空气接触，在空气中氧气的作用下，固体颗粒中的残炭发生燃烧反应，从而提高共气化的碳转化率。

参照图2所示，进一步地，该生物质与煤共气化系统还可以包括旋风分离器2。旋风分离器2具有气体入口21、气体排放口22和固体出口23。其中，气体入口21与气体出口14连通，固体出口23与燃烧区13连通。

旋风分离器2用于对由气体出口14排出的气体进行气固分离处理，且使分离出的气体经气体排放口22排出，使分离出的固体经固体出口23进入至燃烧区13中进行燃烧反应，燃烧之后形成的残渣与上述灰渣一起从灰渣出口131排出。也就是说，热解区11、气化区12和燃烧区13的气体都从气体出口14排出，进入至旋风分离器2中。这样设置实现了对由气体出口14排出的气体的净化处理，且能够进一步提高转化效率。

继续参照图2所示，生物质与煤共气化系统还可以包括热交换器3、气液分离装置4和气体净化装置5。其中，热交换器3具有与气体排放口22连通的第一气体进口31、冷却气体出口32、液体入口33以及与气化炉1的内腔连通的蒸汽出口34。热交换器3用于对由气体排放口22排出的气体进行冷却处理，且使冷却后的气体由冷却气体出口32排出。

其中，气液分离装置4具有与冷却气体出口32连通的第二气体进口41、与液体入口33连通的液体出口43以及与气体净化装置5连通的出气口42。气液分离装置4用于对冷却后的气体进行分离，且使分离出的气体经出气口42进入至气体净化装置5中进行净化处理，使分离出的液体依次经液体出口43和液体入口33进入至热交换器3中。热交换器3还用于对上述分离出的液体进行加热，且使加热生成的蒸汽经蒸汽出口34进入至气化炉1的内腔中。

如上设置可以不仅可以有效利用气体中的热量，使得进行热交换下来的热量能够进一步对气液分离装置4分离出的液体进行加热以形成蒸汽，将蒸汽通入至气化炉1中，为气化炉1内的反应提供热量，从而使得分离出的液体得以循环利用，进一步提高了气化效率，降低了气化成本。

参照图2所示，具体可在气化炉1的底部设置蒸汽入口，以使蒸汽通过该蒸汽入口进入至气化炉1中。当然，在其他实现方式中，比如也可以将蒸汽直接通入至热解区11，或者直接通入至气化区12等。

通过气体净化装置5进一步对气液分离装置4分离出来的气体进行净化。气体净化装置5具有入口51和出口52，气液分离装置4分离出来的气体从入口51进入，气体净化装置5将其中的酸性气体去除，以得到目标燃气，目标燃气从出口52排出。通过上述多次分离净化，使得最终得到的目标燃气的纯度较高，进而提高了燃气的燃烧效率。

利用本实施例提供的生物质与煤共气化系统生成的燃气比如可以作为城镇及其周边农村的气源，改善农村环境，缓解城市气源紧缺。在具体实施时，可以利用城镇及周边的生物质资源优势，发展以县城为单位的中小规模生物质与煤共气化技术具有独特的优势，不仅可以满足城镇和农村的气源，也提高了资源的利用效率。比如燃气可用于城镇的餐饮、取暖等，以县城为中心，向周边辐射。

实施例二

图3为本公开实施例所述的生物质与煤共气化的方法的流程示意图。参照图3所示，本实施例还提供一种生物质与煤共气化的方法，该方法可以由上述实施例提供的生物质与煤共气化系统的部分或者全部执行，以实现生物质与煤的共气化，不仅实现了煤的气化、生物质的气化，且发挥了生物质中的催化剂作用，为煤气化提供了低廉可弃的催化剂，促进了煤的转化，而且过程中不会产生焦油。

结合图1至图3所示，下面通过具体的实施例对该生物质与煤共气化的方法进行说明，该方法具体包括：

S101、通过煤样入口向热解区内通入煤样，使煤样在热解区内发生热解反应，且使热解反应产生的热解半焦进入至气化区；其中，热解区的反应温度为第一预设温度。

其中，热解反应产生的热解半焦进入至气化区具体为热解半焦在重力作用下进入至气化区。

S102、通过生物质入口向气化区内通入生物质，使生物质在气化区发生热解气化反应，且使热解半焦在气化区发生催化气化反应；其中，生物质中包含碱金属和碱土金属，气化区的温度为第二预设温度，第二预设温度大于第一预设温度。

其中，生物质为煤提供了催化剂，使得进入至气化区的热解半焦在气化区发生催化气化反应，促进了煤的转化。也就是说，气化区既发生生物质自身的热解及气化反应，同时发生煤的催化气化反应。

需要说明的是，在具体实施例中，煤样从煤样入口的通入和生物质从生物质入口的通入可以同时进行；也可以是先将生物质从生物质入口通入气化区，然后在较短时间间隔内，再将煤样从煤样入口通入热解区；或者，先将煤样从煤样入口通入热解区，然后在较短时间间隔内，将生物质从生物质入口通入气化区。

S103、将气化区反应产生的气化残渣送入燃烧区，以使气化残渣在燃烧区内发生燃烧反应；其中，燃烧区的温度为第三预设温度，第三预设温度大于第二预设温度。

其中，将气化区反应产生的气化残渣送入燃烧区具体为气化残渣在重力作用下进入至燃烧区，以进一步提高气化残渣中的碳转化率。

具体可将第一预设温度设置为400℃～500℃；将第二预设温度设置为700℃～800℃；将第三预设温度设置为大于1000℃。

具体可使气化炉的流化数介于1.5～2之间。流化数为气化炉的流化气通入速度和最大颗粒煤样临界流化速度之比。

进一步地，该方法还可以包括：

将由气化炉顶部的气体出口排出的气体通入至旋风分离器中；通过旋风分离器对气体进行气固分离处理，且将分离出的固体通入至燃烧区中，以使固体在燃烧区中进行燃烧反应。

还可以进一步将旋风分离器分离出的气体通入至热交换器中进行冷却处理。然后将冷却后的气体通入至气液分离装置中进行气液分离。且将经气液分离装置分离出的气体通入气体净化处理装置中进行净化处理，以得到目标燃气。将经气液分离装置分离出的液体通入至热交换器中进行加热，以生成蒸汽，然后将蒸汽通入至气化炉的内腔中，为气化炉的反应提供热量，进一步提高气化效率，且降低了气化成本。

具体实现原理以及其他技术特征与实施例一相同，在此不再一一赘述，具体可参照实施例一的描述。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种生物质与煤共气化系统，其特征在于，包括气化炉(1)，所述气化炉(1)的内腔由上至下依次包括热解区(11)、气化区(12)和燃烧区(13)；

所述热解区(11)具有可供煤样进入的煤样入口(111)，以使所述煤样在所述热解区(11)内发生热解反应；

所述气化区(12)与所述热解区(11)连通，所述热解区(11)内反应产生的热解半焦可从所述热解区(11)进入至所述气化区(12)，所述气化区(12)具有可供生物质进入的生物质入口(121)，以使所述生物质在所述气化区(12)内发生热解气化反应，且使所述热解半焦在所述气化区(12)内发生催化气化反应；其中，所述生物质中包含碱金属和碱土金属；

所述燃烧区(13)与所述气化区(12)连通，以使所述气化区(12)内反应产生的气化残渣进入至所述燃烧区(13)内发生燃烧反应；所述燃烧区(13)的底部具有可供所述燃烧区(13)反应产生的灰渣排出的灰渣出口(131)，所述灰渣中含有钾元素；

所述气化炉(1)的顶部具有可供所述热解区(11)、所述气化区(12)和所述燃烧区(13)反应产生的气体排出的气体出口(14)。

2.根据权利要求1所述的生物质与煤共气化系统，其特征在于，所述煤样入口(111)设置在所述热解区(11)的上部；

和/或，所述生物质入口(121)设置在所述气化区(12)的上部。

3.根据权利要求1所述的生物质与煤共气化系统，其特征在于，所述热解区(11)的高度与所述气化区(12)的高度的比值范围为1/2～2/3。

4.根据权利要求1至3任一项所述的生物质与煤共气化系统，其特征在于，所述生物质与煤共气化系统还包括旋风分离器(2)；

所述旋风分离器(2)具有气体入口(21)、气体排放口(22)和固体出口(23)，所述气体入口(21)与所述气体出口(14)连通，所述固体出口(23)与所述燃烧区(13)连通；所述旋风分离器(2)用于对由所述气体出口(14)排出的气体进行气固分离处理，且使分离出的气体经所述气体排放口(22)排出，使分离出的固体经所述固体出口(23)进入至所述燃烧区(13)中进行燃烧反应。

5.根据权利要求4所述的生物质与煤共气化系统，其特征在于，所述生物质与煤共气化系统还包括热交换器(3)、气液分离装置(4)和气体净化装置(5)；

所述热交换器(3)具有与所述气体排放口(22)连通的第一气体进口(31)、冷却气体出口(32)、液体入口(33)以及与所述气化炉(1)的内腔连通的蒸汽出口(34)，所述热交换器(3)用于对由所述气体排放口(22)排出的气体进行冷却处理，且使冷却后的气体由所述冷却气体出口(32)排出；

所述气液分离装置(4)具有与所述冷却气体出口(32)连通的第二气体进口(41)、与所述液体入口(33)连通的液体出口(43)以及与所述气体净化装置(5)连通的出气口(42)，所述气液分离装置(4)用于对所述冷却后的气体进行分离，且使分离出的气体经所述出气口(42)进入至所述气体净化装置(5)中进行净化处理，使分离出的液体依次经所述液体出口(43)和所述液体入口(33)进入至所述热交换器(3)中，所述热交换器(3)还用于对所述分离出的液体进行加热，且使加热生成的蒸汽经所述蒸汽出口(34)进入至所述气化炉(1)的内腔中。

6.一种利用如权利要求1至5任一项所述的生物质与煤共气化系统进行生物质与煤共气化的方法，其特征在于，所述方法包括：

通过煤样入口向热解区内通入煤样，使所述煤样在所述热解区内发生热解反应，且使所述热解反应产生的热解半焦进入至气化区内；其中，所述热解区的反应温度为第一预设温度；

通过生物质入口向气化区内通入生物质，使所述生物质在所述气化区发生热解气化反应，且使所述热解半焦在所述气化区发生催化气化反应；其中，所述生物质中包含碱金属和碱土金属，所述气化区的温度为第二预设温度，所述第二预设温度大于所述第一预设温度；

将所述气化区反应产生的气化残渣送入燃烧区，以使所述气化残渣在所述燃烧区内发生燃烧反应；其中，所述燃烧区的温度为第三预设温度，所述第三预设温度大于所述第二预设温度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述气化炉的流化数介于1.5～2之间；

所述流化数为所述气化炉的流化气通入速度和最大颗粒煤样临界流化速度之比。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一预设温度为400℃～500℃；

所述第二预设温度为700℃～800℃；

所述第三预设温度大于1000℃。

9.根据权利要求6至8任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将由所述气化炉顶部的气体出口排出的气体通入至旋风分离器中；

通过旋风分离器对所述气体进行气固分离处理，且将分离出的固体通入至所述燃烧区中，以使所述固体在所述燃烧区中进行燃烧反应。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述旋风分离器分离出的气体通入至热交换器中进行冷却处理；

将冷却后的气体通入至气液分离装置中进行气液分离；

将经所述气液分离装置分离出的气体通入气体净化处理装置中进行净化处理，以得到目标燃气；

将经所述气液分离装置分离出的液体通入至所述热交换器中进行加热，以生成蒸汽；

将所述蒸汽通入至所述气化炉的内腔中。

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