CN114958430A - 一种副产氢气的二氧化碳自循环式生物质高温气化系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生物质混合气化及氢气生产技术领域，更具体地，涉及一种副产氢气的二氧化碳自循环式生物质高温气化系统及方法。一种副产氢气的二氧化碳自循环式生物质高温气化系统，包括旋风气化炉、锯末下料器、生物颗粒下料管、用于产生不低于500℃的二氧化碳与水蒸气以及空气混合气体的混合器、用于分离氢气的氢气吸附分离塔、用于分离二氧化碳的二氧化碳吸附分离塔以及用于生成二氧化碳的焚烧炉，旋风气化炉的上部沿切线方向设有进气管，旋风气化炉的下部侧壁设有出气管，混合器通过风机与进气管相连通，锯末下料器的出料口与进气管相连通，进气管、旋风气化炉、出气管、料仓、氢气吸附分离塔、二氧化碳吸附分离塔、焚烧炉、混合器依次相连通。

Description

一种副产氢气的二氧化碳自循环式生物质高温气化系统及 方法
技术领域
本发明涉及生物质混合气化及氢气生产技术领域，更具体地，涉及一种副产氢气的二氧化碳自循环式生物质高温气化系统及方法。
背景技术
气化技术是废物利用和能源供应领域内的一项高新技术，对改善环境质量和改变能源结构具有重要的意义，在欧美一些发达国家已受到学术界和工业界的高度重视。目前，现有行业大都以生物质颗粒作为燃料，而家具厂等单位产生的堆积密度大、重量轻的锯末却无法在普通生物质气化炉上使用；同时现有的气化剂一般为空气，以空气作为气化剂的气化，物料在空气中氧气作用下进行气化氧化燃烧反应，产生大量的热量，提供气化还原所需的热量，燃料燃烧释放大量的热量，但同时会产生大量二氧化碳气体，二氧化碳是温室气体，与实现大背景下的“双碳”目标相背离。而且，以空气作为气化剂时生物质燃气中可燃气体主要为一氧化碳，没有氢气产生，热值和附加值均较低。
中国专利申请，公开号为：CN110684558A，公开了一种采用空气及水蒸汽作气化剂的垃圾气化系统。该公开的技术方案采用空气与水蒸气混合，混合后温度120～220℃的气体，作为气化剂来生产，同时保证气化剂中空气含量在理论所需空气量的0.2-0.35之间，气化剂中水蒸气/固体燃料质量比应控制在0.2-0.35之间。该公开的对比文件通过改变气化剂，提高了气化气产量与气体热值，降低了灰渣含碳量，减少了显热损失。但该公开的技术方案只能对生物质颗粒进行气化，并不能对锯末进行气化，同时该公开的技术方案没有将二氧化碳进行分离，以后将直接排入大气中，不利于“双碳”目标的实现
现有技术公开了一种生物质热解气化系统及应用，其公开号为：CN109628156B，该公开的技术方案包括进料装置、热解室和气化室，进料装置与热解室相连，用于将生物质原料送入热解室；热解室顶部连接有热解气输送管道，用于将热解气送出，底部设有将热解焦送入气化室的热解焦出口；气化室套装在热解室外部形成套筒结构，气化室顶部连接有气化气输送管道，用于将气化气送出，气化气输送管道套装在进料装置外部，以利用气化气对生物质原料进行烘焙预热，烘焙预热产生的烘焙气送入气化室中，气化室底部开有气化灰渣出口，用于将气化产生的气化灰渣送入灰渣收集器。该公开的技术方案可与燃煤锅炉进行深度耦合，具有气化效率高、燃气综合热值高、热解气可作为再燃燃料等优点。但该公开的技术方案无法对锯末进行气化，只适用于生物质颗粒，而且没有将燃烧生成的二氧化碳从生物质燃气中分离，以后将直接排入大气中，不利于“双碳”目标的实现。
现有技术还公开了一种生物质气化熔融制取高热值清洁可燃气的装置及方法，其公开号为：CN102517089A，该公开的技术方案的装置由流化床气化反应器、旋风熔融炉、过热器、省煤器、热管换热器、布袋除尘器、脱硫塔、压缩装置和储气罐等组成。该公开技术方案生成燃气的方法是向流化床气化反应器中送入生物质原料、富氧气体和水蒸汽，在450～750℃的条件下生成粗质可燃气，再由所述流化床气化反应器的上部输送到旋风熔融炉中；粗质可燃气进入所述旋风熔融炉后，同时向所述旋风熔融炉中通入富氧气体，在1100～1450℃的条件下，粗质可燃气脱除其中的焦油、碳颗粒和灰分得到净化后的高温可燃气，由所述旋风熔融炉的上部排出，依次流经过热器、省煤器和热管换热器；由热管换热器出来的低温可燃气流经布袋除尘器和脱硫塔进一步净化，净化后得到净化可燃气经压缩装置压缩后收集在储气罐中。
但该公开的技术方案无法对锯末进行气化，只适用于生物质颗粒。而且该技术方案无法副产氢气，而且没有将燃烧生成的二氧化碳从生物质燃气中分离，以后将直接排入大气中，二氧化碳为温室气体，直接将二氧化碳排入空气中不利于“双碳”目标的实现。
发明内容
本发明为克服上述现有技术以常温空气做气化剂普遍存在的生成燃气热值低，无法副产氢气且容易造成温室效应等问题，提供一种副产氢气的二氧化碳自循环式生物质高温气化系统及方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种副产氢气的二氧化碳自循环式生物质高温气化系统，包括旋风气化炉、锯末下料器、用于产生不低于500℃的二氧化碳与水蒸气以及空气混合气体的混合器、用于分离混合气体从而产生氢气的氢气吸附分离塔、用于分离二氧化碳的二氧化碳吸附分离塔以及用于燃烧放热并生成二氧化碳和水蒸气的焚烧炉，所述旋风气化炉的上部沿切线方向设有进气管，所述旋风气化炉的下部侧壁上设有出气管，所述混合器通过风机与所述进气管相连通，所述锯末下料器的出料口与所述进气管相连通，所述的进气管、旋风气化炉、出气管、氢气吸附分离塔、二氧化碳吸附分离塔、焚烧炉、混合器依次相连通。
在本技术方案中，混合器将二氧化碳与水蒸气以及空气按比例混合并确保混合气体的温度不低于500℃，然后通过风机将混合器中的混合气体输送到旋风气化炉的进气管中，接着进气管中的气体带动锯末下料器输出的锯末沿旋风气化炉上部的切线方向进入至旋风气化炉，并使锯末在旋风气化炉中旋转流动和悬浮气化燃烧并生成含有一氧化碳、二氧化碳以及氢气的生物质燃气，氢气吸附分离塔将氢气从生物质燃气中分离出来并储存，二氧化碳吸附分离塔将二氧化碳从生物质燃气中分离出来并输送至混合器，接着生物质燃气中的一氧化碳在焚烧炉中进行反应生成高温的二氧化碳(800摄氏度)，并将生成的二氧化碳输送至混合器中，实现二氧化碳的循环利用；同时焚烧炉产生的水蒸气也送入混合器中。本技术方案以二氧化碳、水蒸气以及空气作为气化剂，使锯末燃烧生成的生物质燃气中氢气含量高，热值较高，同时锯末燃烧生成的一氧化碳在焚烧炉中燃烧并使生成的高温的二氧化碳在气化装置中循环，避免二氧化碳进入大气，二氧化碳的循环使用也避免了二氧化碳排入大气层造成温室效应。本发明结构简单，可以在生物质气化的同时副产氢气，同时可以使二氧化碳在气化装置中进行封闭循环，实现生物质燃料的二氧化碳循环气化，基本实现零碳排放，同时附加生产出氢气。
优选地，还包括盛有生物质颗粒的料仓，所述旋风气化炉的顶部中心设有用于输送生物质颗粒通过的进料管，所述料仓的下料管与所述进料管相连通，所述的出气管、料仓、氢气吸附分离塔依次相连通。在本技术方案中，进料管的中轴线与旋风气化炉的中轴线相重合且进料管的出料口伸入到距旋风气化炉的底部1/3高度处，这样设置可以使高温气体带动锯末围绕进料管在旋风气化炉中螺旋下降燃烧，旋风气化炉中的生物质颗粒和锯末可以与水蒸气以及二氧化碳反应生成所需的生物质燃气，同时旋风气化炉以及料仓中的生物质颗粒可以对生物质燃气起到一定过滤作用，进而使洁净的生物质燃气进入到氢气吸附分离塔中。
优选地，所述旋风气化炉的底部设有风室，所述风室向着所述进料管的一侧设有若干用于所述旋风气化炉中的生物质颗粒层输送气化气体的风帽，所述风室的另一侧与所述风机相连通。在本技术方案中，风机通过风室进入到旋风气化炉中的气体可以作为生物质颗粒的气化剂，使生物质颗粒层中的生物质颗粒在旋风气化炉下部中气化，这样可以方便使生物质颗粒和锯末同时与水蒸气以及二氧化碳发生气化反应，极大提高了气化效率，并提高了整个气化系统的能源综合利用效率。
优选地，所述二氧化碳吸附分离塔上设有进气口、分离口以及出气口，所述二氧化碳吸附分离塔的进气口与所述氢气吸附分离塔相连通，所述二氧化碳吸附分离塔的分离口与所述混合器相连通，所述二氧化碳吸附分离塔的出气口与所述焚烧炉相连通。在本技术方案中，二氧化碳吸附分离塔将分离出的二氧化碳输送到混合器中进行循环气化使用，剩余气体中的一氧化碳在焚烧炉中燃烧放热生成二氧化碳，其中一部分在气化装置中循环利用，另一部分经过换热器放热降温后进入烟囱排放，避免直接将生成的二氧化碳全部进入大气中带来温室效应，实现大部分二氧化碳的封闭循环。同时焚烧炉还吸热产生水蒸气，为气化炉提供气化剂用来副产氢气。
优选地，所述焚烧炉通过燃烧所述二氧化碳吸附分离塔输送的一氧化碳与氮气组成的混合气体所释放出热量将冷水加热成150摄氏度的水蒸气，水蒸气中的一部分通入所述混合器中，另一部分供给热用户；所述焚烧炉通过燃烧一氧化碳与氮气组成的混合气体生成800摄氏度二氧化碳和氮气组成的混合气体，一部分二氧化碳和氮气组成混合气体中的一部分通入所述混合器中，另一部分经过换热器降温后排入烟囱。在本技术方案中，通过燃烧一氧化碳(或混合燃烧一氧化碳和低热值的垃圾)获得热量来产生所需的水蒸气显示出充分的资源利用，可以更好的保护我们的环境。，同时，在本技术方案中混合器中还通入一部分冷空气，需要说明的是，这部分空气会和部分锯末以及生物质颗粒进行燃烧放热为气化反应提供热量，水蒸气与二氧化碳以及冷空气在混合器中混合形成500摄氏度的高温低氧富含二氧化碳的气体。
本发明还提供了一种副产氢气的二氧化碳自循环式生物质高温气化方法，包括以下步骤：S1：风机将混合器中不低于500℃的二氧化碳与水蒸气以及空气组成的混合气体中的一部分送入到旋风气化炉的进气管中；
S2：所述进气管中的气体带动锯末下料器输出的锯末高速喷入所述旋风气化炉中，呈螺旋下降式的缺氧气化燃烧，锯末燃烧生成的生物质燃气经过所述旋风气化炉中的生物质颗粒层再通过出气管和料仓进入到氢气吸附分离塔中；
S3：氢气吸附分离塔分离出生物质燃气中的氢气进行加压后储存于罐体中，并将剩余的生物质燃气输送到二氧化碳吸附分离塔中；
S4：二氧化碳吸附分离塔分离出生物质燃气中的二氧化碳后将剩余的一氧化碳和氮气输送到焚烧炉中；
S5：所述焚烧炉对对二氧化碳吸附分离塔输送的生物质燃气进行燃烧放热产生水蒸气，并将燃烧后生成的二氧化碳和氮气以及水蒸气输送到混合器中。在本技术方案中，生物质燃气主要为一氧化碳，氢气，二氧化碳以及氮气。
优选地，在步骤S2中，一部分锯末与混合气体中的二氧化碳进行还原反应，得到一氧化碳。在本技术方案中，还原反应是在高温下进行的，锯末的有效成分主要是碳，锯末与二氧化碳反应生成一氧化碳，反应式为：C+CO2→2CO，增加锯末的气化效率。
优选地，在步骤S2中，一部分锯末与混合气体中的水蒸气进行反应，得到氢气以及一氧化碳。在本技术方案中，锯末与水蒸气反应，反应式为：C+HO2→H2+CO，一方面可以增加锯末的气化效率，另一方面可以生成高热值且无害的氢气供用户使用，极大提高生物质燃气的附加值。
优选地，所述生物质颗粒层中的一部分生物质颗粒与水蒸气进行反应，得到氢气与一氧化碳；另一部分生物质颗粒与二氧化碳进行还原反应，得到一氧化碳。在本技术方案中，由于进入气化炉的气化剂的温度较高，生物质颗粒与锯末在气化高温下反应，气化效率明显提高，因而提高了整个气化系统的能源综合利用效率。
优选地，所述生物质颗粒层中的一部分生物质颗粒和锯末与空气进行氧化反应放热并产生二氧化碳，为气化反应提供热量，生成的生物质燃气的主要成分为二氧化碳，一氧化碳，氢气和氮气。
与现有技术相比，本发明产生的有益效果是：
在本发明中，混合器将二氧化碳与水蒸气以及空气按比例混合并确保混合气体的温度不低于500℃，然后通过风机将混合器中的一部分混合气体由风帽进入气化炉下部的生物质颗粒层进行气化燃烧，另一部分输送到旋风气化炉的进气管中，接着进气管中的气体带动锯末下料器输出的锯末沿旋风气化炉上部的切线方向进入至旋风气化炉，并使锯末在旋风气化炉中旋转流动和悬浮气化燃烧，最终生成含有一氧化碳、二氧化碳以及氢气的生物质燃气，氢气吸附分离塔将氢气从生物质燃气中分离出来并储存，二氧化碳吸附分离塔将二氧化碳从生物质燃气中分离出来并输送至混合器，接着生物质燃气中的一氧化碳在焚烧炉中进行反应生成高温的二氧化碳(800摄氏度)，并将生成的二氧化碳输送至混合器中，实现二氧化碳的循环利用；同时焚烧炉产生的水蒸气也送入混合器中。本发明以二氧化碳、水蒸气以及空气作为气化剂，使锯末燃烧生成的生物质燃气中氢气含量高，热值较高，同时锯末和生物质颗粒燃烧生成的一氧化碳在焚烧炉中燃烧并使生成的高温二氧化碳在气化装置中循环，同时二氧化碳的循环使用也避免了二氧化碳排入大气层造成温室效应。本发明结构简单，可以在生物质气化的同时副产氢气，同时可以使二氧化碳在气化装置中进行封闭循环，实现生物质燃料的二氧化碳循环气化，基本实现零碳排放，同时附加生产出氢气。
附图说明
图1是本发明实施例1的整体结构示意图；
图2是本发明实施例1中进气管与旋风气化炉的连接关系示意图；
图3是本发明实施例2的流程示意图。
附图中：1、旋风气化炉；2、锯末下料器；3、混合器；4、氢气吸附分离塔；5、焚烧炉；6、风机；7、进气管；8、出气管；9、料仓；10、进料管；11、风室；12、喷气孔；13、二氧化碳吸附分离塔；14、储气罐；15、生物质颗粒；16、换热器；17、烟囱；18、热用户。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：
实施例1
如图1和图2所示，一种副产氢气的二氧化碳自循环式生物质高温气化系统，包括旋风气化炉1、锯末下料器2、用于产生不低于500℃的二氧化碳与水蒸气以及空气混合气体的混合器3、用于分离混合气体从而产生氢气的氢气吸附分离塔4、用于分离二氧化碳的二氧化碳吸附分离塔13以及用于燃烧放热并生成二氧化碳和水蒸气的焚烧炉5，旋风气化炉1的上部沿切线方向设有进气管7，旋风气化炉1的下部侧壁上设有出气管8，混合器3通过风机6与进气管7相连通，锯末下料器2的出料口与进气管7相连通，进气管7、旋风气化炉1、出气管8、氢气吸附分离塔4、二氧化碳吸附分离塔13、焚烧炉5、混合器3依次相连通。
如图1所示，混合器3右侧的箭头表示向混合器3中通入空气，焚烧炉5指向混合器3的箭头表示焚烧炉3将800℃高温的二氧化碳与氮气以及300℃水蒸气的混合气体通入到混合器3中。在本实施例中，混合器3将二氧化碳与水蒸气以及空气按比例混合并确保混合气体的温度不低于500℃，然后通过风机6将混合器3中的一部分混合气体输送到旋风气化炉1的进气管7中，接着进气管7中的气体带动锯末下料器2输出的锯末沿旋风气化炉1的切线方向进入至旋风气化炉1，并使锯末在旋风气化炉1中旋转悬浮气化燃烧并生成含有一氧化碳、二氧化碳以及氢气的生物质燃气，氢气吸附分离塔4将氢气从生物质燃气中分离出来并用储气罐14储存，二氧化碳吸附分离塔13将二氧化碳从生物质燃气中分离出来并输送至混合器，接着生物质燃气中的一氧化碳在焚烧炉5中进行反应生成高温的二氧化碳(800摄氏度)，并将生成的二氧化碳输送至混合器3中，实现二氧化碳的循环利用；同时焚烧炉5产生的水蒸气也送入混合器3中。本实施例以二氧化碳以及水蒸气作为气化剂，使锯末燃烧生成的生物质燃气中氢气含量高，热值较高，同时锯末和生物颗粒燃烧生成的一氧化碳在焚烧炉5中燃烧并使生成的高温的二氧化碳在气化装置中循环利用，避免二氧化碳进入大气，二氧化碳的循环使用也避免了二氧化碳排入大气层造成温室效应，此外气化剂中的水蒸气还可以在生物质气化的同时副产氢气。
其中，还包括盛有生物质颗粒15的料仓9，旋风气化炉1的顶部中心设有用于输送生物质颗粒15通过的进料管10，料仓9的下料管与进料管10相连，出气管8、料仓9、氢气吸附分离塔4依次相连通。在本实施例中，进料管10的中轴线与旋风气化炉1的中轴线相重合且进料管10的出料口伸入到距旋风气化炉1的底部1/3高度处，这样设置可以使高温气体带动锯末绕着进料管10在旋风气化炉1中螺旋下降燃烧，旋风气化炉1中的生物质颗粒15和锯末可以与水蒸气以及二氧化碳反应生成所需的生物质燃气，同时旋风气化炉1以及料仓9中的生物质颗粒15可以对生物质燃气起到一定过滤作用，进而使洁净的生物质燃气进入到氢气吸附分离塔4中。
另外，旋风气化炉1的底部设有风室11，风室11向着进料管10的一侧设有若干用于旋风气化炉1中的生物质颗粒层15输送气化气体的风帽12，风室11的另一侧与风机6相连通。在本实施例中，风机6通过风室11进入到旋风气化炉1中的气体可以作为生物质颗粒15的气化剂，使生物质颗粒层15中的生物质颗粒在旋风气化炉1下部中气化，这样可以方便生物质颗粒15和锯末与水蒸气以及二氧化碳发生汽化反应，极大提高了气化效率，并提高了整个气化系统的能源综合利用效率。
其中，二氧化碳吸附分离塔13上设有进气口、分离口以及出气口，二氧化碳吸附分离塔13的进气口与氢气吸附分离塔4相连通，二氧化碳吸附分离塔13的分离口与混合器3相连通，二氧化碳吸附分离塔13的出气口与焚烧炉5相连通。在本实施例中，二氧化碳吸附分离塔13将分离出的二氧化碳输送到混合器3中进行循环使用，剩余气体中的一氧化碳在焚烧炉5中燃烧放热生成二氧化碳，其中一部分二氧化碳在气化装置中循环利用，另一部分经过换热器放热降温后进入烟囱排放，避免直接将生成的全部二氧化碳排至大气中带来温室效应，从而实现大部分二氧化碳的封闭循环。同时焚烧炉5还产生水蒸气，为旋风气化炉1提供气化剂副产氢气。
另外，焚烧炉5通过燃烧二氧化碳吸附分离塔13输送的一氧化碳与氮气组成的混合气体所释放出热量将冷水加热成150摄氏度的水蒸气，水蒸气中的一部分通入混合器3中，另一部分供给热用户18；焚烧炉5通过燃烧一氧化碳与氮气组成的混合气体生成800摄氏度二氧化碳和氮气组成的混合气体，二氧化碳和氮气组成混合气体中的一部分通入混合器3中，另一部分经过换热器16降温后排入烟囱17。在本实施例中，通过燃烧一氧化碳以及低热值的垃圾获得所需的水蒸气显示出充分的资源利用，可以更好的保护我们的环境；同时，在本实施例中混合器3中还通入有一部分冷空气，需要说明的是，这部分空气会和部分锯末以及生物质颗粒进行燃烧放热为气化反应提供热量，水蒸气与二氧化碳以及冷空气在混合器3中混合形成500摄氏度的高温低氧富含二氧化碳的气体。
实施例2
如图3所示，一种副产氢气的二氧化碳自循环式生物质高温气化方法，包括以下步骤：S1：风机6将混合器3中不低于500℃的二氧化碳与水蒸气以及空气组成的混合气体中的一部分送入到旋风气化炉1的进气管7中；
S2：进气管7中的气体带动锯末下料器2输出的锯末高速喷入旋风气化炉1中，呈螺旋下降式的缺氧气化燃烧，锯末燃烧生成的生物质燃气经过旋风气化炉1中的生物质颗粒层15再通过出气管8和料仓9进入到氢气吸附分离塔4中；
S3：氢气吸附分离塔4分离出生物质燃气中的氢气加压后储存于罐体14中，并将剩余的生物质燃气输送到二氧化碳吸附分离塔13中；
S4：二氧化碳吸附分离塔13分离出生物质燃气中的二氧化碳后将剩余的一氧化碳和氮气输送到焚烧炉5中；
S5：焚烧炉5对二氧化碳吸附分离塔13输送的生物质燃气进行燃烧放热产生水蒸气，并将燃烧后生成的二氧化碳和氮气以及水蒸气输送到混合器3中。在本实施例中，生物质燃气主要为一氧化碳，氢气，二氧化碳以及氮气。
其中，在步骤S2中，一部分锯末与混合气体中的二氧化碳在进行还原反应，得到一氧化碳。在本实施例中，还原反应是在高温下进行的，锯末的有效成分主要是碳，锯末与二氧化碳反应生成一氧化碳，反应式为：C+CO2→2CO，增加锯末的气化效率。
另外，在步骤S2中，一部分锯末与混合气体中的水蒸气进行反应，得到氢气以及一氧化碳。在本实施例中，锯末与水蒸气反应，反应式为：C+HO2→H2+CO，一方面可以增加锯末的气化效率，另一方面可以生成高热值且无害的氢气供用户使用，极大提高生物质燃气的附加值。
另外，生物质颗粒层15中的一部分生物质颗粒与水蒸气进行反应，得到氢气与一氧化碳；另一部分生物质颗粒二氧化碳进行还原反应，得到一氧化碳。在本实施例中，由于进入气化炉的气化剂的温度较高，生物质颗粒层15与锯末在气化高温下反应，气化效率明显提高，因而增加生物质燃气的含量，提高了整个气化系统的能源综合利用效率。
实施例3
在本实施例中，生物质颗粒层15中的一部分生物质颗粒和锯末与空气进行氧化反应放热并产生二氧化碳，为气化反应提供热量，生成的生物质燃气的主要成分为二氧化碳，一氧化碳，氢气和氮气。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种副产氢气的二氧化碳自循环式生物质高温气化系统，其特征在于：包括旋风气化炉(1)、锯末下料器(2)、用于产生不低于500℃的二氧化碳与水蒸气以及空气混合气体的混合器(3)、用于分离混合气体从而产生氢气的氢气吸附分离塔(4)、用于分离二氧化碳的二氧化碳吸附分离塔(13)以及用于燃烧放热并生成二氧化碳和水蒸气的焚烧炉(5)，所述旋风气化炉(1)的上部沿切线方向设有进气管(7)，所述旋风气化炉(1)的下部侧壁上设有出气管(8)，所述混合器(3)通过风机(6)与所述进气管(7)相连通，所述锯末下料器(2)的出料口与所述进气管(7)相连通，所述的进气管(7)、旋风气化炉(1)、出气管(8)、氢气吸附分离塔(4)、二氧化碳吸附分离塔(13)、焚烧炉(5)、混合器(3)依次相连通。
2.根据权利要求1所述的副产氢气的二氧化碳自循环式生物质高温气化系统，其特征在于：还包括盛有生物质颗粒(15)的料仓(9)，所述旋风气化炉(1)的顶部中心设有用于输送生物质颗粒(15)的进料管(10)，所述料仓(9)的下料管与所述进料管(10)相连通，所述的出气管(8)、料仓(9)、氢气吸附分离塔(4)依次相连通。
3.根据权利要求2所述的副产氢气的二氧化碳自循环式生物质高温气化系统，其特征在于：所述旋风气化炉(1)的底部设有风室(11)，所述风室(11)向着所述进料管(10)的一侧设有若干用于向所述旋风气化炉(1)中的生物质颗粒层(15)输送气化气体的风帽(12)，所述风室(11)的另一侧与所述风机(6)相连通。
4.根据权利要求1或2所述的副产氢气的二氧化碳自循环式生物质高温气化系统，其特征在于：所述二氧化碳吸附分离塔(13)上设有进气口、分离口以及出气口，所述二氧化碳吸附分离塔(13)的进气口与所述氢气吸附分离塔(4)相连通，所述二氧化碳吸附分离塔(13)的分离口与所述混合器(3)相连通，所述二氧化碳吸附分离塔(13)的出气口与所述焚烧炉(5)相连通。
5.根据权利要求4所述的副产氢气的二氧化碳自循环式生物质高温气化系统，其特征在于：所述焚烧炉(5)通过燃烧所述二氧化碳吸附分离塔(13)输送的一氧化碳与氮气组成的混合气体所释放出热量将冷水加热成150摄氏度的水蒸气，水蒸气中的一部分通入所述混合器(3)中，水蒸气中的另一部分供给热用户(18)；所述焚烧炉(5)通过燃烧一氧化碳与氮气组成的混合气体生成800摄氏度二氧化碳和氮气组成的混合气体，二氧化碳和氮气组成混合气体中的一部分通入所述混合器(3)中，另一部分经过换热器(16)降温后排入烟囱(17)。
6.一种副产氢气的二氧化碳自循环式生物质高温气化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：风机(6)将混合器(3)中不低于500℃的二氧化碳与水蒸气以及空气组成的混合气体中的一部分送入到旋风气化炉(1)的进气管(7)中；
S2：所述进气管(7)中的气体带动锯末下料器(2)输出的锯末高速喷入所述旋风气化炉(1)中，呈螺旋下降式的缺氧气化燃烧，锯末燃烧生成的生物质燃气经过所述旋风气化炉(1)中的生物质颗粒层(15)再通过出气管(8)和料仓(9)进入到氢气吸附分离塔(4)中；
S3：氢气吸附分离塔(4)分离出生物燃气中的氢气进行加压后储存于罐体(14)中，并将分离后的生物质燃气输送到二氧化碳吸附分离塔(13)中；
S4：二氧化碳吸附分离塔(13)分离出生物质燃气中的二氧化碳后将剩余的一氧化碳和氮气输送到焚烧炉(5)中；
S5：所述焚烧炉(5)对二氧化碳吸附分离塔(13)输送的生物质燃气进行燃烧放热产生水蒸气，并将燃烧后生成的二氧化碳和氮气以及水蒸气输送到混合器(3)中。
7.根据权利要求6所述的副产氢气的二氧化碳自循环式生物质高温气化方法，其特征在于：在步骤S2中，一部分锯末与混合气体中的二氧化碳进行还原反应，得到一氧化碳。
8.根据权利要求6或7所述的副产氢气的二氧化碳自循环式生物质高温气化方法，其特征在于：在步骤S2中，一部分锯末与混合气体中的水蒸气进行反应，得到氢气以及一氧化碳。
9.根据权利要求6所述的副产氢气的二氧化碳自循环式高温气化方法，其特征在于：所述生物质颗粒层(15)中的一部分生物质颗粒与水蒸气进行反应，得到氢气与一氧化碳；另一部分生物质颗粒与二氧化碳进行还原反应，得到一氧化碳。
10.根据权利要求9所述的副产氢气的二氧化碳自循环式高温气化方法，其特征在于：所述生物质颗粒层(15)中的一部分生物质颗粒和锯末与空气进行氧化反应放热并产生二氧化碳，为气化反应提供热量，生成的生物质燃气的主要成分为二氧化碳，一氧化碳，氢气和氮气。
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