CN117720948A - 生物质气化方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种生物质气化方法，包括将生物质与一级气化剂通入一级反应器，以便生物质与一级气化剂在一级反应器中进行一级气化反应后，生成第一粒径活性生物炭和一级气化产物，其中，一级气化产物中包含产品气、焦油和第二粒径活性生物炭；将一级气化产物和二级气化剂通入二级反应器，以便一级气化产物和二级气化剂在二级反应器中进行二级气化反应，使得一级气化产物中的部分焦油发生裂解，生成二级气化产物，其中，二级气化产物包括产品气和未裂解焦油；将二级气化产物与第一粒径活性生物炭通入冷却吸附装置，以便未裂解焦油在冷却吸附装置中被第一粒径活性生物炭吸附，得到目标产品气。

Description

生物质气化方法及系统

技术领域

本发明涉及生物质气化技术领域，具体涉及一种生物质气化方法及系统。

背景技术

通过生物质气化制取合成气，是生物质绿色发展和替代化石能源的重要途径，有助于促进化工行业的低碳发展。目前生物质气化得到的产品气中的焦油含量高且难以有效去除，从而降低了生物质气化效率，增加了产品气净化处理流程，显著增加了气化成本和工艺复杂度，不利于生物质气化技术的推广应用。

目前去除焦油的方法主要分为物理法和化学法两类。物理法是通过水洗或油洗的方式吸收生物质产品气中的焦油，或者利用活性炭进行吸附。化学法包括热裂解法、催化裂解法和蒸汽裂解法。

在实现本发明构思的过程中，发明人发现相关技术中至少存在如下问题：物理法需要进行污水处理，且需考虑活性炭成本，而且焦油无法有效利用，能源整体利用效率低下；由于焦油在900℃以上开始发生高效转化，完全转化则需要达到1250℃以上，因此热裂解法需要大幅提升生物质的燃烧份额，增加系统能耗，降低生物质产品气品质；催化裂解法和蒸汽裂解法的催化剂成本较高、可能导致积碳失活。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种生物质气化方法及系统，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。

本发明提供了一种生物质气化方法，包括：

将生物质与一级气化剂通入一级反应器，以便生物质与一级气化剂在一级反应器中进行一级气化反应后，生成第一粒径活性生物炭和一级气化产物，其中，一级气化产物中包含产品气、焦油和第二粒径活性生物炭，第二粒径小于第一粒径；

将一级气化产物和二级气化剂通入二级反应器，以便一级气化产物和二级气化剂在二级反应器中进行二级气化反应，使得一级气化产物中的部分焦油发生裂解，生成二级气化产物，其中，二级气化产物包括产品气和未裂解焦油；

将二级气化产物与第一粒径活性生物炭通入冷却吸附装置，以便未裂解焦油在冷却吸附装置中被第一粒径活性生物炭吸附，得到目标产品气。

根据本发明的实施例，上述生物质气化方法还包括：将吸附焦油后的第一粒径活性生物炭返回一级反应器或二级反应器，以便吸附焦油后的第一粒径活性生物炭中的焦油在一级反应器或二级反应器中裂解，得到再生活性生物炭。

根据本发明的实施例，其中：一级气化反应的温度为650～850℃；一级气化反应的当量比为0.1～0.3；一级气化剂采用以下至少之一：空气、水蒸气、二氧化碳。

根据本发明的实施例，其中：二级气化反应的温度为950～1100℃；二级气化反应的当量比为0.5～0.7；二级气化剂采用以下至少之一：空气、纯氧。

根据本发明的实施例，将二级气化产物与第一粒径活性生物炭通入冷却吸附装置，以便未裂解焦油在冷却吸附装置中被第一粒径活性生物炭吸附，得到目标产品气，包括：将二级气化产物与第一冷却介质通入第一换热装置，以便在第一换热装置中，二级气化产物被第一冷却介质冷却后，生成冷却二级气化产物，冷却二级气化产物的温度在第一预定温度范围内。

根据本发明的实施例，将二级气化产物与活性生物炭通入冷却吸附装置，以便未裂解焦油在冷却吸附装置中被活性生物炭吸附，得到目标产品气，还包括：将冷却二级气化产物通入高温除尘装置进行气固分离，以得到粗产品气和气化细渣；

将粗产品气与第一粒径活性生物炭通入冷却吸附装置，以便粗产品气中的未裂解焦油在冷却吸附装置中被第一粒径活性生物炭吸附，得到气固产物，气固产物中包括目标产品气和吸附焦油后的第一粒径活性生物炭；

将气固产物通入除尘装置进行气固分离，得到目标产品气；其中，高温除尘装置的温度大于等于400℃；冷却吸附装置的温度不高于150℃。

根据本发明的实施例，在生物质与一级气化剂在一级反应器中进行一级气化反应，生成第一粒径活性生物炭和一级气化产物后，还包括：将第一粒径活性生物炭与第二冷却介质通入第二换热装置，以便在第二换热装置中，第一粒径活性生物炭被第二冷却介质冷却后，生成冷却活性生物炭，使得冷却活性生物炭的温度在第二预定温度范围。

本发明的另一个方面还提供了一种用于实现上述生物质气化方法的生物质气化系统，包括：

一级反应器，用于生物质与一级气化剂在一级反应器中进行一级气化反应后，生成第一粒径活性生物炭和一级气化产物，其中，一级气化产物中包含产品气、焦油和第二粒径活性生物炭，第二粒径小于第一粒径；

二级反应器，用于一级气化产物和二级气化剂在二级反应器中进行二级气化反应，使得一级气化产物中的部分焦油发生裂解，生成二级气化产物，其中，二级气化产物包括产品气和未裂解焦油；

冷却吸附装置，用于未裂解焦油在冷却吸附装置中被第一粒径活性生物炭吸附，得到目标产品气。

根据本发明的实施例，上述生物质气化系统还包括：

第一换热装置，用于二级气化产物被第一冷却介质冷却后，生成冷却二级气化产物，冷却二级气化产物的温度在第一预定温度范围内；

第二换热装置，用于第一粒径活性生物炭被第二冷却介质冷却后，生成冷却活性生物炭，冷却活性生物炭的温度在第二预定温度范围。

根据本发明的实施例，上述生物质气化系统还包括：

高温除尘装置，用于将冷却二级气化产物进行气固分离，以得到粗产品气和气化细渣；

除尘装置，用于将气固产物进行气固分离，得到目标产品气。

根据本发明提供的生物质气化方法及系统，通过一级气化反应，可以生成活性生物炭，无需额外加入活性生物炭，因此降低了生物质气化的成本。通过二级气化反应可以使一级气化产物中的绝大部分焦油有效裂解，再通过活性生物炭吸附二级气化产物中的焦油，可以进一步除去生物质气化产生的焦油，因此通过活性生物炭吸附与热裂解反应相结合，可以显著降低焦油含量，提升生物质气化过程的碳转化率，提高产品气的质量。

附图说明

图1示意性示出了根据本发明一实施例的生物质气化方法的系统流程图；

图2示意性示出了根据本发明另一实施例的生物质气化方法的系统流程图；

图3示意性示出了根据本发明另一实施例的生物质气化方法的系统流程图；

图4示意性示出了根据本发明另一实施例的生物质气化方法的系统流程图；

图5示意性示出了根据本发明另一实施例的生物质气化方法的系统流程图；

图6示意性示出了根据本发明实施例的冷却吸附装置的结构示意图。

附图标记说明：

1 一级反应器

11 炉膛

12 分离器

13 返料器

14 储炭仓

2 二级反应器

3 第一换热装置

4 高温除尘装置

5 冷却吸附装置

51 粗产品气进口

52 气固产物出口

53 第三冷却介质进口

54 第三冷却介质出口

55 冷却活性生物炭进口

6 除尘装置

7 第二换热装置

A 生物质

B 一级气化剂

C 一级气化产物

D 第一粒径活性生物炭

D’ 冷却活性生物炭

E 二级气化剂

F 二级气化产物

F’ 冷却二级气化产物

G 气化细渣

H 粗产品气

I 气固产物

J 吸附焦油后的第一粒径活性生物炭

K 目标产品气

L 入口第一冷却介质

L’ 出口第一冷却介质

M 入口第二冷却介质

M’ 出口第二冷却介质

N 入口第三冷却介质

N’ 出口第三冷却介质

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

以下，将参照附图来描述本发明的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本发明。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。

本发明提供了一种生物质气化装置及方法。在实现本发明的过程中发现，使用活性炭吸附焦油时，需要考虑活性炭成本，而且焦油无法有效利用，能源整体利用效率低下；由于焦油在900℃以上开始发生高效转化，完全转化则需要达到1250℃以上，因此热裂解法所需温度较高，会大幅提升生物质的燃烧份额，增加系统能耗，降低生物质产品气品质；催化裂解法和蒸汽裂解法所使用的催化剂成本较高，并且可能导致积碳失活。

在此基础上，本发明提供了一种生物质气化方法，包括：

将生物质与一级气化剂通入一级反应器，以便生物质与一级气化剂在一级反应器中进行一级气化反应后，生成第一粒径活性生物炭和一级气化产物，其中，一级气化产物中包含产品气、焦油和第二粒径活性生物炭，第二粒径小于第一粒径；

将一级气化产物和二级气化剂通入二级反应器，以便一级气化产物和二级气化剂在二级反应器中进行二级气化反应，使得一级气化产物中的部分焦油发生裂解，生成二级气化产物，其中，二级气化产物包括产品气和未裂解焦油；

将二级气化产物与第一粒径活性生物炭通入冷却吸附装置，以便未裂解焦油在冷却吸附装置中被第一粒径活性生物炭吸附，得到目标产品气。

根据本发明的实施例，生物质进行一级气化反应后可以生成大量活性生物炭，按照粒径不同，可以将上述活性生物炭区分为第一粒径活性生物炭和第二粒径活性生物炭，其中，第二粒径小于第一粒径。

根据本发明的实施例，一级气化产物中可以含有大量第二粒径活性生物炭。第二粒径活性生物炭可以进入二级反应器参与二级气化反应。由于第二粒径活性生物炭的粒径较小，因此具有较好的活性，可以使得焦油在相对较低的气化温度下(950～1100℃)实现高效裂解。

根据本发明的实施例，通过一级反应器中的一级气化反应，可以使生物质发生部分气化，生成第一粒径活性生物炭和一级气化产物。

通过二级反应器中的二级气化反应，可以使一级气化产物中的绝大部分焦油有效裂解，从而显著降低一级气化产物中的焦油含量，生成二级气化产物。

通过将二级气化产物和第一粒径活性生物炭通入冷却吸附装置，可以使得第一粒径活性生物炭吸附二级气化产物中的焦油，进一步除去生物质气化产生的焦油。

根据本发明的实施例，通过一级气化反应，可以生成活性生物炭，无需额外加入活性生物炭，因此降低了生物质气化的成本。通过二级气化反应可以使一级气化产物中的绝大部分焦油有效裂解，再通过活性生物炭吸附二级气化产物中的焦油，可以进一步除去生物质气化产生的焦油，因此通过活性炭吸附与热裂解反应相结合，可以显著降低焦油含量，提升生物质气化过程的碳转化率，提高产品气的质量。

根据本发明的实施例，上述生物质气化方法还包括：

将吸附焦油后的第一粒径活性生物炭返回一级反应器或二级反应器，以便吸附焦油后的第一粒径活性生物炭中的焦油在一级反应器或二级反应器中裂解，得到再生活性生物炭。

根据本发明的实施例，再生活性生物炭可以再次参与生物质气化过程，例如可以是：

一方面，可以将再生活性生物炭和二级气化产物通入冷却吸附装置，吸附二级气化产物中的焦油，并得到吸附焦油后的再生活性生物炭；再将吸附焦油后的再生活性生物炭返回一级反应器或二级反应器，以便吸附焦油后的再生活性生物炭中的焦油在一级反应器或二级反应器中裂解，得到第二次再生的再生活性生物炭。不断重复上述过程，使得再生活性生物炭不断流化、返混，循环参与生物质气化过程，逐渐变微米级粒径的(粒径为一微米至十微米级别)、孔隙结构发达的再生活性生物炭。

另一方面，除第二粒径活性生物炭外，进入二级反应器的一级气化产物中还可以含有大量上述微米级粒径的再生活性生物炭。上述微米级粒径的再生活性生物炭同样具有极好的反应活性，也可以使得焦油在相对较低的温度条件下(950～1100℃)实现高效裂解，进一步避免因更高的气化温度所带来的额外能耗。

根据本发明的实施例，通过使吸附焦油后的活性生物炭不断再生，既可以实现吸附焦油后的活性生物炭的有效利用和无害化处理，又可以促使焦油的裂解和转化，提升系统碳转化率，提高产品气品质，同时可以降低生物质气化的成本。

图1是本发明一实施例的生物质气化方法的系统流程图。以下结合图1，对本发明实施例的生物质气化方法进行详细说明，如图1所示，该生物质方法包括操作1-操作3。

操作1、将生物质A与一级气化剂B通入一级反应器1以进行一级气化反应，使得生物质A发生干燥、热解和部分气化，生成一级气化产物C和第一粒径活性生物炭D，其中，一级气化产物C中包含产品气、焦油和第二粒径活性生物炭。

根据本发明的实施例，一级气化反应的温度为650～850℃；

一级气化反应的当量比为0.1～0.3；

一级气化剂采用以下至少之一：空气、水蒸气、二氧化碳。

根据本发明的实施例，当一级气化反应的温度为650～850℃时，有利于生成活性生物炭，同时可以避免因气化温度过高而导致结焦。

根据本发明的实施例，一级气化剂例如可以是富氧空气与水蒸气的混合、富氧空气与二氧化碳的混合。

操作2、将一级气化产物C和二级气化剂E通入二级反应器2以进行二级气化反应。通过二级气化反应，一级气化产物C中的大部分焦油可以有效裂解，生成二级气化产物F。

根据本发明的实施例，二级气化反应的温度为950～1100℃；

二级气化反应的当量比为0.5～0.7；

二级气化剂采用以下至少之一：空气、纯氧。

根据本发明的实施例，当二级气化反应的温度为950～1100℃时，可以使一级气化产物中的焦油有效裂解。

根据本发明的实施例，二级气化剂例如可以是富氧空气。

根据本发明的实施例，进入二级反应器的一级气化产物中可以含有大量微米级粒径的再生活性生物炭。上述微米级粒径的再生生物炭具有极好的反应活性，可以使得焦油在相对较低的温度条件下(950～1100℃)实现高效裂解。

操作3、将二级气化产物F与第一粒径活性生物炭D通入冷却吸附装置5，以便未裂解焦油在冷却吸附装置5中被第一粒径活性生物炭D吸附，得到目标产品气K。

图2是本发明另一实施例的气化方法的流程图。以下结合图2，对本发明实施例的生物质气化方法进行说明，如图2所示，该方法与图1实施例方法大体相同，不同之处在于：将二级气化产物与活性生物炭通入冷却吸附装置，以便未裂解焦油在冷却吸附装置中被活性生物炭吸附，得到目标产品气包括操作31-操作34。

操作31、将二级气化产物F与第一冷却介质L通入第一换热装置3，以便在第一换热装置3中，二级气化产物F被第一冷却介质冷却后，生成冷却二级气化产物F’，冷却二级气化产物F’的温度在第一预定温度范围内。

根据本发明的实施例，第一预定温度范围可以是400～500℃。由于焦油在较低温度下会析出，通过设定第一预定温度范围为400～500℃，可以避免焦油在第一换热装置析出，造成堵塞。

根据本发明的实施例，第一换热装置可以通过提高第一冷却介质的温度，实现二级气化产物的显热有效回收。

操作32、将冷却二级气化产物F’通入高温除尘装置4进行气固分离，以得到粗产品气H和气化细渣G。

根据本发明的实施例，高温除尘装置的温度可以大于等于400℃，从而避免焦油析出，堵塞管道。

根据本发明的实施例，高温除尘装置例如可以是金属过滤器或陶瓷过滤器。

操作33、将粗产品气H与冷却活性生物炭D’通入冷却吸附装置5，以便粗产品气H中的未裂解焦油在冷却吸附装置5中被冷却活性生物炭D’吸附，得到气固产物I，气固产物I中包括目标产品气K和吸附焦油后的第一粒径活性生物炭J。

根据本发明的实施例，冷却吸附装置的温度不高于150℃，从而可以使焦油在冷却吸附装置中析出，并被冷却活性生物炭吸附。

根据本发明的实施例，焦油在第一换热装置、高温除尘装置中的温度均在400℃以上，因此不会在上述装置中析出。而通过设置冷却吸附装置的温度不高于150℃，可以使焦油在冷却吸附装置中析出，被冷却活性生物炭吸附。因此，通过控制各装置的温度，可以使焦油在特定装置中析出，从而保证焦油可以被有效吸附。

根据本发明的实施例，第一粒径活性生物炭还可以有效吸附粗产品气中的硫化氢、有机酸以及过剩的水蒸气，实现产品气的高效净化，降低产品气的净化成本和净化难度。

根据本发明的实施例，还可以将第三冷却介质N通入冷却吸附装置。

操作34、将气固产物I通入除尘装置6进行气固分离，得到目标产品气K。

根据本发明的实施例，除尘装置例如可以是袋式除尘器。

根据本发明的实施例，还可以将分离出的吸附焦油后的第一粒径活性生物炭通入一级反应器，使得焦油裂解，得到再生生物炭。

根据本发明的实施例，在生物质与一级气化剂在一级反应器中进行一级气化反应，生成第一粒径活性生物炭和一级气化产物后，还可以包括：

将第一粒径活性生物炭D与第二冷却介质M通入第二换热装置7，以便在第二换热装置7中，第一粒径活性生物炭D被第二冷却介质M冷却后，使得冷却活性生物炭D’的温度在第二预定温度范围。

根据本发明的实施例，还可以将粗产品气H与冷却活性生物炭D’通入冷却吸附装置5，以便粗产品气H中的未裂解焦油在冷却吸附装置5中被冷却活性生物炭D’吸附，得到气固产物I。

根据本发明的实施例，第二预定温度范围可以小于等于100℃，例如可以是室温。当吸附温度在100℃以下时，有利于活性生物炭吸附焦油。

图3是本发明另一实施例的生物质气化方法的系统流程图。以下结合图3，对本发明实施例的生物质气化方法进行说明，如图3所示，该方法与图2实施例方法大体相同，不同之处在于：

在将目标产品气K与吸附焦油后的第一粒径活性生物炭J分离后，可以将吸附焦油后的第一粒径活性生物炭J通入二级反应器2，使得焦油裂解，得到再生生物炭。

图4是本发明另一实施例的生物质气化方法的系统流程图。以下结合图4，对本发明实施例的生物质气化方法进行说明，如图4所示，该方法与图2实施例方法大体相同，不同之处在于：

一级反应器可以为循环流化床结构。一级反应器1由炉膛11、分离器12和返料器13组成。炉膛11、分离器12和返料器13两两连通，构成循环回路。其中，炉膛11中下部的密相区设置有生物质A的进料口和吸附焦油后的第一粒径活性生物炭J进口、炉膛11底部设置有一级气化剂B进口；分离器12的顶部设置有一级气化产物C出口；返料器13设置第一粒径活性生物炭D的排炭口。

根据本发明的实施例，对于高灰熔点的生物质，由于其所需的一级气化温度较高，因此一级反应器可以为循环流化床结构。

图5是本发明另一实施例的生物质气化方法的系统流程图。以下结合图5，对本发明实施例的生物质气化方法进行说明，如图5所示，该方法与图4实施例方法大体相同，不同之处在于：

一级反应器还可以为流化床或鼓泡床结构。一级反应器1由炉膛11、分离器12和储炭仓14组成。炉膛11、分离器12和储炭仓14依次连通，不构成循环回路。其中，炉膛11中下部的密相区设置生物质A的进料口和吸附焦油后的第一粒径活性生物炭J进口、底部设置一级气化剂B进口，分离器12的顶部设置一级气化产物C出口，储炭仓14与分离器12底部出口连接，底部设置第一粒径活性生物炭D的排炭口。

根据本发明的实施例，对于低灰熔点的生物质，由于其所需的一级气化温度较低，因此一级反应器可以为流化床或鼓泡床结构。

根据本发明的实施例，冷却吸附装置可以为间壁式换热器。

图6是本发明实施例的冷却吸附装置的结构示意图。

以下结合图6，对本发明实施例的冷却吸附装置进行说明。

如图6所示，该冷却吸附装置5包括粗产品气进口51，气固产物出口52，第三冷却介质进口53，第三冷却介质出口54，冷却活性生物炭进口55。

根据本发明的实施例，粗产品气进口51可以位于冷却吸附装置5的上方，气固产物出口52可以位于冷却吸附装置5的下方，从而可以使粗产品气在冷却吸附装置5内从上向下流动。粗产品气的流动横截面分别大于粗煤气进口51和气固产物出口52的横截面。冷却活性生物炭进口55的数量大于等于2个，并且均匀设置在靠近粗产品气进口51的位置。

根据本发明的实施例，活性生物炭流动方向与粗产品气流动方向存在一个逆流速度分量，并且与粗产品气的流动方向之间的夹角α介于90～180°，以便活性生物炭可以与粗产品气均匀混合。

在本发明的另一方面，还公开了用于实现上述生物质气化方法的生物质气化系统，参考上述图1，如图1所示，该生物质气化系统包括：

一级反应器1，用于生物质A与一级气化剂B在一级反应器1中进行一级气化反应后，生成第一粒径活性生物炭D和一级气化产物C，其中，一级气化产物C中包含产品气、焦油和第二粒径活性生物炭，第二粒径小于第一粒径；二级反应器2，用于一级气化产物C和二级气化剂E在二级反应器2中进行二级气化反应，使得一级气化产物C中的部分焦油发生裂解，生成二级气化产物F，其中，二级气化产物F包括产品气和未裂解焦油；

冷却吸附装置5，用于未裂解焦油在冷却吸附装置5中被第一粒径活性生物炭D吸附，得到目标产品气K。

根据本发明的实施例，一级反应器的中下部设置有生物质的进料口，底部设置一级气化剂进口，中下部设置有吸附焦油后的第一粒径活性生物炭进口、顶部设置有一级气化产物出口，中下部设置有第一粒径活性生物炭的排炭口。

根据本发明的实施例，二级反应器为气流床结构，设置有一级气化产物进口、二级气化剂进口和二级气化产物出口，用于实现一级气化产物与二级气化剂E在950～1100℃的高温气化反应。

根据本发明的实施例，二级反应器还可以设置有吸附焦油后的第一粒径活性生物炭进口，用于将活性生物炭吸附的焦油裂解，同时使这部分活性生物炭重新参与气化反应。

根据本发明的实施例，冷却吸附装置设置有粗产品气进口、冷却活性生物炭进口和气固产物出口，以及第三冷却介质进口和第三冷却介质出口，用于均匀混合粗产品气与冷却活性生物炭，同时将上述混合物由大于400℃冷却至不高于150℃。

根据本发明的实施例，参考上述图2，如图2所示，上述生物质气化系统还包括：

第一换热装置3，用于二级气化产物F被第一冷却介质L冷却后，生成冷却二级气化产物F’，冷却二级气化产物F’的温度在第一预定温度范围内；

第二换热装置7，用于第一粒径活性生物炭D被第二冷却介质M冷却后，生成冷却活性生物炭D’，使得冷却活性生物炭D’的温度在第二预定温度范围。

根据本发明的实施例，第一换热装置设置有二级气化产物进口和冷却二级气化产物出口，以及第一冷却介质进口和第一冷却介质出口，用于冷却二级气化产物，将其温度由950～1100℃冷却至400～500℃，进行余热回收。

根据本发明的实施例，第二换热装置设置有第一粒径活性生物炭进口和冷却活性生物炭出口，以及第二冷却介质进口和第二冷却介质出口，用于将活性生物炭由650～850℃冷却至室温。

根据本发明的实施例，上述生物质气化系统还包括：

高温除尘装置4，用于将冷却二级气化产物F’通入高温除尘装置4进行气固分离，以得到粗产品气H和气化细渣G；

除尘装置6，用于将气固产物I进行气固分离，得到目标产品气K。

根据本发明的实施例，高温除尘装置为金属或陶瓷过滤器，设置有冷却二级气化产物进口和粗产品气出口，用于实现在400℃以上的条件下对冷却二级气化产物进行气固分离。

根据本发明的实施例，冷却吸附装置设置粗产品气进口、冷却活性生物炭进口和吸附处理后气固产物出口，以及第三冷却介质进口和第三冷却介质出口，用于均匀混合粗产品气与冷却活性生物炭，同时将上述混合物的温度由400℃以上冷却至不高于150℃。

以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生物质气化方法，包括：

将生物质与一级气化剂通入一级反应器，以便所述生物质与所述一级气化剂在所述一级反应器中进行一级气化反应后，生成第一粒径活性生物炭和一级气化产物，其中，所述一级气化产物中包含产品气、焦油和第二粒径活性生物炭，所述第二粒径小于所述第一粒径；

将所述一级气化产物和二级气化剂通入二级反应器，以便所述一级气化产物和所述二级气化剂在所述二级反应器中进行二级气化反应，使得所述一级气化产物中的部分焦油发生裂解，生成二级气化产物，其中，所述二级气化产物包括产品气和未裂解焦油；

将所述二级气化产物与所述第一粒径活性生物炭通入冷却吸附装置，以便所述未裂解焦油在所述冷却吸附装置中被第一粒径活性生物炭吸附，得到目标产品气。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

将吸附焦油后的第一粒径活性生物炭返回所述一级反应器或所述二级反应器，以便吸附焦油后的第一粒径活性生物炭中的焦油在所述一级反应器或所述二级反应器中裂解，得到再生活性生物炭。

3.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述一级气化反应的温度为650～850℃；

所述一级气化反应的当量比为0.1～0.3；

所述一级气化剂采用以下至少之一：空气、水蒸气、二氧化碳。

4.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述二级气化反应的温度为950～1100℃；

所述二级气化反应的当量比为0.5～0.7；

所述二级气化剂采用以下至少之一：空气、纯氧。

5.根据权利要求1所述的方法，将所述二级气化产物与所述第一粒径活性生物炭通入冷却吸附装置，以便所述未裂解焦油在所述冷却吸附装置中被第一粒径活性生物炭吸附，得到目标产品气，包括：

将所述二级气化产物与第一冷却介质通入第一换热装置，以便在所述第一换热装置中，所述二级气化产物被第一冷却介质冷却后，生成冷却二级气化产物，所述冷却二级气化产物的温度在第一预定温度范围内。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括：

将所述冷却二级气化产物通入高温除尘装置进行气固分离，以得到粗产品气和气化细渣；

将所述粗产品气与所述第一粒径活性生物炭通入冷却吸附装置，以便所述粗产品气中的未裂解焦油在所述冷却吸附装置中被第一粒径活性生物炭吸附，得到气固产物，所述气固产物中包括目标产品气和吸附焦油后的第一粒径活性生物炭；

将所述气固产物通入除尘装置进行气固分离，以得到所述目标产品气；

其中，所述高温除尘装置的温度大于等于400℃；

所述冷却吸附装置的温度不高于150℃。

7.根据权利要求1所述的方法，在所述生物质与所述一级气化剂在所述一级反应器中进行一级气化反应，生成第一粒径活性生物炭和一级气化产物后，还包括：

将所述第一粒径活性生物炭与第二冷却介质通入第二换热装置，以便在所述第二换热装置中，所述第一粒径活性生物炭被所述第二冷却介质冷却后，生成冷却活性生物炭，使得所述冷却活性生物炭的温度在第二预定温度范围。

8.一种用于实现权利要求1-7任一项所述的生物质气化方法的生物质气化系统，包括：

一级反应器，用于生物质与一级气化剂在所述一级反应器中进行一级气化反应后，生成第一粒径活性生物炭和一级气化产物，其中，一级气化产物中包含产品气、焦油和第二粒径活性生物炭，所述第二粒径小于所述第一粒径；

二级反应器，用于一级气化产物和二级气化剂在所述二级反应器中进行二级气化反应，使得一级气化产物中的部分焦油发生裂解，生成二级气化产物，其中，二级气化产物包括产品气和未裂解焦油；

冷却吸附装置，用于未裂解焦油在所述冷却吸附装置中被第一粒径活性生物炭吸附，得到目标产品气。

9.如权利要求8所述的系统，还包括：

第一换热装置，用于二级气化产物被第一冷却介质冷却后，生成冷却二级气化产物，所述冷却二级气化产物的温度在第一预定温度范围内；

第二换热装置，用于所述第一粒径活性生物炭被所述第二冷却介质冷却后，生成冷却活性生物炭，所述冷却活性生物炭的温度在第二预定温度范围。

10.如权利要求8所述的系统，还包括：

高温除尘装置，用于将所述冷却二级气化产物进行气固分离，以得到粗产品气和气化细渣；

除尘装置，用于将所述气固产物进行气固分离，得到所述目标产品气。