一种生物质焦气化制备合成气的系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种生物质焦气化制备合成气的系统。在该系统中，生物质焦在气化反应器中在载氧体颗粒和水蒸气的联合作用下发生气化反应，生成以氢气和一氧化碳为主要组分的粗合成气和释氧后的载氧体颗粒，粗合成气经过二级分离设备去除粗合成气中的水蒸气和灰分，形成合成气，释氧后的载氧体颗粒与含氧气体在氧化反应器中进行氧化反应，生成被氧化的载氧体颗粒，被氧化后的载氧体颗粒送入气化反应器再次使用。由此载氧体颗粒在气化反应器和氧化反应器之间循环，实现连续气化。这种气化过程成本低、能耗低。并且，因合成气中无氮气，所以生成的合成气中可燃气体浓度高、合成气热值高。

A system of biomass coke gasification for synthesis of synthetic gas

The utility model relates to a system for preparing synthetic gas from biomass coke gasification. In this system, the biomass gasification reactor in the oxygen carrier particles and water vapor under the combined effect of gasification reaction, to generate hydrogen and carbon monoxide as the main component of the crude synthesis gas and oxygen release after the oxygen carrier particles, the crude synthesis gas by two stage separation equipment of steam and ash removal the crude synthesis gas, syngas formation, release oxygen carrier particles after oxygen and oxygen-containing gas oxidation reaction in the oxidation reactor, generating oxygen carrier particles by oxidation, oxygen carrier particles after oxidation into the gasification reactor used again. The oxygen carrier particles circulate between the gasification reactor and the oxidation reactor to achieve continuous gasification. This gasification process is low in cost and low in energy consumption. Moreover, because of no nitrogen in the syngas, the combustible gas in the synthetic gas is high and the calorific value of synthetic gas is high.

【技术实现步骤摘要】
一种生物质焦气化制备合成气的系统
本技术涉及一种生物质焦气化制备合成气的系统。
技术介绍
生物质能作为可再生资源，产量巨大，据统计，我国每年约产生6.87亿吨生物质资源(热值约合3.4亿吨标准煤)。与化石燃料相比，生物质硫含量和灰分含量较低，若其代替化石燃料会有效减少二氧化硫和氮氧化物带来的环境污染。另外，因为生物质是唯一的可再生碳源，因此可以固化空气中的二氧化碳，不额外排放二氧化碳。生物质的热化学转化变化合成气的过程包含两个阶段：生物质热解和生物质焦气化，生物质焦气化是通过热化学反应将生物质转化为气体燃料的过程，气化所得的气体产物主要是氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳和其他的烃类。目前，生物质气化所用的气化剂通常为纯氧，其气化效果好、产生的可燃气体浓度高、产气热值高。但是现有制氧技术存在制氧能耗高，成本高的问题，这将大大降低其经济性。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本技术的目的在于提供一种既能获得可燃气体浓度高、热值高的产气，又能降低成本和能耗的生物质焦气化制备合成气的系统。(二)技术方案为了达到上述目的，本技术采用的主要技术方案包括：本技术提供一种生物质焦气化制备合成气的系统，包括气化反应器、一级分离设备、二级分离设备和氧化反应器；气化反应器具有载氧体入口、水蒸气入口、生物质焦入口和混合物出口；一级分离设备具有混合物入口、载氧体出口和粗合成气出口，混合物入口与气化反应器的混合物出口连通；二级分离设备具有粗合成气入口和合成气出口，粗合成气入口与一级分离设备的粗合成气出口连通；氧化反应器具有如下构造：氧化反应器具有载氧体入口、含氧气体入口、载氧体出口和贫氧气体出口，氧化反应器的载氧体入口与一级分离设备的载氧体出口连通，氧化反应器的载氧体出口与气化反应器的载氧体入口连通；或者氧化反应器具有载氧体入口、含氧气体入口、气固混合物出口，氧化反应器的载氧体入口与一级分离设备的载氧体出口连通，氧化反应器的气固混合物出口与一分离器的气固混合物入口连通，分离器的载氧体出口与气化反应器的载氧体入口连通，分离器还具有贫氧气体出口。根据本技术，二级分离设备包括旋风分离器和冷凝器；旋风分离器具有粗合成气入口、粗合成气出口和灰分出口，旋风分离器的粗合成气入口作为二级分离设备的粗合成气入口；冷凝器具有粗合成气入口、冷凝介质入口、冷凝介质出口、液态水出口和合成气出口，冷凝器的粗合成气入口与旋风分离器的粗合成气出口连通，冷凝器的合成气出口分别作为二级分离设备的合成气出口。根据本技术，二级分离设备包括冷凝器和除尘器：冷凝器具有粗合成气入口、粗合成气出口、冷凝介质入口、冷凝介质出口和液态水出口，冷凝器的粗合成气入口作为二级分离设备的粗合成气入口；除尘器具有与冷凝器的粗合成气出口连通的粗合成气入口，还具有合成气出口，除尘器的合成气出口作为二级分离设备的合成气出口。根据本技术，除尘器为布袋除尘器。根据本技术，还包括：换热器，换热器具有供热气体入口、废气出口、连通在供热气体入口和废气出口之间的第一流体通道、液态水入口、水蒸气出口、连通在液态水入口和水蒸气出口之间的第二流体通道，第一流体通道和第二流体通道之间能够进行热交换，液态水入口与冷凝器的液态水出口连通，水蒸气出口与气化反应器的水蒸气入口连通，其中，在设置分离器的情况下，供热气体入口与分离器的贫氧气体出口连通，在氧化反应器的载氧体出口与气化反应器的载氧体入口连通而不经过分离器的情况下，供热气体入口与氧化反应器的贫氧气体出口连通。根据本技术，还包括：蒸汽管网，蒸汽管网可选择地与换热器连通，并且蒸汽管网可选择地与气化反应器连通。根据本技术，气化反应器的水蒸气入口与换热器的水蒸气出口通过第一管线连通，蒸汽管网通过第二管线与第一管线连通，在第二管线上设有控制阀，控制阀至少能够在使第二管线沿从第一管线朝向蒸汽管网的方向单向导通的储存状态和使第二管线沿从蒸汽管网朝向第一管线的方向单向导通的释放状态之间切换。根据本技术，还包括：与换热器的供热气体入口连通的供热管线，其中，在设置分离器的情况下，供热管线与换热器的供热气体入口和分离器的贫氧气体出口之间连接的管线连通或者二者并联连接至换热器的供热气体入口；其中，在氧化反应器的载氧体出口与气化反应器的载氧体入口连通而不经过分离器的情况下，供热管线与换热器的供热气体入口和氧化反应器的贫氧气体出口之间连接的管线连通或者二者并联连接至换热器的供热气体入口。根据本技术，冷凝器的冷凝介质出口与氧化反应器的含氧气体入口连通。根据本技术，气化反应器为流化床气化反应器，其水蒸气入口设于其底端，其生物质焦入口和混合物出口设于其顶端，其载氧体入口设于其底部侧壁上；一级分离设备为旋风分离器，其混合物入口设于其侧壁上，其粗合成气出口设于其顶部，其载氧体出口设于其底部；二级分离设备的旋风分离器中，其粗合成气入口和粗合成气出口设于其侧壁上，其灰分出口设于其底部；氧化反应器为移动床氧化反应器，其载氧体入口设于其顶部，其含氧气体入口设于其底部，其贫氧气体出口设于其上部侧壁，其载氧体出口设于其下部侧壁，氧化反应器的载氧体出口的位置高于气化反应器的载氧体入口的位置，二者之间通过倾斜直管连通。根据本技术，还包括：螺旋给料机，螺旋给料机的出料口与气化反应器的生物质焦入口连通。根据本技术，还包括：储气装置，储气装置与二级分离设备的合成气出口连通。根据本技术，还包括：灰斗，灰斗与旋风分离器的灰分出口连通。(三)有益效果本技术的有益效果是：本技术提供的生物质焦气化制备合成气的系统中，生物质焦在气化反应器中在载氧体颗粒和水蒸气的联合作用下发生气化反应，生成以氢气和一氧化碳为主要组分的粗合成气，其中带有灰分和水蒸气，粗合成气混杂释氧后的载氧体颗粒离开气化反应器后经过一级分离设备分离并分别送入二级分离设备和氧化反应器；粗合成气经过二级分离设备去除其中的水蒸气和灰分，形成合成气；释氧后的载氧体颗粒与含氧气体在氧化反应器中进行氧化反应，生成重新被氧化的载氧体颗粒和贫氧气体，重新被氧化后的载氧体颗粒送入气化反应器再次使用。由此，利用载氧体颗粒与水蒸气的联合作用在气化反应器中使生物质焦发生气化反应，载氧体颗粒失氧后再在氧化反应器中与含氧气体反应，实现氧化再生，由此载氧体颗粒在气化反应器和氧化反应器之间循环，实现连续气化。这种气化过程成本低、能耗低。并且，因合成气中无氮气，所以生成的合成气中可燃气体浓度高、合成气热值高。附图说明图1为具体实施方式提供的生物质焦气化制备合成气的系统的结构示意图。【附图标记】1：气化反应器；2：倾斜直管；3：氧化反应器；4：一级分离设备；5：旋风分离器；6：冷凝器；7：储气装置；8：灰斗；9：螺旋给料机；10：控制阀；11：第二管线；12：蒸汽管网；13：换热器；14：第一管线；15：供热管线。具体实施方式为了更好的解释本技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本技术作详细描述。其中，本文所涉及的“上”、“下”等方位术语，以图1中示出的定向为参考。实施例一参照图1，本实施例提供一种生物质焦气化制备合成气的系统，该系统包括气化反应器1、一级分离设备4、二级分离设备、氧化反应器3、换热器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质焦气化制备合成气的系统，其特征在于，包括气化反应器(1)、一级分离设备(4)、二级分离设备和氧化反应器(3)；所述气化反应器(1)具有载氧体入口、水蒸气入口、生物质焦入口和混合物出口；所述一级分离设备(4)具有混合物入口、载氧体出口和粗合成气出口，所述混合物入口与所述气化反应器(1)的混合物出口连通；所述二级分离设备具有粗合成气入口和合成气出口，所述粗合成气入口与所述一级分离设备(4)的粗合成气出口连通；所述氧化反应器具有如下构造：所述氧化反应器(3)具有载氧体入口、含氧气体入口、载氧体出口和贫氧气体出口，所述氧化反应器(3)的载氧体入口与所述一级分离设备(4)的载氧体出口连通，所述氧化反应器(3)的载氧体出口与所述气化反应器(1)的载氧体入口连通；或者所述氧化反应器(3)具有载氧体入口、含氧气体入口、气固混合物出口，所述氧化反应器(3)的载氧体入口与所述一级分离设备(4)的载氧体出口连通，所述氧化反应器(3)的气固混合物出口与一分离器的气固混合物入口连通，所述分离器的载氧体出口与所述气化反应器(1)的载氧体入口连通，所述分离器还具有贫氧气体出口。

【技术特征摘要】
1.一种生物质焦气化制备合成气的系统，其特征在于，包括气化反应器(1)、一级分离设备(4)、二级分离设备和氧化反应器(3)；所述气化反应器(1)具有载氧体入口、水蒸气入口、生物质焦入口和混合物出口；所述一级分离设备(4)具有混合物入口、载氧体出口和粗合成气出口，所述混合物入口与所述气化反应器(1)的混合物出口连通；所述二级分离设备具有粗合成气入口和合成气出口，所述粗合成气入口与所述一级分离设备(4)的粗合成气出口连通；所述氧化反应器具有如下构造：所述氧化反应器(3)具有载氧体入口、含氧气体入口、载氧体出口和贫氧气体出口，所述氧化反应器(3)的载氧体入口与所述一级分离设备(4)的载氧体出口连通，所述氧化反应器(3)的载氧体出口与所述气化反应器(1)的载氧体入口连通；或者所述氧化反应器(3)具有载氧体入口、含氧气体入口、气固混合物出口，所述氧化反应器(3)的载氧体入口与所述一级分离设备(4)的载氧体出口连通，所述氧化反应器(3)的气固混合物出口与一分离器的气固混合物入口连通，所述分离器的载氧体出口与所述气化反应器(1)的载氧体入口连通，所述分离器还具有贫氧气体出口。2.根据权利要求1所述的生物质焦气化制备合成气的系统，其特征在于，所述二级分离设备包括旋风分离器(5)和冷凝器(6)；所述旋风分离器(5)具有粗合成气入口、粗合成气出口和灰分出口，所述旋风分离器(5)的粗合成气入口作为所述二级分离设备的粗合成气入口；所述冷凝器(6)具有粗合成气入口、冷凝介质入口、冷凝介质出口、液态水出口和合成气出口，所述冷凝器(6)的粗合成气入口与所述旋风分离器(5)的粗合成气出口连通，所述冷凝器(6)的合成气出口作为所述二级分离设备的合成气出口。3.根据权利要求1所述的生物质焦气化制备合成气的系统，其特征在于，所述二级分离设备包括冷凝器和除尘器：所述冷凝器具有粗合成气入口、粗合成气出口、冷凝介质入口、冷凝介质出口和液态水出口，所述冷凝器的粗合成气入口作为所述二级分离设备的粗合成气入口；所述除尘器具有与所述冷凝器的粗合成气出口连通的粗合成气入口，还具有合成气出口，所述除尘器的合成气出口作为所述二级分离设备的合成气出口。4.根据权利要求3所述的生物质焦气化制备合成气的系统，其特征在于，所述除尘器为布袋除尘器。5.根据权利要求2或3所述的生物质焦气化制备合成气的系统，其特征在于，还包括：换热器(13)，所述换热器(13)具有供热气体入口、废气出口、连通在所述供热气体入口和所述废气出口之间的第一流体通道、液态水入口、水蒸气出口、连通在所述液态水入口和所述水蒸气出口之间的第二流体通道，所述第一流体通道和所述第二流体通道之间能够进行热交换，所述液态水入口与所述冷凝器的液态水出口连通，所述水蒸气出口与所述气化反应器(1)的水蒸气入口连通；其中，在设置分离器的情况下，所述供热气体入口与所述分离器的贫氧气体出口连通，在所述氧化反应器的载氧体出口与所述气化反应器的载氧体入口连通而不经过分离器的情况下，所述供热气体入口与所述氧化反应器...

【专利技术属性】
技术研发人员：王坤，苏允泓，张可牧，王鸿洁，魏佳，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：新型
国别省市：辽宁,21