工业炉与生物质气化系统一体化技术方案

本发明专利技术披露了一种工业炉和生物质气化系统的一体化装置和操作所述系统的方法。从工业炉诸如玻璃熔炉或用于有色金属的熔炼炉排出的含有高浓度CO2和水的热烟道气作为促进生物质热解的热源和/或作为产生合成气的气化剂被引入到生物质气化系统中。所产生的合成气在被引入到该工业炉之前与固体燃料诸如石油焦混合，以促进石油焦的点燃和燃烧。该工业炉的总体CO2、NOx和SOx排放量减少，并且该工业炉的寿命增加。

Integration of industrial furnace with biomass gasification system

The invention discloses an integrated device for an industrial furnace and a biomass gasification system and a method for operating the system. Hot smoke containing high concentration of CO2 and water from a furnace such as a glass furnace such as a glass furnace or a smelting furnace for nonferrous metals is introduced into a biomass gasification system as a source of heat for promoting biomass pyrolysis and / or as a gasification agent for producing syngas. The syngas generated is mixed with solid fuel such as petroleum coke before being introduced into the industrial furnace to promote the ignition and combustion of petroleum coke. The total CO2, NOx and SOx emissions of the industrial furnace are reduced, and the life of the industrial furnace is increased.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】工业炉与生物质气化系统一体化
本披露涉及一种包括工业炉和生物质气化系统的一体化装置以及操作所述装置的方法。
技术介绍
生物质是来自存活的或最近存活的生物体的可再生能源，包括植物性物质和动物粪便。化石燃料的枯竭、可能引起全球变暖的二氧化碳排放和空气污染物诸如NOx和SOx的产生是亟待解决的一些环境挑战。包括植被、人类和动物的粪便的生物质是一种可再生且可持续的能源。与化石燃料相比，生物质能具有显著的环境效益，包括CO2和其他空气污染物的小净排放量。生物质的一个有前景的应用是通过气化过程产生合成气。合成气可作为燃烧过程的燃料和原料化学品。然而，能量密度低、季节性特征、难以收集、运输和维持供应的特性限制了工业规模的生物质利用。石油焦炭(石油焦)由于其挥发物含量低，硫和氮含量高，从而导致不良的排放特征，是一种具有挑战性的燃料。然而，石油焦价格低廉并且从高硫原料生产石油焦的产量增加给予了使用石油焦供热强有力的经济刺激。石油焦已被广泛应用于商业炉(诸如玻璃熔炉)，特别是在中国。US8,100,991B2披露了一种生物质气化装置，该装置包括外部加热的回转窑热裂解单元，该热裂解单元间接加热并热裂解生物质材料以从生物质材料产生含有焦油的热解气和炭，以及气化单元，该气化单元接收来自热裂解单元的含有焦油的热解气和炭，并且热裂解热解气中的焦油组分，并通过引入其中的氧化气体使该炭气化。来自气化炉的热合成气被用于加热生物质材料。US8,100,992B2描述了一种生物质热化学气化装置，该装置能够产生高温燃料气体，而不使用任何其他化石燃料作为热源。一次气化反应室位于该气化装置的内部，将在高温燃烧装置内产生的燃烧气体引入该气化装置内，并加热该一次气化反应室的外壁。因此，生物质被转化为清洁且高质量的燃料气体，该燃料气体可用作甲醇合成的燃料气体。US8,528,490B1揭示了一种用于从生物质材料中高效地提取热能的生物质气化系统。该生物质气化系统包括一次燃烧室以及位于该一次燃烧室内的用于在气化过程中支撑生物质的旋转炉排。US7,185,595B2披露了一种使用空气将燃料运送到燃烧区并提供氧化剂源的石油焦炭的燃烧过程。增强的燃烧利用引入到或接近一次风、二次风、三次风、四次风或燃尽风的氧气来实现燃料的一次燃烧。氧气支持的空气-石油焦炭燃烧过程中的石油焦炭燃料可用于重新向电站锅炉提供动力。GB2,143,939B描述了一种在具有密集的内部再循环区的燃烧器火焰中燃烧石油焦炭粉尘的方法。将石油焦炭粉尘供应到密集的再循环区的区域，该区域为待燃烧的石油焦粉尘提供了点燃能量。
技术实现思路
本专利技术的目的是在生物质气化系统中实现节能，并减少化石燃料的消耗。炉内的燃烧过程产生含有高浓度CO2和H2O的烟道气，该烟道气具有非常高的温度。该高温烟道气可在生物质气化系统中用作热源，以改善生物质的热解和气化。该炉使用诸如石油焦炭(石油焦)等化石燃料作为燃料，并且通过共混合成气(含有CO和H2)，可以减少化石燃料的消耗，该合成气通过生物质与石油焦的气化产生，以确保迅速点燃以及石油焦在炉内的稳定且完全的燃烧。这样，可以减少某一燃烧过程所需的石油焦的体积，这导致炉内的SOx浓度降低，从而延长炉的使用寿命。本专利技术的另一个目的是减少工业炉燃烧固体燃料(如石油焦)的CO2排放量。此类炉的实例包括玻璃熔炉和有色金属熔炼炉，这些炉产生含有高浓度CO2和H2O的烟道气，该烟道气具有非常高的温度。部分烟道气作为提供热源的热解剂或气化剂之一或两者被引入到生物质气化系统中，从而减少至环境的CO2排放。在一个方面，本专利技术披露了一种一体化装置，该一体化装置包括包含热解单元和气化炉单元的生物质气化系统、工业炉、将从该工业炉排出的含有CO2和H2O的烟道气流进给到该生物质气化系统中的导管、以及将在该生物质气化系统中产生的合成气流进给到该工业炉中的导管，其中烟道气流被引入到生物质气化系统的热解单元和气化炉单元中的一者或两者中。在另一方面，本专利技术披露了一种操作上述装置的一体化方法。将生物质气化系统与工业炉一体化的方法包括将从该工业炉排出的含有CO2和H2O的烟道气流进给到生物质气化系统的热解单元和气化炉单元中的一者或两者中；并将在该生物质气化系统中产生的合成气流作为燃料进给到该工业炉中。附图说明参考以下附图，通过以举例的方式并且不意味着任何限制给出的以下说明，本专利技术的其他特征和优点将变得显而易见，在附图中：图1是工业炉的燃烧器的示意图。图2是工业炉与生物质气化系统的一体化装置的示意图。具体实施方式现在将详细参考本专利技术的各种实施例，这些实施例的一个或多个实例在下文进行阐述。通过解释本专利技术，而不是限制本专利技术的方式提供每个实施例。实际上，对于本领域的技术人员来说显而易见的是，在不脱离本专利技术的范围或精神的情况下，可以在本专利技术中进行各种修改和改变。例如，示出或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例中，以得到又另外的实施例。气化是一种将有机或基于化石燃料的含碳材料转化为一氧化碳、氢气和二氧化碳的过程。这是通过使材料在高温(>700℃)下与受控量的氧气和/或蒸汽反应(无需燃烧)而实现的。所得的气体混合物称为合成气(来自合成气体或合成的气体)或发生炉煤气，并且本身是一种燃料。实质上，有限量的氧气或空气被引入到反应器中以允许一些有机材料“燃烧”以产生二氧化碳和能量，这驱动了将另外的有机材料转化为氢气和额外的二氧化碳的第二反应。当形成的一氧化碳和来自有机材料的残余水反应形成甲烷和过量的二氧化碳(4CO+2H2O→CH4+3CO2)时，会发生进一步的反应。该第三反应在增加反应气体和有机材料的停留时间、以及热量和压力的反应器中更大量发生。催化剂在更复杂的反应器中使用，以提高反应速率，从而使系统更接近反应平衡持续一段固定的停留时间。目前有若干种类型的气化炉可用于商业用途：逆流固定床(“向上通风”)、流化床、气流床、顺流固定床(“向下通风”)等等。逆流固定床是含碳燃料(例如，煤或生物质)的固定床，气化剂(蒸汽、氧气和/或空气)通过该固定床以逆流配置流动。灰烬在干燥条件下被除去或作为炉渣。在流化床气化炉中，燃料在氧气和蒸汽或空气中被流化。灰烬被干燥去除或作为去流化的重结块。干燥灰烬气化炉中的温度相对较低，所以燃料必须是高度反应性的；低品位煤是特别适合的。在气流床气化炉中，利用氧气(不常见的情况下为：空气)气化干燥的粉末状固体、雾化的液体燃料或燃料浆料。气化反应发生在密集的非常细小的颗粒云中。大部分的煤都适用于这种类型的气化炉，因为它的操作温度高，并且因为煤颗粒彼此很好地分离开来。顺流固定床(“向下通风”)气化炉，气化剂气体通过该顺流固定床气化炉与燃料以顺流配置流动(向下，因此称为“向下通风气化炉”)。需要通过燃烧少量燃料或从外部热源向床的上部添加热量。所产生的气体在高温下离开气化炉，并且该热量的大部分通常被转移到床顶部加入的气化剂中，从而产生与逆流类型同一水平的能效。本专利技术中合适的生物质气化炉可以是固定床、流化床或气流床类型。此类生物质气化炉的实例可以是在US8,100,991B2或CN100595128C中所披露的那些，这两个文献以引用方式并入本文。生物质气化是一种对可再生能源进行增值的环保方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一体化装置，该一体化装置包括包含热解单元和气化炉单元的生物质气化系统、工业炉、将从该工业炉排出的含有CO2和H2O的烟道气流进给到该生物质气化系统中的导管、将在该生物质气化系统中产生的合成气流进给到该工业炉中的导管、将氧气或富氧空气流作为气化剂进给到该气化炉单元中的导管，其中，该烟道气流被引入到该生物质气化系统的该热解单元和该气化炉单元中的任一者或两者中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.24 CN PCT/CN2015/0905341.一种一体化装置，该一体化装置包括包含热解单元和气化炉单元的生物质气化系统、工业炉、将从该工业炉排出的含有CO2和H2O的烟道气流进给到该生物质气化系统中的导管、将在该生物质气化系统中产生的合成气流进给到该工业炉中的导管、将氧气或富氧空气流作为气化剂进给到该气化炉单元中的导管，其中，该烟道气流被引入到该生物质气化系统的该热解单元和该气化炉单元中的任一者或两者中。2.如权利要求1所述的一体化装置，其中，该烟道气流在穿过该生物质气化系统的该热解单元之后进入该气化炉单元。3.如权利要求1所述的一体化装置，其中，该气化炉单元选自固定床、气流床或流化气化炉。4.如权利要求3所述的一体化装置，其中，在该生物质气化系统中产生的合成气流在被引入到该工业炉之前处于等于或大于2巴的压力。5.如权利要求1所述的一体化装置，其中，该工业炉选自玻璃熔炉或用于有色金属的熔炼炉。6.如权利要求5所述的一体化装置，其中，该工业炉的原...

【专利技术属性】
技术研发人员：瑞米·特斯瓦，黄飚，许慎启，魏波，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR