生物质的热解气化与工业炉的一体化装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种生物质的热解气化与工业炉的一体化装置，该一体化装置包括生物质的预热和干燥系统、热解系统、气化炉和工业炉，通过热解系统、气化炉和全氧燃烧工业炉的联用，达到减少化石燃料的消耗的目的。工业炉内的燃烧过程产生含有高浓度二氧化碳和水蒸气的高温烟气，这部分高温烟气可以作为生物质气化炉中的热源，改善生物质的热解和气化的能源利用效率。

【技术实现步骤摘要】
生物质的热解气化与工业炉的一体化装置
本技术属于利用生物质制造合成气的
，涉及一种生物质的热解气化与工业炉的一体化装置。
技术介绍
目前，工业炉的燃料种类主要有重油、石油焦粉和天然气等，这些燃料都属于不可再生能源，且会带来环境污染问题，因此开发可再生能源已成为人类的共识。日常生产生活中产生的废弃物平均每年超过一千万吨，每一千万吨的废弃物包括约400万吨的动物粪便、100万吨的农业废弃物、200万吨市政垃圾等。这些废弃物中的生物质是植物通过光合作用生成的有机物质，分布广泛，可利用量大且更为清洁，具有化石二氧化碳零排放的特征，是重要的可再生能源。通过热解或气化等方法，可以将生物质转变为清洁的气体或液体燃料，具有替代化石能源的潜力。生物质气化技术是应用比较广泛的一种技术，是将生物质原料与气化剂(空气、氧气、水蒸气、二氧化碳等)在高温下发生化学反应，将固态的生物质原料转变为由碳、氢、氧等元素组成的混合气体的过程，这些混合气体也被称为合成气。另一方面，全氧燃烧在工业炉上的应用已经非常广泛，典型的应用是在一些有高温要求的玻璃窑炉和有色金属熔炼炉中。玻璃窑炉的燃烧温度是所有工业炉中相对较高的，其产生的高温烟气温度大约为1450℃，而且，全氧燃烧的高温烟气中含有大量的二氧化碳和水蒸气。因此人们就想到是否能够将上述全氧燃烧工业炉产生的高温烟气和显热应用在生物质的气化过程中，将高温烟气中高浓度的二氧化碳和水蒸气进一步转化为一氧化碳和氢气，这不仅提高了生物质热解产物和高温烟气的能源品质，也是一种废弃物资源化利用的新途径。
技术实现思路
本专利的目的是通过热解系统、气化炉和全氧燃烧工业炉的联用，达到减少化石燃料的消耗的目的。工业炉内的燃烧过程产生含有高浓度二氧化碳和水蒸气的高温烟气，这部分高温烟气可以作为生物质气化炉中的热源，改善生物质的热解和气化的能源利用效率。为了实现上述技术目的，本技术公开了一种生物质的热解气化与工业炉的一体化装置，该一体化装置包括生物质的预热和干燥系统、热解系统、气化炉和工业炉，该预热和干燥系统将生物质破碎至粒径在1mm至6mm范围内，并干燥至水分比例低于20wt％；该热解系统对所述生物质进行热解，产生热解焦和热解气，热解的温度范围在450℃至750℃；该气化炉用于回收来自工业炉的高温烟气，对来自热解系统的热解焦进行气化，得到合成气；该工业炉为全氧燃烧炉，用于排出含有二氧化碳和水蒸气的高温烟气，为热解系统和/或气化炉提供热量，其中，高温烟气总流量的20％至30％循环进入气化炉；并且气化炉产生的合成气和热解系统产生的热解气，输送至工业炉作为燃料。进一步地，热解系统的热解温度范围在550℃至650℃。进一步地，所述热解系统为一回转窑，回转窑外部有一烟气夹层，内部均匀分布有烟气列管。进一步地，所述热解焦从气化炉的顶部加入，合成气从气化炉的底部排出。进一步地，所述气化炉选自固定床、气流床或流化床气化炉。进一步地，所述工业炉为玻璃熔炉或者有色金属冶炼炉。进一步地，所述气化炉得到的合成气在引入工业炉之前具有大于等于2bar的压力。进一步地，所述热解系统产生的热解气和气化炉产生合成气组成生物质混合燃气，所述生物质混合燃气经过旋风除尘、水洗、气液分离后输送至工业炉。进一步地，还设置有一测量所述生物质混合燃气的组分传感器、温度传感器和压力传感器。进一步地，工业炉内配置有多燃料燃烧器。与现有技术相比较，本技术所提供的技术方案具有以下优点：将生物质的热解技术、焦炭气化技术及混合燃气热值调控技术应用于工业炉的全氧燃烧系统，不仅为目前工业炉系统节约一次能源的消耗，减少温室气体排放，而且提供了一种废弃物资源化利用的新思路。附图说明关于本技术的优点与精神可以通过以下的技术详述及附图得到进一步的了解。图1是本技术所提供的生物质热解气化与工业炉的一体化装置的流程示意图；图2是本技术所提供的实施例中的热解系统的结构示意图。其中：1为工业炉；1a、1b、1c分别为测量工业炉内温度、压力和烟气组分的传感器；2为热解系统；2a、2b分别为测量热解系统内温度和压力的传感器；3为干燥室；3a为生物质原料进料质量流率控制阀；4为气化炉；4a、4b、4c分别为测量合成气组分、温度和压力的传感器；5为旋风分离器；6为净化洗涤塔；7为气液分离器；8为沉淀池；9为生物燃油储罐；10为旋风除尘器；11为缓冲罐；11a为缓冲罐压力传感器；11b为缓冲罐出口流量控制阀；12为经过破碎的生物质原料；13为热解气；13a为热解气单向阀；14为热解焦；14a为炭粉质量流率控制阀；15为焦仓；16为合成气；16a为合成气单向阀；17为生物燃油；17a和17b为生物燃油流量调节阀；18为其它储油罐或油罐车；19为生物质混合燃气(包括热解气和合成气)；19a、19b、19c分别为测量生物质混合燃气的组分、温度和压力的传感器；20为(进工业炉的)天然气；20a为天然气流量调节阀；21为(进工业炉的)氧气；21a为氧气流量调节阀，22为高温烟气；22a、22b、22c分别为测量(与热解系统热交换后的)烟气组分、温度和压力的传感器；22d为烟气循环比例控制阀；23为(进气化炉的)氧气；23a为进气化炉的氧气流量控制阀；31为生物质原料的进料口；32为热解固体产物出口；33为高温烟气进口；34为高温烟气出口。具体实施方式下面结合附图详细说明本技术的具体实施例。然而，应当将本技术理解成并不局限于以下描述的这种实施方式，并且本技术的技术理念可以与其他公知技术或功能与那些公知技术相同的其他技术组合实施。在以下具体实施例的说明中，为了清楚展示本技术的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“轴向”、“径向”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。在以下具体实施例的说明中，基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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，因此不理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的规定。在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质的热解气化与工业炉的一体化装置，该一体化装置包括生物质的预热和干燥系统、热解系统、气化炉和工业炉，其特征在于，/n该预热和干燥系统将生物质破碎至粒径在1mm至6mm范围内，并干燥至水分比例低于20wt％；/n该热解系统对所述生物质进行热解，产生热解焦和热解气，热解的温度范围在450℃至750℃；/n该气化炉用于回收来自工业炉的高温烟气，对来自热解系统的热解焦进行气化，得到合成气；/n该工业炉为全氧燃烧炉，用于排出含有二氧化碳和水蒸气的高温烟气，为热解系统和/或气化炉提供热量，其中，高温烟气总流量的20％至30％循环进入气化炉；并且气化炉产生的合成气和热解系统产生的热解气，输送至工业炉作为燃料。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物质的热解气化与工业炉的一体化装置，该一体化装置包括生物质的预热和干燥系统、热解系统、气化炉和工业炉，其特征在于，
该预热和干燥系统将生物质破碎至粒径在1mm至6mm范围内，并干燥至水分比例低于20wt％；
该热解系统对所述生物质进行热解，产生热解焦和热解气，热解的温度范围在450℃至750℃；
该气化炉用于回收来自工业炉的高温烟气，对来自热解系统的热解焦进行气化，得到合成气；
该工业炉为全氧燃烧炉，用于排出含有二氧化碳和水蒸气的高温烟气，为热解系统和/或气化炉提供热量，其中，高温烟气总流量的20％至30％循环进入气化炉；并且气化炉产生的合成气和热解系统产生的热解气，输送至工业炉作为燃料。


2.如权利要求1所述的一体化装置，其特征在于，热解系统的热解温度范围在550℃至650℃。


3.如权利要求1所述的一体化装置，其特征在于，所述热解系统为一回转窑，回转窑外部有一烟气夹层，内部均匀分布有烟气列管。

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【专利技术属性】
技术研发人员：刘若晨，瑞米·奇亚瓦，许慎启，
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：新型
国别省市：法国;FR