一种流化床富氧燃烧与移动床热解气化的耦合设备及方法技术

本发明专利技术涉及废弃物处理技术领域，尤其涉及一种流化床富氧燃烧与移动床热解气化的耦合设备及方法。该耦合设备包括：流化床提升管、第一高温旋风分离器、移动床反应器、第二高温旋风分离器、氧气提供装置和高温过热器；其中，流化床提升管与第一高温旋风分离器连接；第一高温旋风分离器与移动床反应器连接，移动床反应器与第二高温旋风分离器连接，高温过热器与第二高温旋风分离器连接，氧气提供装置与所述移动床反应器连接。本发明专利技术提供的流化床富氧燃烧与移动床热解气化的耦合设备不仅低碳环保而且原料适应性广，兼顾能量利用率高，污染小，产品品质好等优点。品品质好等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种流化床富氧燃烧与移动床热解气化的耦合设备及方法


[0001]本专利技术涉及废弃物处理
，尤其涉及一种流化床富氧燃烧与移动床热解气化的耦合设备及方法。

技术介绍

[0002]农林废弃物作为碳中性的环境友好型可再生能源，具有产量大、种类多和分布广等特点，如能高效利用农林废弃物，将有效助力成功实现双碳目标。农林废弃物种类繁多，其化学组成与物理结构也差异巨大，性质的不同也导致其适用用途迥异，例如高挥发分农林废弃物适用于燃烧，低挥发分农林废弃物适用于生产生物质炭。此外不同的工艺设备也适用于不同的农林废弃物，例如移动床适用于颗粒较大、空隙度较高、堆积后床层压降较低的农林废弃物，而流化床则适用于颗粒小、易流化农林废弃物。如果采用单一工艺或设备去处理多种农林废弃物，不仅造成物料的浪费，同时可能影响整个工艺的稳定运行，直接或间接造成了资源浪费，导致了环境污染。
[0003]专利CN1377826提供了一种垃圾焚烧炉耦合生物质活化炉制备生物质活性炭的方法，其核心是利用垃圾焚烧炉产生的高温，达到活化所需温度，利用焚烧炉尾气作为活化所需的氧化剂，活化炉尾气返回垃圾焚烧炉再次燃烧。但该技术存在的问题是首先垃圾在空气中焚烧，容易出现焚烧不完全现象，其工艺的尾气中污染含有大量污染物，用垃圾焚烧尾气去做气化对气化设备腐蚀严重，同时垃圾焚烧的尾气中CO2含量较低，需要添加催化剂活化，活化效果不佳。其次是后续使用卧式活化炉，无法实现物料的连续进样，生产效率较低。然后是活化过程仅仅利用了焚烧过程产生的尾气携带的热量作为气体热载体，存在整体能量利用率低，同时活化时间长的问题。最后是项目需要同时处理垃圾和生物质，对于同一个工艺场地，同时堆积两种来源的原料需要场地大，不利于技术落地。专利CN113187571提供了一种生物质纯氧燃烧发电系统及方法，利用谷电制氢，消除了弃风、弃光、弃水等能源生产中的浪费，降低了氢能生产过程中的碳排放，降低了纯氧燃烧的成本，实了现生物质能的利用和碳的负排放，固废草木灰还可肥田利用，一举数得。但是所有生物质，无论原料品位高低均用于燃烧，导致高品位资源低值化利用，造成资源的浪费。

技术实现思路

[0004]为了解决以上技术问题，本专利技术提供一种流化床富氧燃烧与移动床热解气化的耦合设备及方法。本专利技术提供的流化床富氧燃烧与移动床热解气化的耦合设备不仅低碳环保而且原料适应性广，兼顾能量利用率高，污染小，产品品质好等优点。
[0005]具体的，本专利技术首先提供一种流化床富氧燃烧与移动床热解气化的耦合设备，包括：流化床提升管3、第一高温旋风分离器4、移动床反应器5、第二高温旋风分离器7、氧气提供装置和高温过热器8；其中，所述流化床提升管3与所述第一高温旋风分离器4连接；所述第一高温旋风分离器4与所述移动床反应器5连接，所述移动床反应器5与所述第二高温旋风分离器7连接，所述高温过热器8与所述第二高温旋风分离器7连接，所述氧气提供装置与
所述移动床反应器5连接。
[0006]本专利技术发现，采用流化床与移动床两种床型耦合，原料适用性广，既可处理适用于流化床的粉末农林废弃物，又可处理适用于移动床的颗粒农林废弃物。农林废弃物中的碳来自大气环境，经光合作用被固定下来，在燃烧过程中又被释放进入大气环境，因此农林废弃物燃烧工艺是一个零碳排放工艺。但是农林废弃物在空气中燃烧容易出现燃烧效率不高，从而导致生物质利用率低。纯氧燃烧能非常好的避免这个问题，同时纯氧燃烧还兼具污染小，尾气组分中水蒸气及CO2浓度高的优点。高温、高浓度的水蒸气和CO2尾气是非常合适的农林废弃物气化活化载气，将纯氧燃烧的尾气和热量用于农林废弃物的气化活化，能最大化的利用农林废弃物燃烧产生的能量与物质。再结合碳捕集、利用和封存技术即能实现负排放。最后结合生物质炭与草木灰在土壤修复的不同作用，形成一种高效的草木灰与生物质炭土壤修复缓释剂。集成的整个技术可以形成一套负碳排放、低能耗、高利用率的农林废弃物资源化耦合工艺。
[0007]根据本专利技术提供的流化床富氧燃烧与移动床热解气化的耦合设备，还包括粉末农林废弃物预热干燥给料单元2，所述粉末农林废弃物预热干燥给料单元2与所述流化床提升管3连接。
[0008]根据本专利技术提供的流化床富氧燃烧与移动床热解气化的耦合设备，还包括颗粒农林废弃物预热干燥给料单元6，所述颗粒农林废弃物预热干燥给料单元6与所述移动床反应器5连接。
[0009]根据本专利技术提供的流化床富氧燃烧与移动床热解气化的耦合设备，还包括分质分类预处理系统1，所述分质分类预处理系统1与所述粉末农林废弃物预热干燥给料单元2连接，所述分质分类预处理系统1与所述颗粒农林废弃物预热干燥给料单元6连接。
[0010]根据本专利技术提供的流化床富氧燃烧与移动床热解气化的耦合设备，还包括高温过热器8，所述高温过热器8与所述第二高温旋风分离器7连接。
[0011]根据本专利技术提供的流化床富氧燃烧与移动床热解气化的耦合设备，还包括低温过热器9、省煤器10和除尘器12；所述高温过热器8、所述低温过热器9、所述省煤器10和所述除尘器12依次连接。
[0012]根据本专利技术提供的流化床富氧燃烧与移动床热解气化的耦合设备，还包括氧气预热器11，所述氧气预热器11设于所述氧气提供装置和所述移动床反应器5之间。
[0013]根据本专利技术提供的流化床富氧燃烧与移动床热解气化的耦合设备，所述省煤器10与所述氧气预热器11连接。
[0014]根据本专利技术提供的流化床富氧燃烧与移动床热解气化的耦合设备，所述氧气预热器11与所述粉末农林废弃物预热干燥给料单元2连接，所述氧气预热器11与所述颗粒农林废弃物预热干燥给料单元6连接。
[0015]本专利技术中，产生的高温烟气依次流经高温过热器8、低温过热器9和省煤器10，将烟气温度降至200～220℃，进入氧气预热器11进行换热，将电解水工艺副产物纯氧加热到150～170℃，同时烟气温度降至150～170℃；然后150～170℃烟气分别流经粉末农林废弃物预热干燥给料单元2和颗粒农林废弃物预热干燥给料单元6，将物料预热至85～105℃干燥，同时烟气温度降至85～105℃；降温后烟气进入除尘器12进行过滤、除尘。
[0016]根据本专利技术提供的流化床富氧燃烧与移动床热解气化的耦合设备，还包括冷凝器
13和压缩分离单元14，所述除尘器12、所述冷凝器13和所述压缩分离单元14依次连接。
[0017]本专利技术中，经除尘器12除尘后部分烟气进入冷凝器13，被冷却到30～35℃，去除其中的水蒸气，剩余烟气进入压缩分离单元14，分离出H2和CO用于下游合成氨或者合成甲醇等工艺，并将CO2净化压缩，用于后续工业利用或埋存。
[0018]本专利技术还提供一种高效低碳农林废弃物流化床富氧燃烧与移动床热解气化的耦合方法，采用所述的流化床富氧燃烧与移动床热解气化的耦合设备。
[0019]根据本专利技术提供的流化床富氧燃烧与移动床热解气化的耦合方法，包括：将粉末农林废弃物原料在流化床提升管3内进行纯氧燃烧，纯氧燃烧的产物进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流化床富氧燃烧与移动床热解气化的耦合设备，其特征在于，包括：流化床提升管、第一高温旋风分离器、移动床反应器、第二高温旋风分离器、氧气提供装置和高温过热器；其中，所述流化床提升管与所述第一高温旋风分离器连接；所述第一高温旋风分离器与所述移动床反应器连接，所述移动床反应器与所述第二高温旋风分离器连接，所述高温过热器与所述第二高温旋风分离器连接，所述氧气提供装置与所述移动床反应器连接。2.根据权利要求1所述的流化床富氧燃烧与移动床热解气化的耦合设备，其特征在于，还包括粉末农林废弃物预热干燥给料单元，所述粉末农林废弃物预热干燥给料单元与所述流化床提升管连接。3.根据权利要求2所述的流化床富氧燃烧与移动床热解气化的耦合设备，其特征在于，还包括颗粒农林废弃物预热干燥给料单元，所述颗粒农林废弃物预热干燥给料单元与所述移动床反应器连接。4.根据权利要求3所述的流化床富氧燃烧与移动床热解气化的耦合设备，其特征在于，还包括分质分类预处理系统，所述分质分类预处理系统与所述粉末农林废弃物预热干燥给料单元连接，所述分质分类预处理系统与所述颗粒农林废弃物预热干燥给料单元连接。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的流化床富氧燃烧与移动床热解气化的耦合设备，其特征在于，还包括高温过热器、低温过热器、省煤器和除尘器；所述高温过热器与所述第二高温旋风分离器连接，所述高温过热器、所述低温过热器、所述省煤器和所述除尘器依次连接；优选的，还包括氧气预热器，所述氧气预热器设于所述氧气提供装置和所述移动床反应器之间；和/或，所述省煤器与所述氧气预热器连接；和/或，所述氧气预热器与所述粉末农林废弃物预热干燥给料单元连...

【专利技术属性】
技术研发人员：许世佩，彭盼，王诗颖，王超，邱明建，
申请(专利权)人：中节能工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：