本发明专利技术公开了一种生物质负碳热解多联产系统及方法。所述生物质负碳热解多联产系统包括：生物质料仓、热解反应器、旋风分离器一、生物炭气动分离器、返料器、旋风分离器二、生物炭储仓、除尘装置、富氧燃烧器、热解气深度净化装置和CO2压缩纯化装置。所述生物质负碳热解多联产系统工作时，生物质原料破碎送入生物质料仓，在螺旋输送作用下进入热解反应器，原料在由富氧燃烧器出来的部分高浓度CO2烟气下发生热解反应，生物炭与CO2发生气化作用，使得CO2转化为CO，实现CO2的固定。本发明专利技术不仅能实现CO2的固定，而且能实现生物质热解联产高品质生物炭和热解合成气。生物炭和热解合成气。生物炭和热解合成气。
【技术实现步骤摘要】
一种生物质负碳热解多联产系统及方法
[0001]本专利技术涉及一种生物质热解多联产系统及方法，特别是涉及一种生物质负碳热解多联产系统及方法，属于生物质能源
技术介绍
[0002]生物质能源与化石能源相比，特点是绿色环保无污染、二氧化碳排放量低，其利用与我国的可持续发展理念相契合，对我国的长久发展十分有利。对于生物质能源的清洁高效利用来说，快速热解是一种十分重要的技术手段，能将低品位的生物质资源向具有更高附加值的固、气两相产品进行转化，既提升了生物质能源的利用品质而且也提高了其利用效率。
[0003]其中，生物炭作为热解过程中重要固相产物，被视为一种环保型的多功能材料，其特点是不仅有较大的比表面积和孔径，而且还有丰富的官能团和活性位点，因此广泛被应用在CO2吸附、土壤治理、污水处理、电化学储能等诸多领域。
[0004]然而，相比于活性炭，生物炭的处理效率及稳定性还都比较低，导致生物炭的应用依然存在很大的局限；热解得到的热解合成气能当作气体燃料直接使用，其也是化工领域一种重要的原材料。然而，在生物质的热解气中有许多杂质气体，包括含有大量的惰性气体(如CO2、N2)及焦油等，这就导致热解合成气的品质大幅降低，这也是阻碍其作为气体燃料和化工原材料应用的原因所在。
[0005]为提升生物炭的品质，目前常用的活化方法有化学活化法和物理活化法。化学活化是利用酸、碱溶液作为活化剂，不仅能增大生物炭的比表面积和孔径，增大吸附能力，也能增加生物炭表面的酸性位点和持久性官能团的含量，但也存在化学试剂消耗量大、废液处置困难等问题；物理活化是利用高温蒸汽等作为气体活化剂对活性炭进行活化，这能够在增大生物炭比表面积和孔径的同时，在生物炭表面引入活性官能团，从而强化生物炭的吸附能力以及催化降解能力，但是由于活化过程需要的活化温度较高，因此能耗较高。
[0006]为提升生物质热解气的品质，目前常用的方法是热解气重整和焦油催化裂解等，其中，热解气重整能将热解气中的碳氢化合物在催化剂作用下转化为CO和H2等可燃气体，提升热解气品质；焦油催化裂解同样利用催化剂将焦油裂解为H2、CH4等小分子，提升热解气中可燃组分含量。然而，上述两种方式存在催化剂积碳失活、设备复杂、成本高等问题。
[0007]并且，目前，对于生物炭活化和热解气提质，普遍采用单独的反应装置，在独立的工艺中进行，无法实现同一个反应过程中的协同调控。
技术实现思路
[0008]针对现有技术存在的局限性及改进需求，本专利技术提出一种生物质负碳热解多联产系统及方法。
[0009]目前，富氧燃烧作为最具工业化前景的燃烧中碳捕集技术之一。将常规的空气(O2/N2)燃烧方式变为富氧(O2/CO2)燃烧，烟气中CO2浓度可达90％以上，燃烧效率得到了有
效提高，污染物排放也受到了控制，还便于实现大规模的CO2捕集。CO2是一种中性氧化气体，因其具有方便、活化条件可控等优势，被广泛应用于生物炭的活化剂。通过CO2活化，不仅能富集生物炭表面的碱金属元素和含氧官能团，而且还能丰富其孔隙结构。
[0010]具体的，本专利技术提供了一种生物质负碳热解多联产系统，其中，所述生物质负碳热解多联产系统包括：生物质料仓、热解反应器、旋风分离器一、生物炭气动分离器、返料器、旋风分离器二、生物炭储仓、除尘装置、富氧燃烧器、热解气深度净化装置、CO2压缩纯化装置和热解气下游用户。
[0011]所述生物质料仓与热解反应器底部的生物质原料进口相连，用于向热解反应器输送生物质原料。
[0012]所述热解反应器用于生物质热解并加热循环床料，所述热解反应器顶部的烟气出口与旋风分离器一的高温烟气进口相连且底部的烟气进口与富氧燃烧反应器烟气出口相连。
[0013]所述旋风分离器一用于对从热解反应器出来的烟气中的高温床料颗粒和热解气进行分离，所述旋风分离器一的高温烟气出口与除尘装置的烟气进口相连且高温床料颗粒出口与生物炭气动分离器的进口相连。
[0014]所述生物炭气动分离器用于对从旋风分离器一出来的生物炭与床料在流化风作用下实现分离，所述生物炭气动分离器的床料出口与返料器的进口相连且生物炭在流化风的作用下与旋风分离器二进口相连。
[0015]所述返料器用于将床料循环回到热解反应器中，所述旋风分离器二的生物炭出口与生物炭储仓的进口相连用于收集生物炭。
[0016]所述除尘装置用于热解气的一次净化，所述除尘装置热解气出口同时与热解气深度净化装置和富氧燃烧器烟气进口相连。
[0017]所述热解气深度净化装置用于进一步深度净化进行脱水、脱酸等处理，所述热解气深度净化装置热解气出口与热解气下游用户直接相连。
[0018]所述富氧燃烧器用于预热循环烟气、获取高浓度的CO2烟气，所述富氧燃烧器烟气出口分别与热解反应器和压缩纯化装置的烟气进口相连，所述压缩纯化装置的烟气出口直接获得工业级的CO2。
[0019]本专利技术另一方面提供了一种生物质负碳热解多联产方法，该方法在上述生物质负碳热解多联产系统中进行，其中，所述生物质负碳热解多联产的方法包括：生物质原料破碎后进入生物质料仓，借助螺旋输送，送入热解反应器底部，热解的气氛为从富氧燃烧器内出来的部分高浓度CO2烟气，在反应器内生物质与循环床料升温，发生快速热解反应产生热解气与生物炭，高浓度CO2与生物炭发生气化作用，使得CO2转化为CO，实现CO2的固定。气化作用还能活化生物炭，提高生物炭的比表面积和孔径，增加生物炭表面的碱金属元素含量和含氧官能团含量，增加活性炭表面活性位点，实现焦油原位催化裂解制氢，不仅获得了高品质生物炭，还提升了热解气的品质。获得的高品质生物炭与热解气及循环床料在旋风分离器一内发生气固分离，生物炭及循环床料进入生物炭气动分离器，气动分离器内设有布风板和溢流口，生物炭与床料在流化风作用下实现分离，分别进入生物炭储仓和返料器。自旋风分离器一出来的热解气首先进入除尘装置进行一次净化。一次净化后的部分热解气送入富氧燃烧器，与预热后氧气燃烧，产生的高浓度的CO2烟气部分循环回热解反应器，部分经
过压缩纯化装置处理后得到工业级的CO2。一次净化后的另一部分热解气进一步进入深度净化装置进行脱水、脱酸等处理，然后输送到下游用户。
[0020]与已有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0021](1)将生物质热解与富氧燃烧结合起来，利用高浓度CO2与生物炭的气化作用产生CO，实现了CO2的固定，减少碳排放，具有良好的环境效益。
[0022](2)能活化生物炭，丰富生物炭的孔隙结构，获得更高品质的活性炭。
[0023](3)富集了生物炭表面的碱金属和含氧官能团，增加活性炭表面活性位点，实现焦油原位催化裂解制氢，提升热解气的品质。
[0024](4)高浓度的CO2烟气，经过压缩纯化装置还可以实现工业级CO2的大量生产，具有良好的经济效益。
附图说明
[0025]图1为本专利技术提供的生物质负碳热解多联产系统的示意图；
[0026]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种生物质负碳热解多联产系统，其特征在于，所述系统包括：生物质料仓(1)、热解反应器(2)、旋风分离器一(3)、生物炭气动分离器(4)、返料器(5)、旋风分离器二(6)、生物炭储仓(7)、除尘装置(8)、热解气深度净化装置(9)、热解气下游用户(10)、富氧燃烧器(11)和压缩纯化装置(12)；所述生物质料仓(1)与热解反应器(2)底部的生物质原料进口相连，用于向热解反应器(2)输送生物质原料；所述热解反应器(2)用于生物质热解并加热循环床料，所述热解反应器(2)顶部的烟气出口与旋风分离器一(3)的高温烟气进口相连且底部的烟气进口与富氧燃烧反应器(11)烟气出口相连；所述旋风分离器一(3)用于对从热解反应器(2)出来的烟气中的高温床料颗粒和热解气进行分离，所述旋风分离器一(3)的高温烟气出口与除尘装置(8)的烟气进口相连且高温床料颗粒出口与生物炭气动分离器(4)的进口相连；所述生物炭气动分离器(4)用于对从旋风分离器一(3)出来的生物炭与床料在流化风作用下实现分离，所述生物炭气动分离器(4)的床料出口与返料器(5)的进口相连且生物炭在流化风的作用下与旋风分离器二(6)进口相连；所述返料器(5)用于将床料循环回到热解反应器(2)中，所述旋风分离器二(6)的生物炭出口与生物炭储仓(7)的进口相连用于收集生物炭；所述除尘装置(8)用于热解气的一次净化，所述除尘装置(8)热解气出口同时与热解气深度净化...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐明新，陆强，张平新，刘子树，吴亚昌，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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