一种固体燃料分级热解气化系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开的一种固体燃料分级热解气化系统及其方法，所述固体燃料分级热解气化的方法采用低温热解处理获得的富H2O和CO2的低温热解燃气作为气化炉的气化剂，可有效降低气化炉中燃烧区温度，减少炉内结焦，提高燃气品质；而高温热解燃气中不含氧气，可采用电捕焦油器脱除焦油，相比传统水洗处理，脱除效率更高，焦油产品质量更好，二次污染更小；采用性质稳定的高温热解半焦作为气化炉原料，可有效避免偏床和床层烧穿等问题，提高气化炉运行稳定性。利用烟气和气化残渣的余热对有机热解废水进行汽化，并送入气化炉进行二次裂解，可大幅降低系统有机废水排放，增加燃气产量，且可有效降低固体燃料处理过程的NO

【技术实现步骤摘要】
一种固体燃料分级热解气化系统及其方法


[0001]本专利技术涉及固体燃料热解气化系统
，尤其涉及一种固体燃料分级热解气化系统及其方法。

技术介绍

[0002]“富煤、贫油、少气”的资源赋存状态决定了煤炭仍在我国一次能源消费中占主导地位。此外，我国也是传统的人口和农业大国，生物质、城市生活垃圾和污泥等固体废弃物产量较高。燃烧是目前煤炭、生物质、城市生活垃圾和污泥等固体燃料资源化利用的主要方式。但直燃利用方式相对单一，污染物排放较高，尤其是城市生活垃圾和污泥等焚烧过程还容易产生二噁英等污染物，会对人类和环境造成严重危害。
[0003]热解气化技术是实现固体燃料低污染资源化利用最有效的方式之一，它是通过在绝氧或欠氧条件下加热，使固体燃料分解成可燃气、焦油和焦炭，后续用于燃烧发电和供热等。相比直燃，热解气化过程还原性气氛较强，可大幅降低二噁英和NO
x
等污染物的生产。同时，热解气化过程可燃气的产量远低于直燃时的烟气量，降低了后续净化处理的成本。专利CN211339403U提出了一种小规模移动式分级热解气化装置，有效缩短了传统装置的干燥热解段，充分利用了原料中的水分，提高了固体有机物的气化效率。专利CN104694166B提出了一种分级热解气化系统并用于制革废弃物的处理，对制革废弃物的减量化可达90％以上，燃气中污染物较低，并可实现含铬残渣的分离和回收。专利CN102465043A提出了一种固体燃料多段分级热解气化装置及方法，通过多层流化床反应器，延长了固体颗粒停留时间，有效提高了产物品质。r/>[0004]但是现有的固体燃料分级热解气化系统一般是通过高温裂解方式降低燃气中焦油的含量，普遍存在焦油裂解不彻底、床层易结渣等问题。同时，由于燃气中含氧，也无法采用电捕集法进一步的脱除焦油，导致燃气中的焦油含量仍然较高。此外，现有设备和工艺技术仍不够完善，物料和能量利用不充分，导致燃气品质不高，热解气化效率低，二次污染物排放较高。
[0005]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0006]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种固体燃料分级热解气化系统及其方法，旨在解决现有的固体燃料分级热解气化系统存在焦油裂解不彻底、床层易结渣以及二次污染物排放较高的问题。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种固体燃料分级热解气化系统，包括固体燃料仓、提升机、焦油密封仓、低温热解床、高温热解床、气化炉、粗燃气冷却器、电捕焦油器、焦油水池、焦油泵、高温燃烧炉、除尘器、余热锅炉、风机、出渣机和烟气净化器；
[0009]所述固体燃料仓、提升机、焦油密封仓、低温热解床依次单向连接，所述低温热解
床分别与所述高温热解床、所述气化炉和所述焦油水池连接，所述高温热解床分别与所述气化炉和所述粗燃气冷却器连接，所述气化炉分别与所述高温燃烧炉和所述出渣机连接，所述粗燃气冷却器分别与所述余热锅炉和所述电捕焦油器连接，所述焦油水池分别与所述焦油泵、所述出渣机和所述烟气净化器连接，所述焦油泵与所述焦油密封仓连接，所述高温燃烧炉与所述除尘器连接，所述除尘器分别与所述高温热解床和所述余热锅炉连接，所述风机与所述出渣机连接。
[0010]所述的固体燃料分级热解气化系统，其中，所述低温热解床的外壁面设置有第一烟气管道，所述高温热解床的外壁面设置有第二烟气管道，所述除尘器与所述第二烟气管道连接，所述第二烟气管道与所述第一烟气管道连接。
[0011]所述的固体燃料分级热解气化系统，其中，所述焦油水池设有烟气加热盘管，所述低温热解床与所述焦油水池的连接通过所述第一烟气管道与所述烟气加热盘管连接实现。
[0012]所述的固体燃料分级热解气化系统，其中，所述气化炉与所述出渣机为双向连接。
[0013]所述的固体燃料分级热解气化系统，其中，所述风机设有进气口，所述除尘器设有排尘口，所述余热锅炉设有蒸汽口，所述焦油泵设有排液口，所述烟气净化器设有排气口，所述出渣机设有排渣口。
[0014]一种固体燃料分级热解气化方法，包括步骤：
[0015]利用提升机将固体燃料输送至焦油密封仓中，得到含有焦油的固体燃料，然后进入低温热解床进行低温热解处理得到低温热解半焦和低温热解燃气；
[0016]将所述低温热解半焦输入高温热解床进行高温热解处理得到高温热解半焦和高温热解燃气；
[0017]将所述高温热解半焦和所述低温热解燃气输入气化炉中进行气化反应得到气化燃气和高温气化残渣，所述气化燃气输入高温燃烧炉，所述高温气化残渣输入出渣机；
[0018]将所述高温热解燃气输入粗燃气冷却器中产生冷却热解燃气和热水，将所述冷却热解燃气输入电捕焦油器得到清洁热解燃气和混合物，然后所述清洁热解燃气输入所述高温燃烧炉，所述混合物输入焦油水池；
[0019]所述焦油水池中，上层的焦油经焦油泵分别输送至所述焦油密封仓和所述焦油泵的排液口，下层的有机热解废水经烟气加热盘管加热雾化后喷入所述出渣机；
[0020]通过风机为所述出渣机输入空气与所述有机热解废水和所述高温气化残渣进行反应，得到热空气、有机热解废水蒸汽和气化残渣，所述热空气分别输送至所述高温燃烧炉和所述气化炉，所述有机热解废水蒸汽输送至所述气化炉，所述气化残渣经所述出渣机的排渣口排出；
[0021]所述气化燃气和清洁热解燃气在所述高温燃烧炉中与所述热空气混合燃烧，经除尘器除尘后的高温燃烧烟气分别输入所述高温热解床的第二烟气管道和所述余热锅炉；
[0022]所述高温燃烧烟气进入所述第二烟气管道进行间接换热得到中温燃烧烟气，所述中温燃烧烟气进入所述低温热解床的第一烟气管道中进行间接换热得到低温燃烧烟气，所述低温燃烧烟气进入所述焦油水池的烟气加热盘管中进行换热，然后经烟气净化器净化处理后排出。
[0023]所述的固体燃料分级热解气化方法，其中，所述固体燃料选自煤、生物质、城市生活垃圾和污泥中的一种或多种。
[0024]所述的固体燃料分级热解气化方法，其中，所述低温热解处理的温度小于或等于300℃；所述高温热解处理的温度为300
‑
600℃。
[0025]所述的固体燃料分级热解气化方法，其中，所述气化反应的温度为800
‑
1000℃。
[0026]所述的固体燃料分级热解气化方法，其中，所述热空气、低温热解燃气和所述有机热解废水蒸汽组成所述气化反应所需的气化剂。
[0027]有益效果：本专利技术提供一种固体燃料分级热解气化系统及其方法，所述固体燃料分级热解气化的方法采用低温热解处理获得的富H2O和CO2的低温热解燃气作为气化炉的气化剂，可有效降低气化炉中燃烧区温度，减少炉内结焦，提高燃气品质；而高温热解燃气中不含氧气，可采用电捕焦油器脱除焦油，相比传统水洗处理，脱除效率更高，焦油产品质量更好，二次污染更小；采用性质稳定的高温热解半焦作为气化炉原料，可有效避免偏床和床层烧穿等问题，提高气化炉运行稳定性，同时由于焦油已基本在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体燃料分级热解气化系统，其特征在于，包括固体燃料仓、提升机、焦油密封仓、低温热解床、高温热解床、气化炉、粗燃气冷却器、电捕焦油器、焦油水池、焦油泵、高温燃烧炉、除尘器、余热锅炉、风机、出渣机和烟气净化器；所述固体燃料仓、提升机、焦油密封仓、低温热解床依次单向连接，所述低温热解床分别与所述高温热解床、所述气化炉和所述焦油水池连接，所述高温热解床分别与所述气化炉和所述粗燃气冷却器连接，所述气化炉分别与所述高温燃烧炉和所述出渣机连接，所述粗燃气冷却器分别与所述余热锅炉和所述电捕焦油器连接，所述焦油水池分别与所述焦油泵、所述出渣机和所述烟气净化器连接，所述焦油泵与所述焦油密封仓连接，所述高温燃烧炉与所述除尘器连接，所述除尘器分别与所述高温热解床和所述余热锅炉连接，所述风机与所述出渣机连接。2.根据权利要求1所述的固体燃料分级热解气化系统，其特征在于，所述低温热解床的外壁面设置有第一烟气管道，所述高温热解床的外壁面设置有第二烟气管道，所述除尘器与所述第二烟气管道连接，所述第二烟气管道与所述第一烟气管道连接。3.根据权利要求2所述的固体燃料分级热解气化系统，其特征在于，所述焦油水池设有烟气加热盘管，所述低温热解床与所述焦油水池的连接通过所述第一烟气管道与所述烟气加热盘管连接实现。4.根据权利要求1所述的固体燃料分级热解气化系统，其特征在于，所述气化炉与所述出渣机为双向连接。5.根据权利要求1所述的固体燃料分级热解气化系统，其特征在于，所述风机设有进气口，所述除尘器设有排尘口，所述余热锅炉设有蒸汽口，所述焦油泵设有排液口，所述烟气净化器设有排气口，所述出渣机设有排渣口。6.一种利用权利要求1
‑
5任一项所述的固体燃料分级热解气化系统进行固体燃料分级热解气化方法，其特征在于，包括步骤：利用提升机将固体燃料输送至焦油密封仓中，得到含有焦油的固体燃料，然后进入低温热解床进行低温热解处理得到低温热解半焦和低温热解燃气；将所述低温热解半焦输入高温热解床进行高温热解处理得...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晋沪，秦建光，赵瑞东，陈天举，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：