一种生物质流化床热解炭化多联产系统技术方案

本发明专利技术公开了一种生物质流化床热解炭化多联产系统，包括空气燃烧反应器、空气燃烧反应器、启动/循环物料仓、旋风分离器以及热解反应器，所述旋风分离器的高温烟气出口连接有余热锅炉且通过余热锅炉产生工业供热供暖蒸汽，旋风分离器的排料口连接有回料器；所述热解反应器连通有生物质给料仓，热解反应器的热解气出口通过热解气管道连通至空气燃烧反应器的炉膛并回流热解气；所述热解反应器设有高位出料管道和低位出料管道，高位出料管道经固固分离产出循环灰和生物炭且循环灰回流至空气燃烧反应器的炉膛，低位出料管道连通至空气燃烧反应器的炉膛并回流循环灰和热解炭，以实现连续性、大规模化的生物炭、供热蒸汽、净化生物气的多联产。的多联产。的多联产。

【技术实现步骤摘要】
一种生物质流化床热解炭化多联产系统


[0001]本专利技术属于生物质能利用的
，具体而言，具体涉及生物质热解制备生物炭/蒸汽/生物燃气等多联产领域，更涉及一种生物质流化床热解炭化多联产系统。

技术介绍

[0002]生物质能是指太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，生物质能中的碳来自大气中的CO2，其生产和消费过程不增加大气中的碳总量，在“碳达峰、碳中和”的大背景下，生物质能利用是一种清洁可再生能源的重要发展方向。
[0003]我国生物质资源丰富，据统计，每年可作为能源利用的农林生物质资源总量约4亿标准煤，2019年全年生物质能利用量约5700万吨标煤，仅占能源消费的1.2％。其中，以农林生物质直燃发电工艺的利用方式面临补贴大幅滑坡的困境，亟需生物质多联产高值化利用。
[0004]我国山西、陕西、河北等地具有丰富的果木、经济林作物，每年修剪、废弃的果树枝、果木片等大块成型生物质资源较多，前期以直燃发电消纳利用为主。在新的非电化转型背景下，开展块状生物质热解炭化制备烧烤食品果木炭、化工冶炼还原碳、环保净化吸附活性炭等成型等高附加值利用是一种比较有前景的方向。
[0005]目前生物质热解炭化设备主要包括窑式热解炭化炉、固定床热解炭化炉等，一般采用外部热传导方式将热量传递给内部生物质，一般生产周期20～30h，存在产量低、热传导效率低、温度梯度大、生产周期长等问题，生物质的大规模连续热解工程化利用面临较大问题。

技术实现思路

[0006]鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种生物质流化床热解炭化多联产系统以达到通过高温循环物料与生物质在热解反应器中直接流化接触保证物料均匀热解、强化热解速率及反应强度，保证成型大块木料快速热解炭化；同时借助循环物料掺混裹挟实现块状生物质的流态化连续运动，通过热解炭与循环物料的较大密度差来实现生物炭的动态粗分离；通过滚筒筛在物料移动冷却中根据颗粒尺寸大小差异实现生物炭的动态再分离来实现规模化生物炭的连续制备；通过尾部余热锅炉实现烟气热量回收；进而最终实现生物炭、供热蒸汽、净化生物气的多联产。
[0007]本专利技术所采用的技术方案为：一种生物质流化床热解炭化多联产系统，包括空气燃烧反应器，该系统还包括：
[0008]与空气燃烧反应器连通的启动/循环物料仓；
[0009]与空气燃烧反应器连通的旋风分离器，所述旋风分离器的高温烟气出口连接有余热锅炉且通过余热锅炉产生工业供热供暖蒸汽，旋风分离器的排料口连接有回料器；
[0010]与回料器连通的热解反应器，所述热解反应器连通有生物质给料仓，热解反应器的热解气出口通过热解气管道连通至空气燃烧反应器的炉膛并回流热解气；所述热解反应
器设有高位出料管道和低位出料管道，高、低位出料管道通过密度差实现高温下生物炭与循环灰粗分离，通过水冷滚筒筛和颗粒粒度差异实现生物炭再分离，高位出料管道经固固分离产出循环灰和生物炭且循环灰回流至空气燃烧反应器的炉膛，低位出料管道连通至空气燃烧反应器的炉膛并回流循环灰和热解炭；
[0011]其中，热解反应器设置高、低位两个物料出口，由于物料密度差异，漂浮于循环物料上部的高温生物炭在少量循环物料裹挟流动下由高位出料管道流出实现生物炭的动态粗分离；而外置床式热解反应器的低位物料出口与空气反应器以回料腿形式相连，大量循环物料与少部分热解生物炭通过热解反应器的低位出料管道(即：回料腿)回送炉膛继续参与物料循环。
[0012]进一步地，所述空气燃烧反应器的流化风速为5～8m/s，热解反应器的烟气流速为0.1～0.7m/s，空气燃烧反应器的运行温度～800℃，热解反应器的温度～700℃，热解反应器的温度通过调节空气燃烧反应器的流化风量和该热解反应器的生物质给料量来调节，通过空气燃烧反应器、热解反应器的操作气速、反应温度来保证大流量循环灰和块状生物质的直接混合中高温快速接触混合。
[0013]进一步地，所述高位出料管道连通有滚筒筛，经滚筒筛分离产生生物炭和循环灰；所述滚筒筛连接有多级锁斗和循环物料出口管道，生物炭流入多级锁斗后储备，循环灰通过循环物料出口管道气力输送至低位出料管道；
[0014]其中，水冷式滚筒筛的中间夹层设置多孔结构，在物料移动冷却中根据颗粒尺寸大小差异实现生物炭和循环灰的动态再分离。
[0015]进一步地，还包括：连通于空气燃烧反应器上的碎生物质料仓，所述热解反应器的热解气出口连接有合成气管道，且合成气管道的另一端连通有合成气降温净化塔；
[0016]外置床式热解反应器产生的热解气出口管道为回送炉膛的热解气管道、至降温净化塔的合成气管道，在实际应用时，可根据用户需求实现生物合成气外售或维持系统自热运行，当对外出售前需通过合成气降温净化塔完成净化除尘。
[0017]进一步地，所述余热锅炉内设有余热利用管路，该余热利用管路的一端连通有给水泵，另一端产生工业供热供暖蒸汽；
[0018]采用直流余热锅炉将1.5～1.8MPa、常温给水加热至250℃供热蒸汽的方式实现高温烟气余热回收利用。
[0019]进一步地，所述余热锅炉的烟气出口连通有除尘净化装置，除尘净化装置的出口连通有引风机且引风机的出口连通有烟囱。
[0020]进一步地，还包括烟气再循环风机，所述烟气再循环风机的进口与除尘净化装置的出口连通，且烟气再循环风机的出口分别连通至热解反应器的进口流化风管道和回料器的流化风管；
[0021]在系统正常运行时，回料器、热解反应器内的物料由烟气再循环风机提供的再循环烟气流化，以通过净化除尘后再循环烟气实现回料器、热解气的还原性缺氧甚至绝氧的热解炭化反应气氛。
[0022]进一步地，还包括气力输送风机，所述气力输送风机的进口与除尘净化装置的出口连通，且气力输送风机的出口与循环物料出口管道连通后并连通至低位出料管道。
[0023]进一步地，所述空气燃烧反应器和热解反应器均采用绝热式耐磨浇注料设计而
成；所述启动/循环物料仓内的循环物料采用耐磨耐高温粗循环床料，可采用石英砂、河沙、氧化铝球等不易破碎颗粒，颗粒粒径0.2mm～3mm。
[0024]本专利技术的有益效果为：
[0025]1.采用本专利技术所提供的生物质流化床热解炭化多联产系统，通过设置流化床燃烧反应器、流化床热解反应器双床系统，以循环流化床高温循环物料作为热载体，通过高温循环物料与生物质在热解反应器中直接流化接触保证物料均匀热解、强化热解速率及反应强度，保证块状生物质快速热解炭化；同时借助循环物料掺混裹挟实现块状生物质的流态化连续运动，通过热解炭与循环物料的较大密度差来实现物料固
‑
固分离，可突破传统窑式炭化炉/固定床炭化炉生产周期长的问题，通过粉状生物料、块状生物料、热解气燃烧或者净化外售等多利用方式实现生物质双流化床热解制备生物炭、生物热解气、供热蒸汽等多联产非电化利用途径和应用场景。
附图说明
[0026]图1是本专利技术所提供的生物质流化床热解炭化多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物质流化床热解炭化多联产系统，包括空气燃烧反应器，其特征在于，该系统还包括：与空气燃烧反应器连通的启动/循环物料仓；与空气燃烧反应器连通的旋风分离器，所述旋风分离器的高温烟气出口连接有余热锅炉且通过余热锅炉产生工业供热供暖蒸汽，旋风分离器的排料口连接有回料器；与回料器连通的热解反应器，所述热解反应器连通有生物质给料仓，热解反应器的热解气出口通过热解气管道连通至空气燃烧反应器的炉膛并回流热解气；所述热解反应器设有高位出料管道和低位出料管道，高位出料管道经固固分离产出循环灰和生物炭且循环灰回流至空气燃烧反应器的炉膛，低位出料管道连通至空气燃烧反应器的炉膛并回流循环灰和热解炭。2.根据权利要求1所述的生物质流化床热解炭化多联产系统，其特征在于，所述空气燃烧反应器的流化风速为5～8m/s，热解反应器的烟气流速为0.1～0.7m/s，空气燃烧反应器的运行温度～800℃，热解反应器的温度～700℃，热解反应器的温度通过调节空气燃烧反应器的流化风量和该热解反应器的生物质给料量来调节。3.根据权利要求1所述的生物质流化床热解炭化多联产系统，其特征在于，所述高位出料管道连通有滚筒筛，经滚筒筛分离产生生物炭和循环灰；所述滚筒筛连接有多级锁斗和循环物料出口管道，生物炭流入多级锁斗后储备，循环灰通过循环物料出口管道气力输送至低位出料管道。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李维成，胡世磊，周旭，郭强，韦耿，
申请(专利权)人：东方电气集团东方锅炉股份有限公司，
类型：发明
国别省市：