本发明专利技术提供了一种生物质直燃和热解生产生物炭和蒸汽的装置，所述装置包括原料储存设备、热解单元、冷凝净化单元、热解气储存设备、锅炉单元和烟气处理单元，原料储存设备分别与热解单元和锅炉单元相连，热解单元的出口与冷凝净化单元相连，冷凝净化单元的出口分为两支，一支直接与锅炉单元相连，另一支经热解气储存设备与锅炉单元相连，锅炉单元的一个烟气出口与热解单元相连，另一个烟气出口与烟气处理单元相连。本发明专利技术通过将生物质直燃和热解单元耦合，实现生物质梯级利用，也有助于装置内热量循环，提高系统能效；本发明专利技术可快速调整锅炉负荷，快速响应用户侧蒸汽需求变化；所述装置结构简单，热量利用率高，运行稳定可控，适用范围广。范围广。范围广。
【技术实现步骤摘要】
一种生物质直燃和热解生产生物炭和蒸汽的装置及方法
[0001]本专利技术属于生物质资源利用
，涉及一种生物质直燃和热解生产生物炭和蒸汽的装置及方法。
技术介绍
[0002]生物质资源作为一种含碳可再生能源，可利用生物质总量较多，几乎接近煤炭消耗量，基于目前世界能源紧缺，石化能源储量有限，亟待开发新能源的形势，生物质能源化利用和资源循环利用是低碳经济与可持续发展的必然选择。研究和开发生物质综合利用技术，利用生物质资源生产生物质能源和生物基产品，可以有效推动化石能源向绿色低碳可再生能源转型，而提高生物质能的利用效率，对节约常规能源，减少环境污染，保护生态环境具有重要意义。
[0003]目前，生物质综合利用的技术路线主要包括：生物质直燃技术、生物质热解技术、生物质气化技术、生物质液体燃料技术和燃煤机组耦合生物质发电技术，其中，生物质直燃技术和燃煤机组耦合生物质发电技术的副产品主要是电和蒸汽，尤其是生物质直燃技术的整体利用效率较低，生物质综合利用产品的附加值相对较低；生物质液体燃料在交通领域有巨大的发展潜力，但现有技术利用生物质制作液体燃料生产成本高，难以大规模推广；生物质热解技术、气化技术均可实现生物质梯级利用，多元化产品附加值高，但是前者需要外部提供能量，后者生物炭热值较低，产生的可燃气受限焦油问题难以高效利用。因此，单一的生物质利用技术往往难以达到较好的效果，需要将多种利用技术相结合，提高生物质的利用价值。
[0004]CN 112342045A公开了一种基于生物质热解制炭的直燃发电系统及其联产工艺，该系统包括转筒式烘干炉、热解炉、热解气引风机、生物质/煤直燃锅炉、蒸汽轮机发电设备、高温烟气鼓风机、烟囱，将各类型农林废弃物通过热解转化为生物炭，同时产生的热解气作为气体燃料引入直燃锅炉中焚烧，产生的蒸汽用于发电。该系统中设计的主要是生物质热解技术，而直燃锅炉中是采用热解气而非生物质为原料，并不属于生物质直燃技术，且通入直燃锅炉中的热解气受生物质原料的影响，难以精确控制，无法满足实时需求。
[0005]CN 105441134A公开了一种生物质热解气助燃直燃锅炉工艺的系统及方法，该系统包括生物质热解气化炉、生物质炭收集系统、高温除尘净化系统、生物质气燃烧系统、直燃锅炉系统；前端的生物质气化炉生产出产品一：生物质炭；后端的直燃锅炉经汽轮发电机组获得产品二：电力。该系统中同样是将生物质热解气化后的热解气通入直燃锅炉进行燃烧，并不包括生物质自身的直接燃烧，并不属于生物质直燃技术，且热解和气化同样属于两种处理工艺，采用单一的设备不易调控操作工艺，既无法保证热解气的组成及流量。
[0006]综上所述，对于生物质的综合利用，还需要根据生物质特性将进行直燃和热解进行结合，利用热解产物作为直燃的部分原料，实现原料的多层次高效利用，提高系统能效，同时保证系统运行稳定可控。
技术实现思路
[0007]针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在提供一种生物质直燃和热解生产生物炭和蒸汽的装置及方法，所述装置通过将生物质的直燃和热解单元耦合，先是由生物质直燃的烟气作为热解单元的热源，再由热解单元的热解气的燃烧辅助生物质直燃进行蒸汽的产出，有助于实现生物质的梯级利用和装置内的热量循环，提高系统能效，且热解单元后通过部分热解气的暂时储存，使气能够快速调整蒸汽锅炉的负荷，快速响应用户需求变化。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]一方面，本专利技术提供了一种生物质直燃和热解生产生物炭和蒸汽的装置，所述装置包括原料储存设备、热解单元、冷凝净化单元、热解气储存设备、锅炉单元和烟气处理单元，所述原料储存设备的出口分出两支管路，分别与热解单元和锅炉单元相连，所述热解单元的热解气出口与冷凝净化单元的入口相连，所述冷凝净化单元的出口分为两支，一支直接与锅炉单元相连，另一支先经过热解气储存设备再与锅炉单元相连，所述锅炉单元的一个烟气出口与热解单元的烟气入口相连，另一个烟气出口与烟气处理单元的入口相连。
[0010]本专利技术中，对于生物质的综合利用，通过将直燃技术和热解技术相耦合，生物质直燃在产出蒸汽的同时，生成的高温烟气可为热解单元提供热源，保证热解单元的运行稳定性，无需外加热源，同时热解产物附加值较高，将其作为锅炉单元的燃气，与生物质直燃共同产出蒸汽，此时的烟气也连续为热解单元供热，既能够实现生物质的梯级利用，附加值高，也有助于装置内的热量循环，提高系统能效；通过热解气储存设备的设置，可用于快速调整锅炉负荷，快速响应用户侧蒸汽需求变化；所述装置结构简单，热量利用率高，运行稳定可控，适用范围广。
[0011]以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
[0012]作为本专利技术优选的技术方案，所述原料储存设备包括原料储存仓。
[0013]优选地，所述热解单元包括热解炉、冷却器和生物炭储存设备，所述热解炉的固相出口与冷却器、生物炭储存设备依次连接，所述热解炉的气相出口与冷凝净化单元的入口相连。
[0014]作为本专利技术优选的技术方案，所述原料储存设备和热解单元之间还设有干燥器，所述原料储存设备的出口与干燥器的固相入口相连，所述干燥器的固相出口与热解炉的入口相连。
[0015]优选地，所述干燥器的烟气入口与热解炉的烟气出口相连，所述干燥器的烟气出口与烟气处理单元的入口相连。
[0016]本专利技术中，所述干燥器的设置能够将生物质原料中的水分干燥去除，提升热解炉中的热解效率。
[0017]作为本专利技术优选的技术方案，所述冷凝净化单元包括间接式换热器和焦油捕集器。
[0018]优选地，所述冷凝净化单元上设有冷却介质入口和冷却介质出口，所述冷却介质由风机引入，所述冷却介质出口与锅炉单元的入口相连。
[0019]优选地，所述冷凝净化单元的底部设有液相出口。
[0020]本专利技术中，生物质经过热解后，气相产物需要经过降温分离出副产物焦油，因而冷
凝净化单元的设置主要起到换热降温的作用，主要设备为换热器，降温后冷凝的焦油需要进行收集，设置辅助设备焦油捕集器，便于焦油的收集。
[0021]作为本专利技术优选的技术方案，所述热解气储存设备与锅炉单元的连接管路上设有控制阀。
[0022]优选地，所述热解气储存设备包括热解气储罐。
[0023]优选地，所述锅炉单元包括蒸汽锅炉，所述蒸汽锅炉的蒸汽出口连接至用户侧。
[0024]作为本专利技术优选的技术方案，所述烟气处理单元依次包括气固分离器和烟囱。
[0025]优选地，所述气固分离器包括旋风分离器或袋式除尘器。
[0026]另一方面，本专利技术提供了一种采用上述装置进行生物质直燃和热解生产生物炭和蒸汽的方法，所述方法包括以下步骤：
[0027](1)将生物质原料分两股，其中一股先进行直燃，然后另一股再进行热解，直燃生成的烟气用作热解的热源，所述热解生成热解气和生物炭；
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种生物质直燃和热解生产生物炭和蒸汽的装置，其特征在于，所述装置包括原料储存设备、热解单元、冷凝净化单元、热解气储存设备、锅炉单元和烟气处理单元，所述原料储存设备的出口分出两支管路，分别与热解单元和锅炉单元相连，所述热解单元的热解气出口与冷凝净化单元的入口相连，所述冷凝净化单元的出口分为两支，一支直接与锅炉单元相连，另一支先经过热解气储存设备再与锅炉单元相连，所述锅炉单元的一个烟气出口与热解单元的烟气入口相连，另一个烟气出口与烟气处理单元的入口相连。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述原料储存设备包括原料储存仓；优选地，所述热解单元包括热解炉、冷却器和生物炭储存设备，所述热解炉的固相出口与冷却器、生物炭储存设备依次连接，所述热解炉的气相出口与冷凝净化单元的入口相连。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述原料储存设备和热解单元之间还设有干燥器，所述原料储存设备的出口与干燥器的固相入口相连，所述干燥器的固相出口与热解炉的入口相连；优选地，所述干燥器的烟气入口与热解炉的烟气出口相连，所述干燥器的烟气出口与烟气处理单元的入口相连。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的装置，其特征在于，所述冷凝净化单元包括间接式换热器和焦油捕集器；优选地，所述冷凝净化单元上设有冷却介质入口和冷却介质出口，所述冷却介质由风机引入，所述冷却介质出口与锅炉单元的入口相连；优选地，所述冷凝净化单元的底部设有液相出口。5.根据权利要求1
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4任一项所述的装置，其特征在于，所述热解气储存设备与锅炉单元的连接管路上设有控制阀；优选地，所述热解气储存设备包括热解气储罐；优选地，所述锅炉单元包括蒸汽锅炉，所述蒸汽锅炉的蒸汽出口连接至用户侧。6.根据权利要求1
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5任一项所述的装置，其特征在于，所述烟气处理单元依次包括气固分离器和烟囱；优选地，所述气固分离器包括旋风分离器或袋式除尘器。7.一种采用权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，杨琨，李昕耀，张娟，何翔，刘向民，刘平元，
申请(专利权)人：上海上发院发电成套设备工程有限公司，
类型：发明
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