本发明专利技术公开了一种基于双流化床生物质气化制备合成气的装置，包括料斗、干燥器、螺旋给料器、热解流化床、重整流化床、重整旋风分离器、煅烧流化床、煅烧旋风分离器、第一U型返料器、第二U型返料器和第三U型返料器。该装置制备合成气的方法：料斗中投入生物质，生物质干燥后送入热解流化床中，热解气化，残炭进入煅烧流化床；煅烧流化床中，固体残渣中的焦炭与氧气燃烧，使碳酸钙分解；气固两相产物经煅烧旋风分离器分离，载热体氧化钙进入重整流化床；热解气携带氧化钙上升，促进焦油催化裂解，热解气重整后得到重整气，经重整旋风分离器分离后，从合成气出口得到合成气。该装置制备合成气，可减少焦油产量，提高合成气热值和气化效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种制取合成气的装置及其制备方法，具体来说，涉及一种。
技术介绍
当前，人类面临经济增长和环境保护的双重压力，改变能源的生产和消费方式，用现代技术开发利用包括生物质能在内的可再生能源，对建立可持续发展的能源系统，促进社会经济发展和生态环境改善以及摆脱对化石能源的依赖具有十分重要的意义。生物质能一直是人类赖以生存的重要能源之一，包括能源林木、能源作物、水生植物、各种有机废物等等，它们通过光合作用转化而成的可再生能源资源，是太阳能的有机储存，生物质能是地球上最普遍的一种可再生能源，数量巨大，是仅次于煤、石油、天然气而列第四位的能源。据估计，地球每年水、陆生物质产量的热当量为3X1021J左右，是全球目前总能耗的10倍。我国生物质资源相当丰富，仅各类农业废弃物(如秸杆等)的资源量每年为3.08亿吨标准煤，薪材资源量为I. 3亿吨标准煤，加上粪便、城市垃圾等，资源总量可达6. 5 亿吨标准煤。目前对于生物质能的利用有多种方式，包括生物质燃烧技术、生物质气化技术、生物质热解技术、生物质直接液化技术、生物燃料乙醇技术、生物柴油制备技术、生物制氢技术、沼气技术等，其中生物质气化是一种重要的生物质能转换方式。生物质具有挥发组分含量高、炭活性高、硫、氮和灰的含量低等特性，是一种理想的气化原料。生物质气化是指生物质原料经加工处理后，在气化炉中与气化剂反应气化裂解， 得到可燃气体，根据需要对产出气进一步净化处理得到所需的产品气。其原理是在气化介质的作用下，生物质发生热解、氧化、还原、重整反应，热解过程中伴有焦油的生成，焦油可进一步热裂解或催化裂解成小分子碳氢化合物，从而获得氢气、一氧化碳、甲烷等可燃气体。目前国内所采用的生物质气化炉一般为固定床气化炉或流化床气化炉。但其中固定床气化炉应用较少，因为其有生产能力小，焦油产量大，气化效率低等诸多缺点，而流化床气化炉成为了生物质气化的首选炉型，因为其气化效率高、原料适应性广、可大规模工业化运用以及合成气焦油含量相对较低。投入运行的生物质气化装置存在的主要问题有结构复杂，运行成本高，气化效率低，生物质适应性差，但最大的问题还是在于焦油产量大，二次污染严重。为了使焦油裂解， 常规做法是采用两步法，就是生物质先经过流化床气化炉气化生成热解气，然后再通过催化重整和焦油裂解使产品气转化为合成气，热解和重整是在两个串联的反应器内进行的。中国专利技术专利201120001962. O公开了一种两段式循环流化床生物质气化系统， 生物质先在流化床气化炉中气化，利用旋风除尘装置将气体与生物质焦分离，生物质焦送入旋风燃烧室进行二次热解，二次热解的燃气送回气化炉，补充能量。该专利特点是使生物质焦中的固定碳充分热解，同时利用其热量循环供给气化炉。其缺点是热解气和焦油需要分离后才可进行后续的二次热解反应，热解所需的温度高，虽然利用了生物质焦中固定碳热量，但总体上耗热大。
技术实现思路
技术问题本专利技术所要解决的技术问题是提供一种，利用该装置制备合成气，可以减少焦油的产量，提高生物质气化效率和合成气的热值。技术方案为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下一种基于双流化床生物质气化制备合成气的装置，其特征在于，该装置包括料斗、 干燥器、螺旋给料器、热解流化床、重整流化床、重整旋风分离器、煅烧流化床、煅烧旋风分离器、第一 U型返料器、第二 U型返料器和第三U型返料器，所述的热解流化床的底部设有水蒸气入口，煅烧流化床的底部设有氧气入口，重整旋风分离器的顶部设有合成气出口，煅烧旋风分离器的顶部设有烟气出口 ；第一 U型返料器的下部设有第一返料氮气入口，第二 U型返料器的下部设有第二返料氮气入口，第三U 型返料器的下部设有第三返料氮气入口 ；所述的料斗的出料口与干燥器的进料口相连，干燥器的出料口与螺旋给料器的进料端相连，螺旋给料器的出料端位于热解流化床的内腔上部，热解流化床的下部通过第二 U型返料器与煅烧流化床的下部相连通，煅烧流化床的上部与煅烧旋风分离器的上部相连通，煅烧旋风分离器的下部通过第三U型返料器与重整流化床的下部相连通，重整流化床的上部与重整旋风分离器的上部相连通，重整旋风分离器的下部通过第一 U型返料器与热解流化床的下部相连通。一种利用基于双流化床生物质气化制备合成气的装置制备合成气的方法，所述的方法包括以下过程向料斗中投入生物质原料，将生物质原料送入干燥器中进行干燥，使干燥后的生物质原料的含水量在5%以内；将干燥后的生物质原料由螺旋给料器送入预装有石灰石的热解流化床中，同时， 向热解流化床底部的水蒸气入口通入水蒸气；将热解流化床加热至750— 850°C时，生物质原料在热解流化床内热解气化，生成热解气和固体残渣，热解气中包含一氧化碳、氢气、二氧化碳、甲烷和焦油等产物，固体残渣包含焦炭，热解气上升至重整流化床中，加热重整流化床，使重整流化床的温度保持在900°C，固体残渣沉积在热解流化床的底部，固体残渣和石灰石经第二返料器进入煅烧流化床中；加热煅烧流化床，使煅烧流化床内的温度保持在950°C，向煅烧流化床的氧气入口通入氧气，固体残渣中的焦炭与氧气燃烧，放出大量的热量，使石灰石中的碳酸钙分解为固体颗粒氧化钙和气体二氧化碳；在煅烧流化床的顶部，碳酸钙完全分解为氧化钙和二氧化碳，形成气固两相产物；该气固两相产物经煅烧旋风分离器分离后，烟气从煅烧旋风分离器的烟气出口排出，氧化钙经第三U型返料器返回到重整流化床的下部；在重整流化床中，热解气携带氧化钙上升，氧化钙吸收热解气中的二氧化碳，形成碳酸钙，促进水煤气变换反应和甲烷重整反应，同时，氧化钙作为焦油裂解的催化剂，焦油催化裂解生成氢气和一氧化碳气体,热解气在重整流化床内重整后得到重整气,重整气经重整旋风分离器气固分离后，重整旋风分离器分离出的碳酸钙经第一 U型返料器送回到热解流化床中，实现载热体循环利用，从重整旋风分离器的合成气出口排出气体为合成气。有益效果与现有技术相比，本专利技术具有如下优点(I)减少焦油的产量，提高合成气的热值，提高生物质气化效率。在本专利技术装置中， 重整流化床内，焦油被载热体颗粒氧化钙催化裂解，分解出氢气和一氧化碳等可燃气体，焦油产量减少，氢气等可燃气体增多使得合成气热值提高，整体的气化效率提高。(2)实现了载热体催化剂的循环再生。以石灰石载热体为例，在煅烧流化床中，焦炭燃烧的热量使得石灰石主要成分碳酸钙在高温下分解为CaO和C02，CaO携带热量进入重整流化床反应器中，为重整反应提供热量。在此过程中，CaO吸收热解气中的CO2，促进水煤气变换反应CCHH2O = H2+C02和甲烷重整反应，同时CaO作为催化剂使热解产生的焦油迅速发生催化裂解，生成H2和CO等小分子气体，使热解气中的焦油含量降低，合成气的产量大大提高。CaO在吸收了 CO2后重新生成CaCO3，返回到流化床气化炉内，实现了载热体催化剂的循环利用。(3)实现了生物质能的分级转化。在本专利技术中，生物质原料先在热解流化床内气化得到热解气、焦油和焦炭。焦炭进入煅烧流化床内燃烧，其热量转化给载热体，载热体将这部分热量返回到重整流化床，给焦油裂解和热解气重整提供所需热量。另外，焦炭进入煅烧流化床内燃烧，提高了除尘率，可明显减少合成气中灰尘、炭颗粒等杂质。气化生成的热解气后续本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于双流化床生物质气化制备合成气的装置，其特征在于，该装置包括料斗（1）、干燥器（2）、螺旋给料器（3）、热解流化床（4）、重整流化床（5）、重整旋风分离器（6）、煅烧流化床（9）、煅烧旋风分离器（10）、第一U型返料器（7）、第二U型返料器（8）和第三U型返料器（11），所述的热解流化床（4）的底部设有水蒸气入口（401），煅烧流化床（9）的底部设有氧气入口（901），重整旋风分离器（6）的顶部设有合成气出口（601），煅烧旋风分离器（10）的顶部设有烟气出口（1001）；第一U型返料器（7）的下部设有第一返料氮气入口（701），第二U型返料器（8）的下部设有第二返料氮气入口（801），第三U型返料器（11）的下部设有第三返料氮气入口（1101）；所述的料斗（1）的出料口与干燥器（2）的进料口相连，干燥器（2）的出料口与螺旋给料器（3）的进料端相连，螺旋给料器（3）的出料端位于热解流化床（4）的内腔上部，热解流化床（4）的下部通过第二U型返料器（8）与煅烧流化床（9）的下部相连通，煅烧流化床（9）的上部与煅烧旋风分离器（10）的上部相连通，煅烧旋风分离器（10）的下部通过第三U型返料器（11）与重整流化床（5）的下部相连通，重整流化床（5）的上部与重整旋风分离器（6）的上部相连通，重整旋风分离器（6）的下部通过第一U型返料器（7）与热解流化床（4）的下部相连通。...
【技术特征摘要】
1.一种基于双流化床生物质气化制备合成气的装置，其特征在于，该装置包括料斗(I)、干燥器(2)、螺旋给料器(3)、热解流化床(4)、重整流化床(5)、重整旋风分离器(6)、煅烧流化床(9)、煅烧旋风分离器(10)、第一 U型返料器(7)、第二 U型返料器(8)和第三U型返料器(11)， 所述的热解流化床(4)的底部设有水蒸气入口(401)，煅烧流化床(9)的底部设有氧气入口(901)，重整旋风分离器(6)的顶部设有合成气出口(601)，煅烧旋风分离器(10)的顶部设有烟气出口(1001);第一 U型返料器(7)的下部设有第一返料氮气入口(701)，第二 U型返料器(8)的下部设有第二返料氮气入口(801)，第三U型返料器(11)的下部设有第三返料氮气入口(1101)； 所述的料斗(I)的出料口与干燥器(2 )的进料口相连，干燥器(2 )的出料口与螺旋给料器(3)的进料端相连，螺旋给料器(3)的出料端位于热解流化床(4)的内腔上部，热解流化床(4)的下部通过第二 U型返料器(8)与煅烧流化床(9)的下部相连通，煅烧流化床(9)的上部与煅烧旋风分离器(10)的上部相连通，煅烧旋风分离器(10)的下部通过第三U型返料器(H)与重整流化床(5)的下部相连通，重整流化床(5)的上部与重整旋风分离器(6)的上部相连通，重整旋风分离器(6 )的下部通过第一 U型返料器(7 )与热解流化床(4)的下部相连通。2.根据权利要求I所述的基于双流化床生物质气化制备合成气的装置，其特征在于，还包括含有第一端口、第二端口和第三端口的T形管，该T形管的第一端口连接在合成气出口(601)上，第二端口连接在干燥器(2)的上部，第三端口为合成气收集端，热解流化床(4)的底部还设有合成气进气口(402)，干燥器(2)的下部与合成气进气口(402)连通。3.根据权利要求I所述的基于双流化床生物质气化制备合成气的装置，其特征在于，还包括风帽型布风板(12)，风帽型布风板(12)固定在在热解流化床(4)的底面上。4.一种利用权利要求I所述的基于双流化床生物质气化制备合成气的装置制备合成气的方法，其特征在于，所述的方法包括以下过程...
【专利技术属性】
技术研发人员：向文国，许长春，陈时熠，王东，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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