一種三反應(yīng)器生物質(zhì)熱解系統(tǒng)技術(shù)方案

本實(shí)用新型專利技術(shù)屬于新型生物質(zhì)熱解系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種三反應(yīng)器生物質(zhì)熱解系統(tǒng)及其工作方法。本實(shí)用新型專利技術(shù)系統(tǒng)由快速流化床氧化爐、第一旋風(fēng)分離器、煙氣管道、第一返料閥、鼓泡流化床煅燒爐、第二返料閥、第二旋風(fēng)分離器、CO2管路、第三返料閥、回轉(zhuǎn)式熱解爐、給料口、燃?xì)獬隹诤蜔峤g龍組成；本實(shí)用新型專利技術(shù)采用快速流化床氧化爐、鼓泡流化床煅燒爐和回轉(zhuǎn)式熱解爐的三反應(yīng)器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，每個(gè)反應(yīng)器的反應(yīng)溫度等工況參數(shù)既獨(dú)立有彼此相互關(guān)聯(lián)，其主要影響因素在于雙化學(xué)鏈的物料選取和配比關(guān)系；本實(shí)用新型專利技術(shù)CO2由零排放轉(zhuǎn)為負(fù)排放；燃?xì)庵蠬2組分含量大于80%，減少了生物質(zhì)能的熱損失，同時(shí)防止了半焦對(duì)環(huán)境造成的污染危害。（*該技術(shù)在2023年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)屬于新型生物質(zhì)熱解系統(tǒng)
，特別涉及一種三反應(yīng)器生物質(zhì)熱解系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
在當(dāng)今世界各國的化石能源日漸枯竭的背景下，生物質(zhì)能作為一種安全可靠、蘊(yùn)藏量大、對(duì)環(huán)境友好且可再生的能源形式，越來越受到各國研究人員的重視。近年來，我國的生物質(zhì)能利用技術(shù)發(fā)展迅猛，截止2010年底，我國生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)總量已超過2000 MW。生物質(zhì)氣化、熱解作為在工業(yè)生產(chǎn)中大規(guī)模利用生物質(zhì)能的技術(shù)手段而得到廣泛的推廣應(yīng)用。而現(xiàn)在的把固體生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣體燃料存在以下問題:(I)生物質(zhì)氣化產(chǎn)生的燃?xì)饣祀s了大量N2、CO2和水蒸氣等雜質(zhì)氣體，導(dǎo)致燃?xì)獾臒嶂递^低。(2)生物質(zhì)熱解過程中產(chǎn)生大量的半焦，隨爐渣直接排放到環(huán)境中，這種做法既造成了能量的損失，又對(duì)環(huán)境造成了污染。(3)通常生物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中沒有脫碳環(huán)節(jié)，大量的CO2不經(jīng)過任何處理就直接排放到大氣中，引發(fā)的溫室效應(yīng)越來越嚴(yán)重，與當(dāng)今的低碳生產(chǎn)作業(yè)方式不相符合。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本技術(shù)提供了一種三反應(yīng)器生物質(zhì)熱解系統(tǒng)。一種三反應(yīng)器生物質(zhì)熱解系統(tǒng)，其快速流化床氧化爐的上部出口與第一旋風(fēng)分離器連接；所述第一旋風(fēng)分離器的頂部設(shè)置煙氣管道，底部出口通過第一返料閥與鼓泡流化床煅燒爐的上部入口連接；所述鼓泡流化床煅燒爐的下部出口通過第二返料閥與快速流化床氧化爐的下部相連；鼓泡流化床煅燒爐的頂部出口與第二旋風(fēng)分離器相連；所述第二旋風(fēng)分離器的頂部通過CO2管路與CO2捕集裝置相連，底部出口通過第三返料閥與回轉(zhuǎn)式熱解爐連接；所述回轉(zhuǎn)式熱解爐頂部設(shè)置給料口和燃?xì)獬隹冢虏砍隹谂c熱絞龍入口端相連；熱絞龍出口端與鼓泡流化床煅燒爐的下部相連。本技術(shù)的有益效果為:(I)在進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)的同時(shí)，注重了對(duì)系統(tǒng)所產(chǎn)生的高濃度CO2的捕集控制，CO2由零排放轉(zhuǎn)為負(fù)排放，焚燒爐出口的CO2濃度大于85% ；(2)通過生物質(zhì)熱解以及進(jìn)行燃?xì)饷撎迹細(xì)庵蠬2組分含量大于80% ;燃?xì)鈫挝粺嶂档玫搅溯^大的提高，具有了更高利用價(jià)值；(3)生物質(zhì)熱解所產(chǎn)生的半焦在煅燒反應(yīng)器中進(jìn)行氣化，減少了生物質(zhì)能的熱損失，同時(shí)防止了半焦對(duì)環(huán)境造成的污染危害。附圖說明圖1為本 技術(shù)系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖中標(biāo)號(hào):1-快速流化床氧化爐；2_第一旋風(fēng)分離器；3_煙氣管道；4_第一返料閥；5_鼓泡流化床煅燒爐；6_第二返料閥；7_第二旋風(fēng)分離器；8-C02管路；9_第三返料閥；10-回轉(zhuǎn)式熱解爐；11_給料口 ；12_燃?xì)獬隹?；13_熱絞龍。具體實(shí)施方式本技術(shù)提供了一種三反應(yīng)器生物質(zhì)熱解系統(tǒng)，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本技術(shù)做進(jìn)一步說明。一種三反應(yīng)器生物質(zhì)熱解系統(tǒng)，其快速流化床氧化爐I的上部出口與第一旋風(fēng)分離器2連接；所述第一旋風(fēng)分離器2的頂部設(shè)置煙氣管道3，底部出口通過第一返料閥4與鼓泡流化床煅燒爐5的上部入口連接；所述鼓泡流化床煅燒爐5的下部出口通過第二返料閥6與快速流化床氧化爐I的下部相連；鼓泡流化床煅燒爐5的頂部出口與第二旋風(fēng)分離器7相連；所述第二旋風(fēng)分離器7的頂部通過CO2管路8與CO2捕集裝置相連，底部出口通過第三返料閥9與回轉(zhuǎn)式熱解爐10連接；所述回轉(zhuǎn)式熱解爐10頂部設(shè)置給料口 11和燃?xì)獬隹?12，下部出口與熱絞龍13入口端相連；熱絞龍13出口端與鼓泡流化床煅燒爐5的下部相連。一種三反應(yīng)器生物質(zhì)熱解系統(tǒng)的工作方法，其具體方案如下:水蒸氣分別自第二返料閥6、第一返料閥4、鼓泡流化床煅燒爐5和第三返料閥9進(jìn)入系統(tǒng)；空氣通過快速流化床氧化爐I底部進(jìn)入到系統(tǒng)當(dāng)中；生物質(zhì)物料通過給料口 11進(jìn)入到回轉(zhuǎn)式熱解爐10中，與空氣發(fā)生氣化熱解反應(yīng)后，生成的含有半焦碳粒和CO2的初步燃?xì)猱a(chǎn)氣與來自第三返料閥9的CaO進(jìn)行反應(yīng)，生成用于工業(yè)生產(chǎn)的燃?xì)猓磻?yīng)產(chǎn)生的CaCO3和半焦碳粒經(jīng)由熱絞龍13進(jìn)入到鼓泡流化床煅燒爐5進(jìn)行高溫煅燒分解和還原CuO反應(yīng)，其中半焦碳粒與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)，所產(chǎn)生的H2、CO連同未反應(yīng)的半焦碳粒一起與 來自第一返料閥4和來自快速流化床氧化爐I的CuO進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，并放熱使CaCO3分解；鼓泡流化床煅燒爐5中CaCO3煅燒分解產(chǎn)生的CaO和CO2以流化態(tài)進(jìn)入到第二旋風(fēng)分離器7，在重力作用下CaO與CO2氣固分離開來，CaO通過第三返料閥9進(jìn)入回轉(zhuǎn)式熱解爐10中，CO2通過CO2管路8進(jìn)入到CO2捕集裝置中，至此完成雙化學(xué)鏈反應(yīng)中的其中一個(gè)鏈的循環(huán)；另外一個(gè)化學(xué)鏈的循環(huán)流程為:來自風(fēng)機(jī)的空氣與Cu —同從快速流化床氧化爐I的底部進(jìn)入，并進(jìn)行快速的氧化反應(yīng)，生成的CuO在流化狀態(tài)下的與熱廢氣進(jìn)入第一旋風(fēng)分離器2，CuO靠重力作用經(jīng)第一返料閥4進(jìn)入到鼓泡流化床煅燒爐5參與氧化還原反應(yīng)。采用雙化學(xué)鏈反應(yīng)，具體反應(yīng)情況如下:1、回轉(zhuǎn)式熱解爐 +char2 +H2+C0+C02+CH4+C2H4+(I)此反應(yīng)為以CxHyOz為主體成分的生物質(zhì)物料在回轉(zhuǎn)式熱解爐中發(fā)生熱解反應(yīng)，生成由多種氣體成分組成的初步裂解氣，其中包含了大量的CO2，造成了燃燒的不穩(wěn)定性，不適于直接燃燒應(yīng)用。反應(yīng)吸熱，+1000 kj/kg。CO2 + CaO G CaCO2(2)此反應(yīng)為在生物質(zhì)物料內(nèi)加入CaO，以吸附裂解生成的C02。研究認(rèn)為，當(dāng)有水分參與時(shí)，此反應(yīng)更易進(jìn)行，因此在第四返料閥內(nèi)通入了適量水蒸氣。反應(yīng)吸熱(溫度不宜過高)，+175.7 kj/molo爐內(nèi)反應(yīng)溫度控制在650 °C左右，氣化爐內(nèi)的所需反應(yīng)熱量來自于CaO的物理顯熱。2、鼓泡流化床煅燒爐C+ H20<^C0+ H2(3)在回轉(zhuǎn)式熱解爐中未能完全反應(yīng)的碳粒(半焦)進(jìn)入到高溫的鼓泡流化床煅燒爐內(nèi)與加入的水蒸氣發(fā)生反應(yīng)，生成的CO和H2主要用來還原CuO而非作為燃?xì)馊ミM(jìn)行燃燒應(yīng)用。反應(yīng)要吸收大量的熱，+131.5 kj/mol。2Cu0+C — 2Cu+C02(4)Cu0+H2 — Cu+H20(5)CuO+CO — Cu+C02(6)來自快速流化床氧化爐的高溫CuO與三種典型的還原劑C、H2、C0發(fā)生了氧化還原反應(yīng)。這三種反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，雖然反應(yīng)的進(jìn)行需要加熱。反應(yīng)溫度為800 °C左右。CaCO2 CO2 + CaO(7)在流化狀態(tài)下的鼓泡流化床煅燒爐中，CaCO3熱分解產(chǎn)生的CaO隨CO2進(jìn)入旋風(fēng)分離器，CaO固體物料分離出來后進(jìn)入到回轉(zhuǎn)式熱解爐內(nèi)，富含CO2的氣體進(jìn)行收集。反應(yīng)吸熱，反應(yīng)溫度為800 °C左·右。3、快速流化床氧化爐2Cu+02 —2Cu0(8)快速流化床氧化爐中所進(jìn)行的化學(xué)鏈反應(yīng)主要為這一雙化學(xué)鏈反應(yīng)過程提供氧化物料CuO，作為一種完成整個(gè)系統(tǒng)流程的中間介質(zhì)。此反應(yīng)是快速的氧化反應(yīng)，放出大量的熱，溫度為850 °C左右。權(quán)利要求1.一種三反應(yīng)器生物質(zhì)熱解系統(tǒng)，其特征在于:快速流化床氧化爐(1)的上部出口與第一旋風(fēng)分離器(2)連接；所述第一旋風(fēng)分離器(2)的頂部設(shè)置煙氣管道(3)，底部出口通過第一返料閥(4)與鼓泡流化床煅燒爐(5 )的上部入口連接；所述鼓泡流化床煅燒爐(5 )的下部出口通過第二返料閥(6)與快速流化床氧化爐(I)的下部相連；鼓泡流化床煅燒爐(5)的頂部出口與第二旋風(fēng)分離器(7)相連；所述第二旋風(fēng)分離器(7)的頂部通過CO2管路(8)與CO2捕集裝置相連，底部出口通過第三返料閥(9)與回轉(zhuǎn)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種三反應(yīng)器生物質(zhì)熱解系統(tǒng)，其特征在于：快速流化床氧化爐（1）的上部出口與第一旋風(fēng)分離器（2）連接；所述第一旋風(fēng)分離器（2）的頂部設(shè)置煙氣管道（3），底部出口通過第一返料閥（4）與鼓泡流化床煅燒爐（5）的上部入口連接；所述鼓泡流化床煅燒爐（5）的下部出口通過第二返料閥（6）與快速流化床氧化爐（1）的下部相連；鼓泡流化床煅燒爐（5）的頂部出口與第二旋風(fēng)分離器（7）相連；所述第二旋風(fēng)分離器（7）的頂部通過CO2管路（8）與CO2捕集裝置相連，底部出口通過第三返料閥（9）與回轉(zhuǎn)式熱解爐（10）連接；所述回轉(zhuǎn)式熱解爐（10）頂部設(shè)置給料口（11）和燃?xì)獬隹冢?2），下部出口與熱絞龍（13）入口端相連；熱絞龍（13）出口端與鼓泡流化床煅燒爐（5）的下部相連。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：魯許鰲，鄭小龍，冉旭，班彩英，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華北電力大學(xué)保定，
類型：實(shí)用新型
國別省市：