專利名稱：一種三反應(yīng)器生物質(zhì)熱解系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于新型生物質(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)。
背景技術(shù)：
在當(dāng)今世界各國(guó)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(lái)越受到各國(guó)研究人員的重視。近年來(lái)，我國(guó)的生物質(zhì)能利用技術(shù)發(fā)展迅猛，截止2010年底，我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)總量已超過(guò)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(wèn)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(guò)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(guò)程中沒有脫碳環(huán)節(jié)，大量的CO2不經(jīng)過(guò)任何處理就直接排放到大氣中，引發(fā)的溫室效應(yīng)越來(lái)越嚴(yán)重，與當(dāng)今的低碳生產(chǎn)作業(yè)方式不相符合。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本實(shí)用新型提供了一種三反應(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(guò)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(guò)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(guò)CO2管路與CO2捕集裝置相連，底部出口通過(guò)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?，下部出口與熱絞龍入口端相連；熱絞龍出口端與鼓泡流化床煅燒爐的下部相連。本實(shí)用新型的有益效果為:(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(guò)生物質(zhì)熱解以及進(jìn)行燃?xì)饷撎?，燃?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。

圖1為本 實(shí)用新型系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；[0014]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
本實(shí)用新型提供了一種三反應(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)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)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(guò)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(guò)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(guò)CO2管路8與CO2捕集裝置相連，底部出口通過(guò)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(guò)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(guò)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(lái)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)?，反?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(lái)自第一返料閥4和來(lái)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(lái)，CaO通過(guò)第三返料閥9進(jìn)入回轉(zhuǎn)式熱解爐10中，CO2通過(guò)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(lái)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[CxHyOj — tar I+char I —tar2 [CH0 850Q.17] +char2 [CH0 2q00.13]+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)[0028]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(guò)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(lái)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(lái)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(lái)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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)CO2管路(8)與CO2捕集裝置相連，底部出口通過(guò)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。
專利摘要本實(shí)用新型屬于新型生物質(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。
文檔編號(hào)C10J3/84GK203112765SQ20132010794
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月7日
發(fā)明者魯許鰲, 鄭小龍, 冉旭, 班彩英 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)(保定)