本發(fā)明屬于化工設(shè)備應(yīng)用于電力系統(tǒng)工程，具體涉及一種生物質(zhì)氣化后摻燒減碳系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、生物質(zhì)能是一種存儲(chǔ)在生物物質(zhì)中的太陽(yáng)能量，以化學(xué)能的形式存在，生物質(zhì)能最終源自于綠色植物的光合作用，并且可以轉(zhuǎn)化為我們常見的固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)燃料。生物質(zhì)能具有再生的特點(diǎn)，是一種可持續(xù)利用的能源。現(xiàn)如今，對(duì)于生物質(zhì)能技術(shù)的研究與開發(fā)已經(jīng)成為全球范圍內(nèi)備受關(guān)注的重要議題之一。因此，如何高效地利用生物質(zhì)能，深入研究其轉(zhuǎn)化技術(shù)，并開發(fā)新型的生物質(zhì)能處理與轉(zhuǎn)化設(shè)備變得尤為重要和緊迫。

2、生物質(zhì)氣化技術(shù)是生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換過程中的核心工藝。目前，生物質(zhì)氣化裝置種類繁多，包括旋轉(zhuǎn)窯式、流化床式氣化爐等，其中旋轉(zhuǎn)窯式氣化爐主要由滾筒、窯頭和窯尾構(gòu)成。在生物質(zhì)氣化過程中，不可避免地會(huì)生成焦油，而這些焦油的存在帶來了一系列問題：首先，焦油占用了可燃?xì)怏w中5%至10%的能量，在較低溫度下難以與可燃?xì)夤餐褂?，?dǎo)致了能量的大量浪費(fèi)；其次，在凈化氣體的過程中，含焦油的廢水會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染；再次，焦油在低溫下會(huì)凝結(jié)成粘稠的液體，容易與水、炭粒和其他粉塵混合，造成管道堵塞、閥門和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的卡滯等問題，同時(shí)也會(huì)對(duì)設(shè)備造成腐蝕；此外，像內(nèi)燃機(jī)這樣的燃?xì)馐褂迷O(shè)備對(duì)燃?xì)庵械慕褂秃坑兄鴩?yán)格的要求，這使得燃?xì)鈨艋^程中去除焦油的設(shè)備變得更加復(fù)雜。為了降低生物質(zhì)熱解氣中焦油的含量，最有效的手段之一就是對(duì)其進(jìn)行催化裂解處理。如果選擇直接混燒發(fā)電，那么焦油則無需特別處理，可以直接輸送至高溫爐膛內(nèi)進(jìn)行燃燒，實(shí)現(xiàn)減少碳排放的目的。

3、在生物質(zhì)氣化技術(shù)中，如何有效地去除可燃?xì)怏w中的焦油是該領(lǐng)域面臨的最大挑戰(zhàn)。目前，傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)爐僅能夠完成生物質(zhì)的熱解和氣化過程，而無法直接處理產(chǎn)生的焦油。這些焦油需要被單獨(dú)收集，并在專門設(shè)計(jì)的催化裂解裝置中進(jìn)一步處理。然而，這個(gè)過程對(duì)催化溫度有很高的要求，一般需要在750至900攝氏度的高溫條件下進(jìn)行，這不僅增加了處理的難度，同時(shí)也提高了操作成本和能耗。熱解氣從回轉(zhuǎn)爐中出來后，溫度降低至300～600℃，在進(jìn)入焦油催化裂解設(shè)備時(shí)需要二次加熱，同時(shí)催化劑存在壽命短的問題，催化劑再生工藝復(fù)雜，不能簡(jiǎn)單有效地降低生物質(zhì)熱解氣中焦油的含量。流態(tài)化氣化爐出口溫度通?？梢赃_(dá)到700～800℃，焦油未達(dá)到低溫冷凝的狀態(tài)，可以布置簡(jiǎn)單的管道系統(tǒng)，送入高溫爐膛進(jìn)行摻燒處置，解決了焦油處置難的技術(shù)瓶頸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種生物質(zhì)氣化設(shè)備，以在該設(shè)備中一體化實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)流態(tài)化氣化、氣化后無需動(dòng)力設(shè)備送入高溫爐膛進(jìn)行減碳摻燒，徹底解決氣化中的焦油難處理的問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種生物質(zhì)氣化后摻燒減碳系統(tǒng)，為兩段式流化床氣化爐，包括燃燒下段和氣化段，燃燒下段下部設(shè)置布風(fēng)板和進(jìn)風(fēng)室，進(jìn)風(fēng)室通過進(jìn)風(fēng)管道連接流化風(fēng)機(jī)；氣化段設(shè)置在燃燒下段上方，氣化段于燃燒下段之間設(shè)置隔板，隔板上設(shè)置百葉窗式氣固分離片，燃燒下段和氣化段分別連接有給料裝置；氣化段頂部設(shè)置氣化氣出口管；隔板上設(shè)置多個(gè)隔板孔，每個(gè)隔板孔布置兩層百葉窗式氣固分離片；燃燒下段底部連通滾筒冷渣器。

3、進(jìn)一步的，氣化段的氣相區(qū)筒壁上開設(shè)氣體入口，氣化段的固相區(qū)內(nèi)設(shè)置氣體分布管，所述氣體分布管與所述氣體入口連通，所述氣體分布管的管壁上沿其軸線開設(shè)有多個(gè)出氣孔，位于所述固相區(qū)內(nèi)的氣體分布管的出氣孔朝向所述氣化段的內(nèi)壁，且位于所述固相區(qū)內(nèi)的氣體分布管的出氣孔兩側(cè)還設(shè)置有與該氣體分布管的徑向斷面垂直的護(hù)板。

4、進(jìn)一步的，進(jìn)風(fēng)室頂部設(shè)置布風(fēng)板，布風(fēng)板上設(shè)置多個(gè)布風(fēng)管小孔，每個(gè)布風(fēng)管小孔上設(shè)置蘑菇頭形式的風(fēng)帽，變頻電機(jī)用于控制流化風(fēng)機(jī)，控制燃燒下段及密封風(fēng)用量。

5、進(jìn)一步的，所述給料裝置上設(shè)置有加熱器，所述加熱器的控制信號(hào)輸入端連接氣化氣控制裝置的控制信號(hào)輸出端，加熱器采用電磁加熱器、微波加熱器、電熱絲加熱器、等離子加熱器中的一種或多種組合。

6、進(jìn)一步的，燃燒下段、氣化段和氣化氣出口均設(shè)置有溫度傳感器，所述溫度傳感器連接氣化氣控制裝置的輸入端；燃燒下段和氣化段設(shè)置壓力傳感器，壓力傳感器與給料裝置的變頻控制裝置連接。

7、進(jìn)一步的，所述燃燒下段和/或氣化段的筒壁上還開設(shè)有蒸汽進(jìn)口，所述蒸汽進(jìn)口通過活動(dòng)導(dǎo)管組件與過熱器的蒸汽出口連通；蒸汽進(jìn)口用于引入過熱蒸汽，蒸汽進(jìn)口的活動(dòng)導(dǎo)管組件上設(shè)置溫度傳感器。

8、進(jìn)一步的，氣化段的氣相區(qū)筒壁上設(shè)置氣體入口，氣體入口連接氣體分布管，氣體分布管的管壁上沿其軸線開設(shè)有多個(gè)出氣孔；再流化和冷卻介質(zhì)為氣體，且所述冷卻介質(zhì)出口與所述氣化段筒壁上的氣體入口連通；所述氣體入口處設(shè)置閥門，閥門為手動(dòng)閥門和/或自動(dòng)閥門，自動(dòng)閥門的開度由所述檢測(cè)控制裝置控制。

9、進(jìn)一步的，給料裝置設(shè)置于所述燃燒下段和氣化段的外部，給料裝置采用密封輸送通道，且所述密封輸送通道還連接流化風(fēng)機(jī)，通過變頻電機(jī)用于控制所述流化風(fēng)機(jī)動(dòng)作，控制所述燃燒下段及密封風(fēng)用量。

10、本發(fā)明還提供一種生物質(zhì)氣化方法，包括以下步驟：

11、物料依次進(jìn)行干燥、部分燃燒，部分物料與含氧氣體發(fā)生氧化反應(yīng)，放出大量熱，使反應(yīng)溫度升至600～900℃，物料在600～900℃部分發(fā)生氣化反應(yīng)生成生物炭和燃?xì)?，大部分所述生物質(zhì)油在該溫度下發(fā)生裂解反應(yīng)生成燃?xì)?；未反?yīng)生物質(zhì)進(jìn)入繼續(xù)發(fā)生熱解反應(yīng)，得到熱解氣，熱解氣中含有生物質(zhì)油、水蒸汽和燃?xì)?，物料升溫?00～500℃；

12、熱解氣中的大部分生物質(zhì)油無需催化裂解，直接進(jìn)入高溫爐膛進(jìn)行充分燃燒；

13、將生物炭與熱解氣進(jìn)行分離。

14、進(jìn)一步的，通過含氧氣態(tài)介質(zhì)對(duì)所述隔板分離得到的生物炭進(jìn)行繼續(xù)燃燒釋放熱量，所述含氧氣態(tài)介質(zhì)被所述生物炭加熱后參與所述燃燒下段部分物料的氧化反應(yīng)；對(duì)所述物料反應(yīng)溫度進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的溫度，調(diào)節(jié)與物料發(fā)生氧化反應(yīng)的含氧氣體的量，以控制氣化反應(yīng)溫度。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：本發(fā)明提供的生物質(zhì)氣化設(shè)備中，采用流態(tài)化氣化爐，流態(tài)化氣化爐的進(jìn)料端在燃燒下段，出料端位于布風(fēng)板的下部，由排渣管接引至滾筒式冷渣器中。流態(tài)化氣化爐由進(jìn)料端至出氣口依次為風(fēng)室、布風(fēng)板、燃燒下段、氣固分離段、氣化段、出氣段，燃燒下段與風(fēng)室之間設(shè)置有布風(fēng)板，燃燒下段和化段之間設(shè)置有隔板，隔板下部開設(shè)方孔，工作時(shí)，物料進(jìn)入氣化爐內(nèi)后，在流化風(fēng)的作用下從下至上沿流化軌跡依次經(jīng)過燃燒下段、隔板、氣化段、出氣口段，在氣化爐內(nèi)可以一體完成生物質(zhì)氣化熱源提供和物料的熱解氣化，不需要將熱解氣排出設(shè)備外部進(jìn)行專用的焦油催化裂解設(shè)備處理，因此，不需要進(jìn)行復(fù)雜的二次加熱，從而簡(jiǎn)單有效地解決了生物質(zhì)熱解氣中焦油的含量問題。

16、由于采用了之前沒有的流態(tài)化氣化爐，因此，才可能在氣化爐上直接設(shè)置溫度傳感器和電加熱器，并通過導(dǎo)線與控制裝置連接，完成對(duì)氣化爐內(nèi)的溫度的檢測(cè)和控制，更有利于氣化爐內(nèi)各工藝的反應(yīng)控制，從而在一個(gè)設(shè)備中完成了物料干燥、部分燃燒和熱解氣化等多個(gè)工藝；本發(fā)明提供的生物質(zhì)氣化方法中，能夠連續(xù)地完成生物質(zhì)熱解，簡(jiǎn)化了工藝，能夠利用工藝中的熱解氣和生物炭的熱量，提高了熱效率。