[发明专利]生物质分质利用炭气热联产装置及工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物质利用，特别涉及生物质分质利用的炭气热联产装置及工作方法。

背景技术

随着作为主要能源来源的常规化石燃料在迅速地减少，人类对低热值燃料利用的关注将日益增加，如生物质燃料、煤泥、城市固废等，尤其是生物质燃料，因为它是植物通过光合作用生成的有机物，它的最初来源是太阳能，同时是可再生的、且来源丰富、广泛。

目前，生物质没有做到真正的高效综合利用。如生物质直燃式发电中，秸秆、木片、椰壳类都成为其原料，而产品却只有一个——电；如生物质制备木炭中，原料只能为木片、椰壳类的高品质生物质，并且其热解气化的副产物——可燃气未得到有效利用；此外分布广泛、产量巨大的秸秆、树皮、甘蔗渣等低品质生物质原料通常被露天焚烧，既造成了资源和能源浪费，又加重了环境污染和大气雾霾的产生；

限制当前生物质热解气化可燃气后续利用的主要原因在于燃气中的焦油难以有效去除，如在生物质气化炉中，采用上吸式燃气收集方式，其燃气中焦油含量较高，焦油会腐蚀设备、影响燃气品质、堵塞管道，容易产生二次污染，严重影响可燃气体的后续利用，也降低了气化炉的使用寿命；且采用内热式加热方式制取的生物质燃气，其热值较低。

为此，高效利用高低品质生物质原料生产高附加值的炭和可燃气并能实现能源梯级使用的生物质高效利用技术，是本领域急需解决的技术难题。

发明内容

为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种高效利用生物质资源、出产燃气品质高、使用寿命长的生物质分质利用炭气热联产装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种生物质分质利用炭气热联产装置，所述炭气热联产装置包括热解气化炉、进风口及投料口，所述进风口和投料口设置在热解气化炉的上部；所述炭气热联产装置进一步包括：

高温烟气通道，所述高温烟气通道设置在所述热解气化炉内，进口端连通燃烧室，出口端连通第一余热锅炉；

燃烧室，所述燃烧室设置在所述热解气化炉的底部并与热解气化炉的内部隔离，空气进口和燃料入口设置在所述燃烧室上；

燃气出口，所述燃气出口设置在所述热解气化炉的积炭还原层和燃烧层之间；

出炭口，所述出炭口设置在所述热解气化炉的底部并与热解气化炉的内部连通。

根据上述的炭气热联产装置，可选地，所述燃气出口连通第二余热锅炉。

根据上述的炭气热联产装置，可选地，所述第二余热锅炉的烟气出口依次连通除尘器、储气罐。

根据上述的炭气热联产装置，可选地，所述第一余热锅炉的烟气出口连通干燥机。

本发明的目的还在于提供了一种高效利用生物质资源、出产燃气品质高的生物质分质利用炭气热联产方法，也即上述炭气热联产装置的工作方法；该发明目的通过以下技术方案的得以实现：

生物质分质利用的炭气热联产装置的工作方法，所述工作方法包括以下步骤：

(A1)低品质生物质以粉末状的形式从燃料入口喷入燃烧室内，和通过空气进口进入的空气混合、燃烧，产生的高温烟气沿着高温烟气通道内上升，提高了热解气化炉内积炭还原层的温度，使得积炭还原层内的温度达到950度或以上；

高品质生物质从投料口进入到热解气化炉内，经过干燥层、热解层、积炭还原层、燃烧层，在热解层产生的焦油下行至积炭还原层内，焦油在炭的催化下发生裂解反应；

(A2)热解气化炉内生产的炭从底部的出炭口排出；

高温烟气通道内的高温烟气通往第一余热锅炉；

热解气化炉内的烟气及由焦油裂解产生的气体从燃气出口排出。

根据上述的工作方法，优选地，所述高品质生物质是木片或椰壳，所述低品质生物质是秸秆或树皮。

根据上述的工作方法，优选地，进入所述燃烧室的低品质生物质呈粉末状。

根据上述的工作方法，可选地，燃气出口排出的烟气通往第二余热锅炉。

根据上述的工作方法，可选地，从所述第二余热锅炉排出的烟气经过除尘后进入储气罐。

根据上述的工作方法，可选地，从所述第一余热锅炉排出后的烟气通往干燥机，干燥所述高品质生物质和／或低品质生物质。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1、将秸秆等低品质生物质原料粉碎成粉末状，并喷入燃烧室进行燃烧，能产生1200℃的高温，有助于是热解气化炉内积炭还原层的温度超过950度，达到焦油在炭催化作用下的裂解反应温度；

2、采取外热式加热方式，基本隔绝了高品质生物质与空气的接触，提高了热解产生的燃气热值和品质；