[实用新型]一种耦合式生物质加压热解系统

说明书

技术领域

本实用新型主要是针对生物质燃料制气领域，具体来说是采用一种微波及等离子体热解来制取生物质合成气的耦合式生物质加压热解系统。

背景技术

当前，在生物质燃料利用领域，相对直接燃烧而言，生物质气化将生物质固体燃料转化为富含一氧化碳和氢气的合成气，以合成气为原料气，能进行甲烷化、合成氨、尿素、甲醇以及合成液体燃料等工艺，这样丰富了生物质用途，扩大了生物质利用领域。

在生物质热解气化过程中，由于热解气化反应总反应为吸热过程，在热解过程中需要添加外部能源来维持热解反应进行，常规热解工艺一般采用间壁传热的方式，热量通过间壁由燃料表面从外至内逐步传递，因而存在着能量传递效率低，燃料热解不完全的缺点。

而新兴微波热解炉采用微波作为加热热源，其加热效率明显高于间壁式传热，但是即使利用微波热解也存在着生物质热解反应不完全，产气量不高，在热解产物中，有大部分生物焦炭生成，无法做到将生物质全部转化为合成气。

CN200880124955.0利用太阳能、微波和等离子体从生物质或煤中制备液体燃料和氢气的方法，是通过使用不同类型的等离子体(电等离子体、微波等离子体、ICP等离子体、光等离子体)来使CO₂形式的碳损失最小化。在整个过程中，将这些等离子体用作将碳氧化为CO并将CO₂还原成CO的附加手段。通过用不同金属元素(Mg、Mn、Al、Fe、Si、SiO₂等)富集等离子体来增强等离子体的作用。而CN201110449489.7、CN201110449413.4及CN201110449459.6都是单一采用微波等离子设备进行炉内气化的工艺方法，目前尚未出现在炉内通过特定的磁场约束而激励等离子体形成次级等离子场，从而强化炉内气化反应的应用报道。

另外，生物质热解气化过程中，加压能提高生产能力，增加单炉产量，降低氧耗，减少带出物损失；对于合成气用于加压合成油的工艺，前压缩可以大大节约后压缩的能量，提高了整体系统的能耗，同时，加压后，物料浓度高，相同体积设备，处理能力大。但是由于生物质燃料自身的特性，传统加压给料方式需要成型或制浆或制粉，因而加压给料操作比较困难且经济性差，目前未见成功的加压生物质热解炉/气化炉的报导。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种耦合式生物质加压热解系统，采用微波与等离子体耦合技术高效地将生物质燃料可燃成分全部转化为合成气，经济性好、效率高，碳转化率高，合成气品质好，有效气体积含量达90%以上；同时，热解炉单炉处理能力大且后续利用过程中无需增设压缩机，大量节省压缩功，降低系统能耗；最后，生成合成气中无焦油，后续净化工艺简单，无环境污染。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种耦合式生物质加压热解炉系统，包括热解炉、脉冲式给料系统、旋风分离器；热解炉顶部设置高温合成气出口，中段设置两侧给料口，下部设置多个微波入口及等离子炬接口，底部设置蓄渣池，蓄渣池下设置有排渣口；热解炉的微波入口和等离子炬接口均布置成多层且每层都均匀间隔布置；

其特征在于等离子炬接口置于微波入口之下蓄渣池液位面之上，且等离子炬接口的等离子射流方向位于微波入口的微波场范围之内；微波入口单个微波功率300kw以下；

脉冲式给料系统与热解炉给料口通过输送通路相连，脉冲式给料系统与给料输送气管道连通并设置给料控制器进行开关控制；热解炉顶部合成气出口与旋风分离器相连，热解炉底部排渣口与渣锁相连，旋风分离器出灰口与灰锁相连，旋风分离器与冷却装置相连，冷却装置与净化装置相连；在热解炉顶部合成气出口与旋风分离器之间设置高温合成气循环激冷装置。

按上述技术方案，加压热解炉炉体底部排渣口外串联设置至少两级渣锁；旋风分离器底部出灰口外串联设置至少两级灰锁。

按上述技术方案，在净化装置后还设置脱碳塔；脱碳塔二氧化碳气体出口与脉冲式给料系统的给料输送气管道连通。

按上述技术方案，所述热解炉整体呈圆筒型，炉外壁采用钢材制作，内壁为耐火砖堆砌或采用水冷壁结构。

生物质燃料在内进行加压热解反应时，热解炉保持带压工况；具体包括如下步骤：

1）：将生物质燃料破碎、筛分至合格粒径，送至专用的脉冲式加压给料系统，以便利用给料密封风进行密相静压输送；

2）：破碎好的生物质颗粒经给料系统输送至热解炉内，同时微波和等离子矩开始工作，微波使得热解炉内形成高强微波场，等离子炬工作气体首次电离形成的高温等离子体射流进入热解炉内；