[发明专利]一种副产氢气的二氧化碳自循环式生物质高温气化系统及方法

权利要求书

1.一种副产氢气的二氧化碳自循环式生物质高温气化系统，其特征在于：包括旋风气化炉(1)、锯末下料器(2)、用于产生不低于500℃的二氧化碳与水蒸气以及空气混合气体的混合器(3)、用于分离混合气体从而产生氢气的氢气吸附分离塔(4)、用于分离二氧化碳的二氧化碳吸附分离塔(13)以及用于燃烧放热并生成二氧化碳和水蒸气的焚烧炉(5)，所述旋风气化炉(1)的上部沿切线方向设有进气管(7)，所述旋风气化炉(1)的下部侧壁上设有出气管(8)，所述混合器(3)通过风机(6)与所述进气管(7)相连通，所述锯末下料器(2)的出料口与所述进气管(7)相连通，所述的进气管(7)、旋风气化炉(1)、出气管(8)、氢气吸附分离塔(4)、二氧化碳吸附分离塔(13)、焚烧炉(5)、混合器(3)依次相连通；还包括盛有生物质颗粒(15)的料仓(9)，所述旋风气化炉(1)的顶部中心设有用于输送生物质颗粒(15)的进料管(10)，所述料仓(9)的下料管与所述进料管(10)相连通，所述的出气管(8)、料仓(9)、氢气吸附分离塔(4)依次相连通；所述二氧化碳吸附分离塔(13)上设有进气口、分离口以及出气口，所述二氧化碳吸附分离塔(13)的进气口与所述氢气吸附分离塔(4)相连通，所述二氧化碳吸附分离塔(13)的分离口与所述混合器(3)相连通，所述二氧化碳吸附分离塔(13)的出气口与所述焚烧炉(5)相连通。

2.根据权利要求1所述的副产氢气的二氧化碳自循环式生物质高温气化系统，其特征在于：所述旋风气化炉(1)的底部设有风室(11)，所述风室(11)向着所述进料管(10)的一侧设有若干用于向所述旋风气化炉(1)中的生物质颗粒层输送气化气体的风帽(12)，所述风室(11)的另一侧与所述风机(6)相连通。

3.根据权利要求1所述的副产氢气的二氧化碳自循环式生物质高温气化系统，其特征在于：所述焚烧炉(5)通过燃烧所述二氧化碳吸附分离塔(13)输送的一氧化碳与氮气组成的混合气体所释放出热量将冷水加热成150摄氏度的水蒸气，水蒸气中的一部分通入所述混合器(3)中，水蒸气中的另一部分供给热用户(18)；所述焚烧炉(5)通过燃烧一氧化碳与氮气组成的混合气体生成800摄氏度二氧化碳和氮气组成的混合气体，二氧化碳和氮气组成混合气体中的一部分通入所述混合器(3)中，另一部分经过换热器(16)降温后排入烟囱(17)。

4.一种副产氢气的二氧化碳自循环式生物质高温气化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：风机(6)将混合器(3)中不低于500℃的二氧化碳与水蒸气以及空气组成的混合气体中的一部分送入到旋风气化炉(1)的进气管(7)中；

S2：所述进气管(7)中的气体带动锯末下料器(2)输出的锯末高速喷入所述旋风气化炉(1)中，呈螺旋下降式的缺氧气化燃烧，锯末燃烧生成的生物质燃气经过所述旋风气化炉(1)中的生物质颗粒层再通过出气管(8)和料仓(9)进入到氢气吸附分离塔(4)中；

S3：氢气吸附分离塔(4)分离出生物燃气中的氢气进行加压后储存于罐体(14)中，并将分离后的生物质燃气输送到二氧化碳吸附分离塔(13)中；

S4：二氧化碳吸附分离塔(13)分离出生物质燃气中的二氧化碳后将剩余的一氧化碳和氮气输送到焚烧炉(5)中；

S5：所述焚烧炉(5)通过对二氧化碳吸附分离塔(13)输送的生物质燃气燃烧放热将焚烧炉(5)中的冷水加热成水蒸气，并将燃烧后生成的二氧化碳和氮气以及水蒸气输送到混合器(3)中。

5.根据权利要求4所述的副产氢气的二氧化碳自循环式生物质高温气化方法，其特征在于：在步骤S2中，一部分锯末与混合气体中的二氧化碳进行还原反应，得到一氧化碳。

6.根据权利要求4或5所述的副产氢气的二氧化碳自循环式生物质高温气化方法，其特征在于：在步骤S2中，一部分锯末与混合气体中的水蒸气进行反应，得到氢气以及一氧化碳。

7.根据权利要求4所述的副产氢气的二氧化碳自循环式生物质高温气化方法，其特征在于：所述生物质颗粒层中的一部分生物质颗粒与水蒸气进行反应，得到氢气与一氧化碳；另一部分生物质颗粒与二氧化碳进行还原反应，得到一氧化碳。

8.根据权利要求7所述的副产氢气的二氧化碳自循环式生物质高温气化方法，其特征在于：所述生物质颗粒层中的一部分生物质颗粒和锯末与空气进行氧化反应放热并产生二氧化碳，为气化反应提供热量，生成的生物质燃气的主要成分为二氧化碳，一氧化碳，氢气和氮气。