[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

说明书

本发明涉及生物质混合气化及氢气生产技术领域，更具体地，涉及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。一种副产氢气的二氧化碳自循环式生物质高温气化系统，包括旋风气化炉、锯末下料器、生物颗粒下料管、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、用于分离氢气的氢气吸附分离塔、用于分离二氧化碳的二氧化碳吸附分离塔以及用于生成二氧化碳的焚烧炉，旋风气化炉的上部沿切线方向设有进气管，旋风气化炉的下部侧壁设有出气管，混合器通过风机与进气管相连通，锯末下料器的出料口与进气管相连通，进气管、旋风气化炉、出气管、料仓、氢气吸附分离塔、二氧化碳吸附分离塔、焚烧炉、混合器依次相连通。

技术领域

本发明涉及生物质混合气化及氢气生产技术领域，更具体地，涉及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。

背景技术

气化技术是废物利用和能源供应领域内的一项高新技术，对改善环境质量和改变能源结构具有重要的意义，在欧美一些发达国家已受到学术界和工业界的高度重视。目前，现有行业大都以生物质颗粒作为燃料，而家具厂等单位产生的堆积密度大、重量轻的锯末却无法在普通生物质气化炉上使用；同时现有的气化剂一般为空气，以空气作为气化剂的气化，物料在空气中氧气作用下进行气化氧化燃烧反应，产生大量的热量，提供气化还原所需的热量，燃料燃烧释放大量的热量，但同时会产生大量二氧化碳气体，二氧化碳是温室气体，与实现大背景下的“双碳”目标相背离。而且，以空气作为气化剂时生物质燃气中可燃气体主要为一氧化碳，没有氢气产生，热值和附加值均较低。

中国专利申请，公开号为：CN110684558A，公开了一种采用空气及水蒸汽作气化剂的垃圾气化系统。该公开的技术方案采用空气与水蒸气混合，混合后温度120～220℃的气体，作为气化剂来生产，同时保证气化剂中空气含量在理论所需空气量的0.2-0.35之间，气化剂中水蒸气/固体燃料质量比应控制在0.2-0.35之间。该公开的对比文件通过改变气化剂，提高了气化气产量与气体热值，降低了灰渣含碳量，减少了显热损失。但该公开的技术方案只能对生物质颗粒进行气化，并不能对锯末进行气化，同时该公开的技术方案没有将二氧化碳进行分离，以后将直接排入大气中，不利于“双碳”目标的实现

现有技术公开了一种生物质热解气化系统及应用，其公开号为：CN109628156B，该公开的技术方案包括进料装置、热解室和气化室，进料装置与热解室相连，用于将生物质原料送入热解室；热解室顶部连接有热解气输送管道，用于将热解气送出，底部设有将热解焦送入气化室的热解焦出口；气化室套装在热解室外部形成套筒结构，气化室顶部连接有气化气输送管道，用于将气化气送出，气化气输送管道套装在进料装置外部，以利用气化气对生物质原料进行烘焙预热，烘焙预热产生的烘焙气送入气化室中，气化室底部开有气化灰渣出口，用于将气化产生的气化灰渣送入灰渣收集器。该公开的技术方案可与燃煤锅炉进行深度耦合，具有气化效率高、燃气综合热值高、热解气可作为再燃燃料等优点。但该公开的技术方案无法对锯末进行气化，只适用于生物质颗粒，而且没有将燃烧生成的二氧化碳从生物质燃气中分离，以后将直接排入大气中，不利于“双碳”目标的实现。

现有技术还公开了一种生物质气化熔融制取高热值清洁可燃气的装置及方法，其公开号为：CN102517089A，该公开的技术方案的装置由流化床气化反应器、旋风熔融炉、过热器、省煤器、热管换热器、布袋除尘器、脱硫塔、压缩装置和储气罐等组成。该公开技术方案生成燃气的方法是向流化床气化反应器中送入生物质原料、富氧气体和水蒸汽，在450～750℃的条件下生成粗质可燃气，再由所述流化床气化反应器的上部输送到旋风熔融炉中；粗质可燃气进入所述旋风熔融炉后，同时向所述旋风熔融炉中通入富氧气体，在1100～1450℃的条件下，粗质可燃气脱除其中的焦油、碳颗粒和灰分得到净化后的高温可燃气，由所述旋风熔融炉的上部排出，依次流经过热器、省煤器和热管换热器；由热管换热器出来的低温可燃气流经布袋除尘器和脱硫塔进一步净化，净化后得到净化可燃气经压缩装置压缩后收集在储气罐中。