生物質(zhì)/煤干餾氣化生產(chǎn)高熱值合成氣裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于能源技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種生物質(zhì)/煤干餾氣化生產(chǎn)高熱值合成氣裝置，本發(fā)明還設(shè)計(jì)一種生物質(zhì)/煤干餾氣化生產(chǎn)高熱值合成氣的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展對能源需求的日益增長和對環(huán)境污染的關(guān)注，開展煤的清潔轉(zhuǎn)化技術(shù)和開發(fā)生物質(zhì)能源利用技術(shù)逐漸成為研究的熱點(diǎn)。生物質(zhì)/煤的氣化技術(shù)是研究者備受關(guān)注的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0003]氣化技術(shù)按照燃?xì)馍a(chǎn)機(jī)理可分為干餾氣化和反應(yīng)性氣化，其中反應(yīng)性氣化可根據(jù)反應(yīng)氣氛的不同分為空氣氣化、水蒸氣氣化、氧氣氣化和氫氣氣化等，與反應(yīng)性氣化相比，干餾氣化研究較少。干餾氣化一般以為中熱值的干餾氣為主要產(chǎn)品，同時副產(chǎn)生物焦/煤焦，目前，現(xiàn)有的干餾技術(shù)一般都生產(chǎn)周期比較長，且規(guī)模較小，限制了該技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。因此，開發(fā)新型的生物質(zhì)/煤熱解氣化工藝具有重要的研究價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種生物質(zhì)/煤干餾氣化生產(chǎn)高熱值合成氣裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，生產(chǎn)周期短，適合工業(yè)化應(yīng)用。
[0005]本發(fā)明的另一目的是提供一種生物質(zhì)/煤干餾氣化生產(chǎn)高熱值合成氣的方法。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種生物質(zhì)/煤干餾氣化生產(chǎn)高熱值合成氣裝置，包括依次連接的粉碎機(jī)、第一儲料罐、星型進(jìn)料器、引風(fēng)機(jī)、提升管干燥器、第一旋風(fēng)分離器、第二儲料罐、螺旋進(jìn)料器、干餾氣化反應(yīng)器、第三分離器，第三分離器輸出三路，第一路通過第二返料器與燃燒爐連接，第二路通過半焦返料器與氣化反應(yīng)器連接，水蒸氣鍋爐與氣化反應(yīng)器連接；第三路通過第四旋風(fēng)分離器依次連接重整反應(yīng)器、羅茨風(fēng)機(jī)，第四旋風(fēng)分離器、重整反應(yīng)器別與第一返料器連接;氣化反應(yīng)器輸出兩路，一路與水洗塔連接，另一路與第一返料器連接;第一返料器與燃燒爐連通;燃燒爐與第二旋風(fēng)分離器連接;第二旋風(fēng)分離器輸出兩路，一路通過催化劑儲罐、閥門分別與干餾氣化反應(yīng)器、重整反應(yīng)器、氣化反應(yīng)器連接，另一路與換熱器連接，鼓風(fēng)機(jī)與換熱器連接，換熱器輸出兩路，一路通過第五旋風(fēng)分離器與引風(fēng)機(jī)連接，另一路直接與燃燒爐連接。
[0007]進(jìn)一步的，干餾氣化反應(yīng)器為下行式流化床反應(yīng)器。
[0008]進(jìn)一步的，重整反應(yīng)器為鼓泡流化床反應(yīng)器、沸騰流化床反應(yīng)器或噴動床反應(yīng)器中的一種。
[0009]進(jìn)一步的，氣化反應(yīng)器為鼓泡流化床反應(yīng)器、沸騰流化床反應(yīng)器或噴動床反應(yīng)器中的一種。
[0010]進(jìn)一步的，所述第三分離器為利用重力和慣性力的分離器。
[0011]本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是，一種生物質(zhì)/煤干餾氣化生產(chǎn)高熱值合成氣的方法，按照以下步驟進(jìn)行:
[0012]生物質(zhì)/煤原料被粉碎機(jī)粉碎至粒徑小于3mm后加入第一儲料罐，通過星型進(jìn)料器控制進(jìn)料量與煙氣混合，被引風(fēng)機(jī)輸送至提升管干燥器，經(jīng)過干燥去除水分，水含量低于10%,然后進(jìn)入第一旋風(fēng)分離器，實(shí)現(xiàn)氣固分離;其中，煙氣外排，原料進(jìn)入第二儲料罐;然后經(jīng)螺旋進(jìn)料器輸送至干餾氣化反應(yīng)器頂部，第二旋風(fēng)分離器分離出高溫催化劑通過催化劑儲罐進(jìn)入干餾氣化反應(yīng)器頂部，原料與高溫催化劑混合，并在干餾氣化反應(yīng)器發(fā)生干餾氣化反應(yīng);反應(yīng)后產(chǎn)物經(jīng)過第三分離器被分成高溫油氣、摻少量半焦的催化劑和摻少量催化劑的半焦三部分;其中，高溫油氣被羅茨風(fēng)機(jī)吸引，通過第四旋風(fēng)分離器分離出細(xì)顆粒后進(jìn)入重整反應(yīng)器，發(fā)生高溫油氣重整反應(yīng)，生成高熱值合成氣，合成氣熱值大于20MJ/Kg，作為產(chǎn)品外排;被第三分離器分離出的摻少量半焦的催化劑被第二返料器輸送至燃燒爐;被第三分離器分離出的摻少量催化劑的半焦被半焦返料器輸送至氣化反應(yīng)器與水蒸氣鍋爐產(chǎn)生的高溫蒸汽發(fā)生氣化反應(yīng)，氣化反應(yīng)溫度為900°C，生成熱值大于20MJ/Kg的高熱值合成氣，合成氣經(jīng)水洗塔冷凝后作為產(chǎn)品外排;重整反應(yīng)器和氣化反應(yīng)器熱源均來自催化劑儲罐內(nèi)從第二旋風(fēng)分離器分離下的高溫催化劑;被第四旋風(fēng)分離器、重整反應(yīng)器、氣化反應(yīng)器分離下的細(xì)顆粒均被第一返料器輸送至燃燒爐；在燃燒爐內(nèi)催化劑與半焦發(fā)生燃燒反應(yīng)，為催化劑加熱，并在第二旋風(fēng)分離器被氣固分離，催化劑通過催化劑儲罐返回干餾氣化反應(yīng)器、重整反應(yīng)器和氣化反應(yīng)器循環(huán)使用，高溫?zé)煔膺M(jìn)入換熱器與鼓風(fēng)機(jī)吹來的冷空氣進(jìn)行換熱，冷空氣被加熱后進(jìn)入燃燒爐，高溫?zé)煔獗焕鋮s至300°C-450°C的中溫?zé)煔夂筮M(jìn)入第五旋風(fēng)分離器，分離出磨損后的催化劑外排，中溫?zé)煔獗灰L(fēng)機(jī)吸引進(jìn)入提升管干燥器干燥原料。
[0013]進(jìn)一步的，所述干餾氣化反應(yīng)器發(fā)生干餾氣化反應(yīng)的溫度為750°C-1000°C。
[0014]進(jìn)一步的，所述重整反應(yīng)器發(fā)生重整反應(yīng)的溫度為750°C-850°C。
[0015]進(jìn)一步的，所述半焦返料器內(nèi)的反應(yīng)溫度為8000C-1OOO0C。
[0016]本發(fā)明的有益效果是，1.從裝置結(jié)構(gòu)上，工藝中采用的干餾氣化反應(yīng)器為下行式流化床反應(yīng)器，利用重力實(shí)現(xiàn)催化劑與原料的混合反應(yīng)，具有能耗低、易于工業(yè)放大和產(chǎn)物氣體熱值高的顯著優(yōu)點(diǎn)；采用的重整反應(yīng)器和氣化反應(yīng)器為鼓泡流化床反應(yīng)器、沸騰流化床反應(yīng)器或噴動床反應(yīng)器中的一種，具有溫度均勻、容易控制和易于工業(yè)放大的特性。2.從工藝流程的設(shè)計(jì)上，將生物質(zhì)/煤的干餾氣化與生成氣體的重整相結(jié)合，氣體經(jīng)過重整反應(yīng)提高了二氧化碳的利用率，能夠明顯提高產(chǎn)物氣體熱值;將干餾氣化生成的半焦進(jìn)行氣化和部分燃燒，一方面，解決了生物質(zhì)氣化過程中焦油的危害，另一方面實(shí)現(xiàn)了工藝的能耗自給，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。3.從工藝參數(shù)的選擇上，能夠保證各步反應(yīng)的充分進(jìn)行，如果溫度低不利用反應(yīng)的充分進(jìn)行，如果溫度過高，則可能對催化劑的結(jié)構(gòu)性質(zhì)造成影響。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中，1-粉碎機(jī)，2-第一儲料罐，3-星型進(jìn)料器，4-引風(fēng)機(jī)，5-提升管干燥器，6_第一旋風(fēng)分離器，7-第二儲料罐，8-螺旋進(jìn)料器，9-干餾氣化反應(yīng)器，I O-第二旋風(fēng)分離器，11-第三分離器，12-半焦返料器，13-羅茨風(fēng)機(jī)，14-第四旋風(fēng)分離器，15-重整反應(yīng)器，16-第一返料器，17-燃燒爐，18-第二返料器，19-氣化反應(yīng)器，20-換熱器，21-鼓風(fēng)機(jī)，22-第五旋風(fēng)分離器，23-催化劑儲罐，24-閥門，25-水蒸氣鍋爐，26-水洗塔。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0020]—種生物質(zhì)/煤干餾氣化生產(chǎn)高熱值合成氣裝置，結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括依次連接的粉碎機(jī)1、第一儲料罐2、星型進(jìn)料器3、引風(fēng)機(jī)4、提升管干燥器5、第一旋風(fēng)分離器6、第二儲料罐7、螺旋進(jìn)料器8、干餾氣化反應(yīng)器9、第三分離器11，第三分離器11輸出三路，第一路通過第二返料器18與燃燒爐17連接，第二路通過半焦返料器12與氣化反應(yīng)器19連接，水蒸氣鍋爐25與氣化反應(yīng)器19連接;第三路通過第四旋風(fēng)分離器14依次連接重整反應(yīng)器15、羅茨風(fēng)機(jī)13，第四旋風(fēng)分離器14、重整反應(yīng)器15分別與第一返料器16連接;氣化反應(yīng)器19輸出兩路，一路與水洗塔26連接，另一路與第一返料器16連接;第一返料器16與燃燒爐17連通；燃燒爐17與第二旋風(fēng)分離器10連接;第二旋風(fēng)分離器10輸出兩路，一路通過催化劑儲罐23、閥門24分別與干餾氣化反應(yīng)器9、重整反應(yīng)器15、氣化反應(yīng)器19連