本發(fā)明涉及流化床，更具體的是涉及一種生物質(zhì)流化床氣化制綠色燃料系統(tǒng)及工藝流程。
背景技術(shù)：
1、我國生物質(zhì)種類豐富，每年產(chǎn)生量約45.3億噸，生物質(zhì)能的多元化利用有助于減少對化石能源的依賴，減少二氧化碳排放，增強國家能源安全。
2、公開號為cn220926689u的專利提出了一種生物質(zhì)循環(huán)流化床分級氣化制高品質(zhì)合成氣裝置，生物質(zhì)在流化床中完成氣化反應，再依次通過高溫氣化室、空腔冷卻室和余熱回收裝置制取高品質(zhì)合成氣，但利用空腔冷卻室冷卻合成氣至750℃，合成氣中所攜帶的低溫熔融物不能完全冷卻成固態(tài)，尾部余熱回收裝置沾污風險高，可靠性不足。
3、公開號為cn220432730u的專利提出了一種耦合co2循環(huán)的生物質(zhì)氣化裝置，系統(tǒng)耦合co2作為生物質(zhì)純氧循環(huán)流化床氣化爐的流化床介質(zhì)，但布風板不通水蒸氣，易導致布風板處局部氧氣濃度高，反應劇烈，產(chǎn)生的co2濃度高，合成氣中有效氣co和h2比例低，合成氣品質(zhì)差。
4、為減少對化石能源的依賴，從生物質(zhì)給料到尾部綠色燃料合成的全流程中解決裝置可靠性差和合成氣品質(zhì)低等問題，提出了一種生物質(zhì)流化床氣化制綠色燃料系統(tǒng)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于：為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種生物質(zhì)流化床氣化制綠色燃料系統(tǒng)及工藝流程。
2、本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的具體采用以下技術(shù)方案：
3、本發(fā)明第一個方面提供一種生物質(zhì)流化床氣化制綠色燃料系統(tǒng)，包括依次連接給料裝置、氣化爐、旋風分離器、裂解爐、激冷煙道、尾部煙道、除塵凈化裝置、變換調(diào)質(zhì)裝置以及合成裝置；
4、還包括電解水裝置，所述電解水裝置的氧氣出口通過管道分別與所述氣化爐內(nèi)部和所述裂解爐內(nèi)部連通；所述電解水裝置的氫氣出口通過管道分別與所述合成裝置內(nèi)部連通，在電解水裝置中利用風能/太陽能等可再生能源，電解水制取綠色o2，然后分別送入氣化爐中氣化和裂解爐中除焦油和ch4，在電解水裝置中利用風能/太陽能等可再生能源，電解水制取綠色h2，然后送入合成裝置中，與變換調(diào)質(zhì)裝置凈化調(diào)質(zhì)后合成氣制取綠色燃料；
5、所述尾部煙道內(nèi)布置有余熱回收裝置，旋風分離器底部通過回料器回到所述氣化爐中。
6、具體來說，生物質(zhì)入廠簡單破碎后送通過爐前的給料裝置，在送入氣化爐中氣化，氣化反應溫度在750℃～900℃，氣化后含塵粗合成氣經(jīng)旋風分離器除塵后，在裂解爐中加氧升溫至1300℃左右，除去合成氣中的焦油和甲烷，后在激冷煙道中與再循環(huán)氣激冷降溫，再經(jīng)布置在尾部煙道中的余熱回收裝置換熱，降溫至200℃左右去除塵凈化裝置，后經(jīng)變換調(diào)質(zhì)裝置、合成裝置后制取綠色燃料。
7、在一個實施方式中，所述氣化爐設有多個給料口，所述給料裝置包括依次設置的爐前料倉、緩沖倉、計量螺旋、密封裝置以及推料螺旋，所述前料倉的出料口與所述緩沖倉的進料口連通，所述緩沖倉的出料口與所述計量螺旋的進料口連通，所述計量螺旋的處料口與所述密封裝置的進料口連通，所述密封裝置的出料口與所述推料螺旋的進料口連通，所述推料螺旋設置在所述密封裝置內(nèi)。
8、在一個實施方式中，所述氣化爐側(cè)壁上沿軸向等間距設置有多組氧氣進口，所述氣化爐的底部設置有氧氣進口。
9、在一個實施方式中，所述變換調(diào)質(zhì)裝置上設置有co2氣體出口，所述co2氣體出口連接有氣體主管道，所述氣體主管通過支管道分別與所述氣化爐的底部及所述給料裝置內(nèi)部連通，所述氣體主管道上設置有二氧化碳風機。
10、在一個實施方式中，所述除塵凈化裝置與所述變換調(diào)質(zhì)裝置之間的管道上連接有循環(huán)氣管，所述循環(huán)氣管的末端至少分為兩組且分別與所述激冷煙道內(nèi)部連通，所述循環(huán)氣管上設置有循環(huán)風機。
11、在一個實施方式中，所述余熱回收裝置包括沿物料流依次所述尾部煙道的內(nèi)的水冷蒸發(fā)受熱面、過熱器以及省煤器。
12、在一個實施方式中，還包括汽包，所述汽包出口飽和水通過連接管引入所述水冷蒸發(fā)受熱面內(nèi)，經(jīng)過所述水冷蒸發(fā)受熱面換熱后返回所述汽包，經(jīng)所述汽包的汽水分離器分離出的飽和蒸汽再引入所述過熱器中加熱，產(chǎn)生綠色蒸汽，所述綠色蒸汽的一部分送入所述氣化爐、所述旋風分離器和所述回料器中；所述綠色蒸汽的另一部分送入發(fā)電或者供熱裝置中，產(chǎn)生綠電，供廠區(qū)用電或上網(wǎng)供電，或者直接對外供熱。
13、在一個實施方式中，所述水冷蒸發(fā)受熱面、所述過熱器和所述省煤器均采用拉大節(jié)距結(jié)構(gòu)，用于降低受熱面沾污風險。
14、在一個實施方式中，所述氣化爐、所述裂解爐、所述激冷煙道和所述尾部煙道底部均設有除灰渣系統(tǒng)；所述裂解爐的所述除灰渣系統(tǒng)采用液態(tài)排渣，所述氣化爐、所述激冷煙道和所述尾部煙道的經(jīng)滾筒冷渣器冷卻后送入各自對應的所述除灰渣系統(tǒng)。
15、本發(fā)明的第二個方面提供一種生物質(zhì)流化床氣化制綠色燃料系統(tǒng)的工藝流程，采用上述的一種生物質(zhì)流化床氣化制綠色燃料系統(tǒng)，各介質(zhì)的工藝流如下：
16、給料流程如下：氣化爐設有多個給料口，生物質(zhì)通過給料裝置送入氣化爐中，給料裝置采用co2密封，保證給料裝置的密封性；
17、氧氣流程：在電解水系統(tǒng)中利用風能/太陽能等可再生能源，電解水制取綠色o2，然后分別送入氣化爐中氣化和裂解爐中除焦油和ch4；
18、氫氣流程：在電解水裝置中利用風能或太陽能等可再生能源，電解水制取綠色h2，然后送入合成裝置中，與凈化調(diào)質(zhì)后合成氣制取綠色燃料；
19、氣化流程：生物質(zhì)送入氣化爐后，與氣化劑o2和水蒸氣發(fā)生氣化反應；氣化爐底部布風板利用水蒸氣+o2+co2流化，同時o2和水蒸氣在沿氣化爐高度方向上分段給入，使氣化爐整體氧氣濃度分布均勻，不會出現(xiàn)局部氧濃度過高降低合成氣品質(zhì)的問題；
20、再循環(huán)氣流程如下：經(jīng)除塵凈化裝置后的部分干凈合成氣，通過循環(huán)風機送入激冷煙道中，與裂解爐出口的高溫合成氣混合，起到快速降低合成氣溫度的作用；
21、二氧化碳流程如下：在變化調(diào)質(zhì)裝置中分離出的部分co2，經(jīng)二氧化碳風機分別送入給料裝置密封和氣化爐流化用；
22、合成氣流程如下：氣化爐出口的粗合成氣經(jīng)旋風分離器除塵凈化，分離下的灰經(jīng)回料器返回氣化爐，回料器采用水蒸氣流化；經(jīng)分離器除塵后的粗合成氣在裂解爐中加入氧氣，使溫度升高至1300℃附近，完全除去合成氣中的焦油和ch4；后經(jīng)激冷煙道與循環(huán)風機抽取的干凈循環(huán)氣混合，快速降低合成氣溫度，后與布置在尾部煙道中的水冷蒸發(fā)受熱面換熱降溫至＜650℃，再依次經(jīng)過熱器和省煤器換熱降溫至200℃附近，后經(jīng)除塵凈化裝置除塵脫酸等工藝，得到干凈的合成氣；干凈合成氣分為兩部分：一部分干凈的合成氣通過循環(huán)風機送入激冷煙道中，與裂解爐出口的高溫合成氣混合，起降溫作用；另一部分送入變換調(diào)質(zhì)裝置中，調(diào)節(jié)合成氣成分滿足下游合成裝置的要求；同時在變化調(diào)質(zhì)裝中，分離出的部分co2，經(jīng)二氧化碳風機分別送入給料裝置密封和氣化爐流化用；變化調(diào)質(zhì)后的合成氣送入合成裝置中制取綠色燃料；
23、給水/蒸汽流程：給水經(jīng)布置在尾部煙道中的省煤器與合成氣換熱后引入汽包，汽包出口飽和水通過連接管引入水冷蒸發(fā)受熱面換熱后返回汽包；經(jīng)汽包中汽水分離器分離出的飽和蒸汽再引入過熱器中加熱，產(chǎn)生綠色蒸汽；綠色蒸汽一部分送入氣化爐、旋風分離器和回料器中，參與氣化、調(diào)溫和流化；另一部分送入發(fā)電或者供熱裝置中，產(chǎn)生綠電，可供廠區(qū)用電或上網(wǎng)供電，或者直接對外供熱；尾部煙道中的水冷蒸發(fā)受熱面、過熱器和省煤器均采用拉大節(jié)距結(jié)構(gòu)，降低受熱面沾污風險；
24、灰渣流程：氣化爐、裂解爐、激冷煙道和尾部煙道底部均設有除灰渣系統(tǒng)，其中裂解爐的除灰渣系統(tǒng)采用液態(tài)排渣，其余設備經(jīng)滾筒冷渣器冷卻后送入除灰渣系統(tǒng)。
25、本發(fā)明的有益效果如下：
26、1、本發(fā)明生物質(zhì)入廠簡單破碎后送通過爐前的給料裝置，在送入氣化爐中氣化，氣化反應溫度在750℃～900℃，氣化后含塵粗合成氣經(jīng)旋風分離器除塵后，在裂解爐中加氧升溫至1300℃左右，除去合成氣中的焦油和甲烷，后在激冷煙道中與再循環(huán)氣激冷降溫，再經(jīng)布置在尾部煙道中的余熱回收裝置換熱，降溫至200℃左右去除塵凈化裝置，后經(jīng)變換調(diào)質(zhì)裝置、合成裝置后制取綠色燃料。
27、2、給料裝置采用雙螺旋給料，在計料螺旋和推料螺旋之間采用雙鎖斗結(jié)構(gòu)密封，給料裝置密封氣采用co2，保證生物質(zhì)穩(wěn)定給料和系統(tǒng)的密封性。
28、3、氣化爐采用水蒸氣和o2作為氣化介質(zhì)，合成氣中有效氣(co+h2)濃度更高。氣化爐底部布風板采用水蒸氣+o2+co2流化，同時o2和水蒸氣在沿氣化爐高度方向上分段給入，使氣化爐整體氧氣濃度分布均勻，不會出現(xiàn)局部氧濃度過高降低合成氣品質(zhì)的問題。
29、4、回料器采用水蒸氣流化，避免了o2流化與循環(huán)灰中部分未氣化的生物質(zhì)反應，導致回料器易結(jié)焦問題。
30、5、裂解爐中加入一定量o2升溫至1300℃，可完全除去合成氣中焦油和ch4，合成氣品質(zhì)更高。裂解爐采用液態(tài)排渣。
31、6、裂解爐出口的合成氣溫度高，生物質(zhì)中堿金屬和氯元素大部分以氣相賦存在合成氣中，通過引入尾部干凈合成氣激冷降溫，使粗合成氣中低溫熔融物冷卻至固態(tài)，再通過水冷蒸發(fā)受熱面進一步降溫至＜650℃，避開沾污腐蝕敏感煙溫區(qū)間，降低尾部高溫受熱面沾污腐蝕風險。
32、7、尾部煙道中沿著合成氣流向依次布置有水冷蒸發(fā)受熱面、過熱器和省煤器受熱面，可回收合成氣余熱，提高系統(tǒng)的能量利用效率。受熱面均采用拉大節(jié)距結(jié)構(gòu)，進一步降低沾污腐蝕風險。經(jīng)余熱回收的產(chǎn)生的蒸汽除供氣化系統(tǒng)氣化外，還可對外發(fā)電產(chǎn)生綠電或供熱。
33、8、系統(tǒng)所用o2和h2來自于可再生能源電解水制取，氣化原料為綠色生物質(zhì)，對環(huán)境無污染。
34、為減少對化石能源的依賴，通過生物質(zhì)氣化制綠色燃料，助力國家“雙碳”目標和能源安全建設。本專利提出了一種生物質(zhì)流化床氣化制綠色燃料系統(tǒng)，從生物質(zhì)給料到尾部綠色燃料合成全流程中解決裝置可靠性差和合成氣品質(zhì)低等問題，系統(tǒng)不污染環(huán)境，同時還可副產(chǎn)綠電或供熱。