[发明专利]整体热解-烟气联合循环的生物质多联产装备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物质多联产的装备与方法，具体为整体热解-烟气联合循环的生物质多联产装备与方法。

背景技术

随着能源供应形势的日益紧张和社会环保意识的日益加强，可再生的、清洁的生物质能源越来越受到人们的重视。热化学方法制备生物炭气油等产物是生物质能源的利用的主要途径之一。其中，由于没有加入气化剂，热解方法同气化方法相比具有燃气热值高的优点。热解方法形成的生物质多联产技术，在生产高值化的生物燃气同时，还产出生物焦炭、木焦油和木醋液，经济效益大幅提高，因此而日益受到人们的关注。

中国专利号为201210241955.7的“一种连续式生物质热解炭气油多联产系统”，试图克服固定床干馏釜技术的间歇式生产等诸多不足，提出了一种连续式生物质移动床热解多联产系统，能够连续的制备焦炭和液体产品。该系统采用了长径比很大的移动床，主要依靠生物质原料自身的重力移动实现生产的连续。显然，对确定的系统而言，生物质在该系统移动床中有效热解停留时间就等于由自由落体时间。但生物质的差异性(如种类、粒径、含水率等)需要不同的热解固相停留时间，否则，生物质将无法得到充分热解，导致产气率降低、且产出“夹生炭”即炭中夹杂没有炭化的生物质原料而严重影响炭的品质。再者，因为生物质比重较低靠自身重量移动能力很弱，残留焦油在开停机过程中不断聚集，导致高长径比的热解炉容易造成堵塞。

包括上述专利在内的热解多联产系统，都是把热解、热解气裂解和固炭脱焦三个环节安排在三个分立的设备中完成，如专利号为201110125529.2的“生物质热解脱焦脱碳制备高品质燃气的方法”，将生物质原料与氧化钙按比例加入夹套式热解器中，进行生物质热解、焦油催化裂解和氧化钙吸收CO₂反应。由于上述热解、热解气裂解和固炭脱焦三个环节都是吸热过程，通常采用高温烟气供热。在高温烟气换热效率确定后，需要对应的烟气流速和流量才能提供满足热解等过程的吸热量，特别是热解吸热只能在烟气的高温段完成，因此烟气损耗严重，对应的燃料消耗量很大。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的“热解-热解气裂解-固炭脱焦”三个过程的可控性不强和整体化不够的问题，提出一种“整体热解”的生物质多联产装备及方法，所谓“整体热解”是指将热解、热解气裂解和固炭脱焦三个吸热过程置于同一个高温环境下分区域分段完成；具有“热解-热解气裂解-固体炭脱焦”功能三合一的、整体化的、反应过程可控的特点，能够连续高效生产高热值燃气以及高温炭、木焦油、木醋液等产品。实现充分裂解生物质，有效控制产品质量的目的。

本发明还有一目的是解决现有技术中所存在的“烟气高温段”供热模式下要求烟气生成量大的不足，提出一种“烟气联合循环”的生物质多联产装备及方法，所谓“烟气联合循环”是指整体热解利用的烟气高温段构成内循环(封闭循环)，热解利用后的外排烟气调温后用于原料干燥构成外循环(开放循环)；具有按过程需要以温度范围分段的多循环利用、高效率利用特点。实现减少燃料消耗，降低生物质转化成本的目的。

本发明再有一目的是解决现有技术中所存在的对原材料的粒径和含水率要求过严的问题，提出一种竖向旋转提升热解的装备及方法，控制不同种类、不同尺寸、不同含水率的生物质原料热解速度，达到基本相同的产出产品品质。实现生物质原料适应性范围较广、降低原材料预处理成本的目的。

本发明提供的技术方案是：

一种整体热解-烟气联合循环的生物质多联产装备，包括预处理系统、干燥系统、调温系统、整体热解炉、综合燃烧炉、燃气净化系统、炭成型系统、储气柜和太阳能集热器，其特征是：预处理系统连接干燥系统，干燥系统连接整体热解炉和燃气净化系统，整体热解炉连接燃气净化系统、炭成型系统和综合燃烧炉，燃气净化系统连接储气柜和综合燃烧炉，储气柜连接综合燃烧炉和用户管网，综合燃烧炉连接整体热解炉；

所述综合燃烧炉的输入端与燃气净化系统输出端相连；

所述综合燃烧炉的一个输入端与整体热解炉的一个输出端相连，综合燃烧炉的清洁燃气管、粉体料入口管分别与燃气净化系统的清洁燃气管、粉体料出口管相连；

所述储气柜的出口端连接于用户管网和综合燃烧炉的入口端，其入口端连接于燃气净化系统；

所述太阳能集热器的出口端连接于调温系统和综合燃烧炉；

所述调温系统的控制是通过物料、气体等流体的流量控制来控制热量的交换进而控制温度，模糊运算作为控制的执行层，通过利用神经元网络识别并学习多源流体的运行规律，作为模糊控制算法的指令层，实时控制各流体流量。