[实用新型]煤与生物质共气化制备富甲烷气的系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及催化气化领域，尤其涉及一种煤与生物质共气化制备富甲烷气的系统。

背景技术

随着经济的迅速发展以及环保规定的日益严格，对天然气这一清洁能源的需求量呈爆炸式增长。催化气化技术是洁净高效利用煤的一种重要方式，采用催化气化技术，煤与气化剂可在相对较低的温度下在催化剂的催化作用下进行气化反应，生成高浓度的甲烷，但催化剂的添加成本、催化剂的回收等因素一直制约着煤炭催化气化的工业化应用。

生物质能源是一种可再生能源，净增产量巨大，相当于目前世界总能耗的10倍。与煤炭相比，生物质中富含碱/碱土金属催化剂，且挥发分含量高、碳反应活性高，硫、氮和灰分含量低，但由于其分布的分散性以及在处理后形成为具有不规则性的颗粒，不易在流化床气化炉内形成稳定料层等原因限制了生物质作为燃料的规模化利用。

因此，利用现已发展的煤炭转化利用技术与设备，将生物质与煤进行共气化反应，不仅可以解决生物质单独气化存在的问题，还可实现生物质资源的清洁高效资源化利用。专利申请CN102154034中提出了一种烟草秸秆废弃物与煤共转化催化气化的方法，其首先将秸秆预处理、热解转化为固相生物质焦，之后将生物质焦粉碎筛分后，与煤进行湿法混合、干燥，之后在气化炉中于700-1200℃下气化，利用烟草秸秆中富含的钾催化煤与水蒸气、氧气的气化反应制备燃气或合成气。

但在上述工艺中，生物质的热解转化过程需要提供单独的热源维持热解温度，并且生物质在热解成焦后还需与煤进行湿混、干燥等处理才可进行气化，整个气化反应过程中所产生的热量最终并没有得到充分利用，且气化温度高，未利用秸秆中的钾催化甲烷化反应进而在低温下获取甲烷的同时利用甲烷化强放热反应放出的热量。因此使得该工艺不仅工序复杂，而且整体热利用率及气化效率低。

实用新型内容

本实用新型提供了一种煤与生物质共气化制备富甲烷气的系统，能够有效地简化煤与生物质共气化设备中的工序，提高热利用率及气化效率，在富产甲烷产物的同时，得到大量高附加值的焦油副产物。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种煤与生物质共气化制备富甲烷气的系统，包括气化热解装置，所述气化热解装置包括气化区以及位于所述气化区上方的热解区，所述气化区用于使煤粉与气化剂发生气化反应，生成富甲烷高温气体；所述热解区用于使生物质在富甲烷高温气体气氛下发生热解反应，生成生物质焦、热解气和焦油，将所述生物质焦直接与所述气化区内的煤粉进行混合，并利用所述生物质焦中富含的碱/碱土金属催化所述煤粉的气化、甲烷化反应。

可选的，所述气化热解装置为一体式装置，且所述热解区的直径大于或等于所述气化区的直径。

进一步的，所述热解区的直径大于所述气化区的直径时，所述气化区采用流化床形式，所述热解区采用低速流化床、移动床或固定床形式。

可选的，所述气化热解装置的热解区和气化区通过实质性构件相分隔。

进一步的，所述实质性构件为平板分布板或锥形分布板。

可选的，所述气化热解装置包括分体连接的气化装置和热解装置，其中，所述气化区位于所述气化装置内，所述热解区位于所述热解装置内。

可选的，所述气化热解装置的气化区的煤粉上负载有碱/碱土金属催化剂，所述气化热解装置的热解区的生物质中混有煤。

可选的，在所述气化热解装置的顶部还包括：

气固分离装置，用于对所述热解区的出口处的出口产物进行气固分离；

换热装置，用于回收所述出口产物中的余热；

气液冷却分离装置及油水分离装置，用于对所述出口产物进行分离，得到水、焦油及气体产物；

煤气净化装置，用于对所述气体产物进行净化分离，得到富甲烷气。

可选的，在所述气化装置的上游还包括：

预处理装置，用于对煤粉、生物质进行预处理；

进料装置，用于将处理后的煤粉、生物质供应到所述气化热解装置中。

进一步的，所述进料装置中还包括有催化剂配置装置。