[发明专利]一种流化床煤气化与生物质低温炭化耦合系统及工作方法

权利要求书

1.一种流化床煤气化与生物质低温炭化耦合系统，其特征在于，包括循环流化床气化炉、炭化炉、一级旋风分离器、二级旋风分离器、一级冷却器、二级冷却器、空气预热器、废水蒸发器、煤气冷却器、布袋除尘器、搅拌器、冷压成型机及相应的输送装置；所述循环流化床气化炉的上输出口和下输入口分别与一级旋风分离器连通，所述一级旋风分离器的输出口通过管道与空气预热器的输入口连通；所述空气预热器的第一输出口通过管道与炭化炉的热载气输入口连通，空气预热器的第二输出口通过管道与废水蒸发器的热源输入口连通，空气预热器的第三输出口通过管道与循环流化床气化炉的热空气输入口连通；所述炭化炉的产气输出口依次与下游的一级冷却器、二级冷却器和布袋除尘器相连通，炭化炉的产炭输出口通过管道与循环流化床气化炉的进料口相连通；所述二级冷却器的废水出口通过管道与废水蒸发器的废水入口相连通；所述废水蒸发器的热源输出口一方面依次与下游的二级旋风分离器、煤气冷却器和布袋除尘器相连通，另一方面与循环流化床气化炉的水蒸气入口相连；所述搅拌器的输入口分别与二级旋风分离器、布袋除尘器、一级冷却器相的输出口相连通，搅拌器的输出口与所述冷压成型机的输入口相连通；所述冷压成型机的输出口与输送装置相连通，将压制好的原料输运返回气化炉进行再循环。

2.采用权利要求1所述的一种流化床煤气化与生物质低温炭化耦合系统的工作方法，其特征在于，步骤如下：

(1)原煤和生物质经过筛选得到粒径小于8mm的煤粉和粒径小于8mm的生物质颗粒；

(2)经步骤(1)处理后的煤粉与气化剂一同进入循环流化床气化炉进行气化反应，得到夹带碳颗粒的粗煤气；夹带碳颗粒的粗煤气经一级旋风分离器处理后，将粒径较大的碳颗粒分离，分离出的碳颗粒由循环流化床的下输入口直接返回炉膛继续参加气化反应；

(3)经步骤(2)一级旋风分离器处理后的粗煤气继续进入空气预热器中进行换热，将气化过程中所需的空气或富氧空气进行预热，预热后的热空气进入循环流化床气化炉中参与气化；经过空气预热器换热的粗煤气分成两部分，一部分粗煤气作为热载气进入炭化炉，为处理生物质的炭化炉的正常运行提供热量；之后，混合了热解气的粗煤气经过依次相连的一级冷却器及二级冷却器，使可凝性气体冷凝脱除，最后在布袋除尘器进行除尘处理得到混合气；另一部分粗煤气则进入废水蒸发器，作为废水蒸发器的热源，以保证水蒸气气化剂对循环流化床气化炉的供应；然后，从废水蒸发器流出的粗煤气再依次经过二级旋风分离器、煤气冷却器，最后进入布袋除尘器进行除尘处理，得到清洁煤气；

(4)二级旋风分离器和布袋除尘器进一步将粗煤气中夹带的粒径较小的高碳飞灰从主流气体中分离出来，并将高碳飞灰输送到搅拌器内；同时，步骤(3)作为热载气的粗煤气流经炭化炉后不可避免的会混合一部分生物质热解而产生的热解气；热解气与粗煤气组成的混合气经一级冷却器冷凝后，得到的酸性有机废液也进入搅拌器，作为高碳飞灰的活化剂；热解气与粗煤气组成的混合气经二级冷却器冷凝后，得到的废水进入废水蒸发器，作为气化反应的气化剂，使该系统产生的废水可以循环使用；

(5)步骤(3)所述的炭化炉产生的生物炭通过输送装置进入循环流化床气化炉与煤粉进行共气化，以提高煤粉的反应性；或作为活性炭原料进行后续的利用；

(6)步骤(4)所述的二级旋风分离器与布袋除尘器所得的高碳飞灰与一级冷却器所冷凝的酸性有机废液一同在搅拌器中均匀混合；之后，混合物料被输送到冷压成型机压制成8mm以下的颗粒，再通过输送装置返回循环流化床气化炉进行循环气化。

3.根据权利要求2所述的工作方法，其特征在于，高碳飞灰与酸性有机废液的质量比优选为3:1。

4.根据权利要求2或3所述的工作方法，其特征在于，步骤(2)中，所述循环流化床气化炉中的气化温度为900-1100℃。

5.根据权利要求2或3所述的工作方法，其特征在于，步骤(3)中，所述炭化炉只要是可将生物质原料转换成生物质炭的装置即可，无特别限定；炭化炉的运行温度为300℃～500℃，并且生成的生物炭的挥发分低于40％。