[发明专利]生物质与煤共气化系统及方法

说明书

本公开涉及一种生物质与煤共气化系统及方法，该系统包括气化炉，气化炉的内腔由上至下依次包括热解区、气化区和燃烧区；热解区具有煤样入口，气化区与热解区连通，热解区内反应产生的热解半焦可进入至气化区，气化区具有生物质入口，燃烧区与气化区连通，以使气化区内反应产生的气化残渣进入至燃烧区内发生燃烧反应；燃烧区的底部具有灰渣出口，灰渣中含有钾元素；气化炉的顶部具有气体出口，这样设置不仅实现了煤的气化和生物质的气化，且生物质中的碱金属和碱土金属还起到对煤的催化作用，为煤气化提供了低廉可弃的催化剂，提高了气化效率，且过程中不会产生焦油。

技术领域

本公开涉及气化技术领域，尤其涉及一种生物质与煤共气化系统及方法。

背景技术

由于中国“富煤、少气、缺油”的能源结构，天然气含量不能满足国内需求。煤气化成为了缓解国内天然气紧张的一条重要途径，而廉价、高活的催化剂成为制约煤气化发展的关键因素。

我国可用的生物质数量巨大，生物质中富含碱金属和碱土金属，是一个庞大的催化剂资源。通过对生物质进行气化，也可以得到燃气，然而生物质的常规气化温度较低，导致生物质气化的燃气中含有大量焦油，冷凝后易导致管路等发生堵塞，限制了生物质单独气化的发展。

因此，如何为煤气化提供廉价可弃的催化剂，促进煤的转化，同时充分发挥生物质中的碱金属和碱土金属的催化作用，且降低生物质气化的燃气中的焦油量成为亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种生物质与煤共气化系统及方法。

第一方面，本公开提供了一种生物质与煤共气化系统，包括气化炉，气化炉的内腔由上至下依次包括热解区、气化区和燃烧区；

热解区具有可供煤样进入的煤样入口，以使煤样在热解区内发生热解反应；

气化区与热解区连通，热解区内反应产生的热解半焦可从热解区进入至气化区，气化区具有可供生物质进入的生物质入口，以使生物质在气化区内发生热解气化反应，且使热解半焦在气化区内发生催化气化反应；其中，生物质中包含碱金属和碱土金属；

燃烧区与气化区连通，以使气化区内反应产生的气化残渣进入至燃烧区内发生燃烧反应；燃烧区的底部具有可供燃烧区反应产生的灰渣排出的灰渣出口，灰渣中含有钾元素；

气化炉的顶部具有可供热解区、气化区和燃烧区反应产生的气体排出的气体出口。

可选的，煤样入口设置在热解区的上部；

和/或，生物质入口设置在气化区的上部。

可选的，热解区的高度与气化区的高度的比值范围为1/2～2/3。

可选的，生物质与煤共气化系统还包括旋风分离器；

旋风分离器具有气体入口、气体排放口和固体出口，气体入口与气体出口连通，固体出口与燃烧区连通；旋风分离器用于对由气体出口排出的气体进行气固分离处理，且使分离出的气体经气体排放口排出，使分离出的固体经固体出口进入至燃烧区中进行燃烧反应。

可选的，生物质与煤共气化系统还包括热交换器、气液分离装置和气体净化装置；

热交换器具有与气体排放口连通的第一气体进口、冷却气体出口、液体入口以及与气化炉的内腔连通的蒸汽出口，热交换器用于对由气体排放口排出的气体进行冷却处理，且使冷却后的气体由冷却气体出口排出；

气液分离装置具有与冷却气体出口连通的第二气体进口、与液体入口连通的液体出口以及与气体净化装置连通的出气口，气液分离装置用于对冷却后的气体进行分离，且使分离出的气体经出气口进入至气体净化装置中进行净化处理，使分离出的液体依次经液体出口和液体入口进入至热交换器中，热交换器还用于对分离出的液体进行加热，且使加热生成的蒸汽经蒸汽出口进入至气化炉的内腔中。