半焦热载体法生物质热解燃烧联产油气焦热电的系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种半焦热载体法生物质热解燃烧联产油气焦热电的系统。


背景技术：

2.我国能源资源现状是生物质资源比较丰富，但缺油少气，石油和天然气大量依赖从国外进口以满足国内需求。2021年我国石油和天然气的对外依存度分别为72%和45%，油气资源过高的对外依存度对我国的能源安全敲响了警钟。立足我国国情，将国内储量相对丰富的生物质资源转化为替代油品和气品，对保障国家能源安全具有十分重要的意义。生物质热解工艺通过提取生物质中高价值组分来获得焦油、煤气和半焦，而焦油和煤气可进一步加工成替代油品和气品，半焦则可作为产品输出给用户，也可通过燃烧来供热和发电。
3.按照载热介质（热载体）的不同，现有生物质热解工艺一般较为常见的有气体热载体法生物质热解和灰热载体法生物质热解。气体热载体法生物质热解工艺存在热解产物煤气热值低的问题，灰热载体法生物质热解则存在热解产物煤气中灰尘含量高、除尘成本高、煤气和半焦品质不佳等问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的半焦热载体法生物质热解燃烧联产油气焦热电的系统，以半焦为热载体通过生物质的分级转化联产焦油、煤气、半焦、供热蒸汽和电力，所得煤气热值高且洁净，所得半焦产品品质高，且通过耦合富氧燃烧能够实现生物质利用过程中的碳减排控制。
5.本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种半焦热载体法生物质热解燃烧联产油气焦热电的系统，其特征在于：包括流化床热解炉、冷凝装置、一号旋风分离器、二号旋风分离器、循环流化床富氧燃烧炉、换热器、流化床半焦加热炉、循环流化床富氧燃烧炉、换热器、背压式汽轮机、中压减温减压器和二氧化碳捕获装置；流化床热解炉的气态挥发分出口与冷凝装置连接；冷凝装置的热解煤气出口与流化床热解炉的再循环热解煤气入口连接；流化床热解炉的热解半焦溢流口与流化床半焦加热炉的热解半焦入口连接；流化床半焦加热炉的高温半焦出口与一号旋风分离器连接，一号旋风分离器的高温半焦出口与流化床热解炉的半焦热载体入口连接；一号旋风分离器的高温烟气出口与循环流化床富氧燃烧炉的高温烟气入口连接；流化床半焦加热炉的高温半焦溢流口与循环流化床富氧燃烧炉的高温半焦入口连接；循环流化床富氧燃烧炉的高温烟气出口与二号旋风分离器连接；二号旋风分离器的灰分出口与换热器的热相进口和循环流化床富氧燃烧炉的高温灰入口连接；换热器的热相出口与二氧化碳捕获装置连接；换热器的冷相出口分别与背压式汽轮机和中压减温减压器连接。
6.本实用新型所述的冷凝装置上设置有焦油出口。
7.本实用新型还包括一号返料器，所述的流化床热解炉的热解半焦溢流口通过一号返料器与流化床半焦加热炉的热解半焦入口连接。
8.本实用新型还包括二号返料器，一号旋风分离器的高温半焦出口通过二号返料器与流化床热解炉的半焦热载体入口连接。
9.本实用新型还包括三号返料器，流化床半焦加热炉的高温半焦溢流口通过三号返料器与循环流化床富氧燃烧炉的高温半焦入口连接。
10.本实用新型还包括四号返料器，二号旋风分离器的灰分出口通过四号返料器与循环流化床富氧燃烧炉的高温灰入口连接。
11.本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：
12.（1）本系统利用高温半焦作为固体热载体，实现了焦油、煤气、半焦、供热蒸汽和电力的多产品联产，产品丰富，产品比例可调节性高，所生产的焦油和煤气产品洁净、热值高。
13.（2）本系统能够实现硫、氮污染物的有效脱除，从而用最经济的方法解决了生物质利用过程中污染物的排放问题。
14.（3）本系统采用生物质热解耦合半焦富氧燃烧，完成了二氧化碳的高效富集和捕获，实现了生物质利用过程中碳的减排控制；从生物质全生命周期角度看，本系统实际上最终实现了负碳排放，能够为国家的环保战略目标提供有力的技术支持。
附图说明
15.图1是本实用新型实施例的结构示意图。
具体实施方式
16.下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
17.本实用新型实施例包括流化床热解炉5、冷凝装置7、一号旋风分离器18、二号旋风分离器24、循环流化床富氧燃烧炉23、换热器27、一号返料器11、二号返料器17、三号返料器20、四号返料器25、流化床半焦加热炉16、循环流化床富氧燃烧炉23、换热器27、背压式汽轮机28、中压减温减压器30和二氧化碳捕获装置32。
18.流化床热解炉5上设置有生物质给料口1、再循环热解煤气入口2、热解半焦溢流口3、半焦热载体入口4、气态挥发分出口6和半焦产品排出口10。流化床半焦加热炉16上设置有热解半焦入口12、一号氧气入口13、高温半焦溢流口15和高温半焦出口29。循环流化床富氧燃烧炉23上设置有二号氧气入口14、高温半焦入口21、高温烟气入口22、高温灰入口26和高温烟气出口31。
19.流化床热解炉5的气态挥发分出口6与冷凝装置7连接；冷凝装置7上设置有热解煤气出口8和焦油出口9，热解煤气出口8与流化床热解炉5的再循环热解煤气入口2连接。
20.流化床热解炉5的热解半焦溢流口3通过一号返料器11与流化床半焦加热炉16的热解半焦入口12连接。
21.流化床半焦加热炉16的高温半焦出口29与一号旋风分离器18连接，一号旋风分离器18的高温半焦出口通过二号返料器17与流化床热解炉5的半焦热载体入口4连接。一号旋风分离器18的高温烟气出口19与循环流化床富氧燃烧炉23的高温烟气入口22连接。流化床半焦加热炉16的高温半焦溢流口15通过三号返料器20与循环流化床富氧燃烧炉23的高温半焦入口21连接。
22.循环流化床富氧燃烧炉23的高温烟气出口31与二号旋风分离器24连接；二号旋风分离器24的灰分出口与换热器27的热相进口连接，并通过四号返料器25与循环流化床富氧燃烧炉23的高温灰入口26连接。
23.换热器27的热相出口与二氧化碳捕获装置32连接。换热器27的冷相进口加入给水，换热器27的冷相出口分别与背压式汽轮机28和中压减温减压器30连接。
24.生物质通过生物质给料口1加入到流化床热解炉5中，由流化床半焦加热炉16的高温半焦作为热载体则经半焦热载体入口4进入到流化床热解炉5中，生物质和高温半焦在流化床热解炉5充分混合，生物质吸收高温半焦的热量而发生热解，析出气态挥发分，并产生热解半焦。气态挥发分离开流化床热解炉5进入冷凝装置7,通过急冷实现气液分离，得到液态焦油和高热值的洁净煤气。得到的液态焦油，通过加氢制取汽柴油等替代液体燃料；得到的高热值洁净煤气，一部分再循环回流化床热解炉5用作流化介质，另一部分用作工业或民用的洁净燃料或化工合成的原料。流化床热解炉5中生物质热解产生的热解半焦，一部分通过半焦产品排出口10排出，经冷却后作为半焦产品输出给半焦用户，另一部分则通过热解半焦溢流口3经一号返料器11输送至流化床半焦加热炉16，在流化床半焦加热炉16中少部分半焦与从一号氧气入口13鼓入的氧气发生燃烧反应，产生富含二氧化碳的高温烟气，燃烧所释放的热量用于加热流化床半焦加热炉16中未参与燃烧的那部分半焦。加热后的高温半焦，一部分由富含二氧化碳的高温烟气携带进入一号旋风分离器18中进行气固分离，分离下来的高温半焦作为热载体经二号返料器17返送至流化床热解炉5为生物质热解提供所需的热量，而分离后的富含二氧化碳的高温烟气则送入循环流化床富氧燃烧炉23参与富氧燃烧过程；另一部分高温半焦则通过高温半焦溢流口15经三号返料器20输送至循环流化床富氧燃烧炉23，与从二号氧气入口14鼓入的氧气发生富氧燃烧。半焦富氧燃烧产生的富含二氧化碳的高温烟气进入循环流化床富氧燃烧炉23的二号旋风分离器24中，将灰分从高温烟气中分离出来。分离下来的灰分经四号返料器25回送至循环流化床富氧燃烧炉23参与物料循环，分离后的富含二氧化碳的高温烟气一部分返送回循环流化床富氧燃烧炉23参与半焦富氧燃烧过程，另一部分则通过换热器27换热将给水加热成高温高压的过热蒸汽，换热后的富含二氧化碳的低温烟气经二氧化碳捕获装置32将二氧化碳捕获后进行储存或利用。所产生的高温高压过热蒸汽，一部分通过中压减温减压器30进行减温减压后对外供热给中压蒸汽用户，另一部分则通过背压式汽轮机28做功发电，背压式汽轮机的排汽则对外供热给低压蒸汽用户。这样，通过半焦热载体法生物质热解和富氧燃烧的集成，获得了洁净且热值高的焦油和煤气产品，实现了焦油、煤气、半焦、供热蒸汽和电力的联产，同时实现了二氧化碳的减排控制，达到了碳减排的目的。
25.流化床热解炉5利用流化床半焦加热炉16产生的高温半焦作为固体热载体，为流化床热解炉5中生物质热解提供所需要的热量。流化床热解炉5的运行温度为450～700℃，运行压力为0.1～1mpa。流化床半焦加热炉16的运行温度为800～900℃，运行压力为0.1～1mpa。循环流化床富氧燃烧炉23的运行温度为800～950℃，运行压力为0.1～1mpa。
26.此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的
具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种半焦热载体法生物质热解燃烧联产油气焦热电的系统，其特征在于：包括流化床热解炉、冷凝装置、一号旋风分离器、二号旋风分离器、循环流化床富氧燃烧炉、换热器、流化床半焦加热炉、循环流化床富氧燃烧炉、换热器、背压式汽轮机、中压减温减压器和二氧化碳捕获装置；流化床热解炉的气态挥发分出口与冷凝装置连接；冷凝装置的热解煤气出口与流化床热解炉的再循环热解煤气入口连接；流化床热解炉的热解半焦溢流口与流化床半焦加热炉的热解半焦入口连接；流化床半焦加热炉的高温半焦出口与一号旋风分离器连接，一号旋风分离器的高温半焦出口与流化床热解炉的半焦热载体入口连接；一号旋风分离器的高温烟气出口与循环流化床富氧燃烧炉的高温烟气入口连接；流化床半焦加热炉的高温半焦溢流口与循环流化床富氧燃烧炉的高温半焦入口连接；循环流化床富氧燃烧炉的高温烟气出口与二号旋风分离器连接；二号旋风分离器的灰分出口与换热器的热相进口和循环流化床富氧燃烧炉的高温灰入口连接；换热器的热相出口与二氧化碳捕获装置连接；换热器的冷相出口分别与背压式汽轮机和中压减温减压器连接。2.根据权利要求1所述的半焦热载体法生物质热解燃烧联产油气焦热电的系统，其特征在于：所述的冷凝装置上设置有焦油出口。3.根据权利要求1所述的半焦热载体法生物质热解燃烧联产油气焦热电的系统，其特征在于：还包括一号返料器，所述的流化床热解炉的热解半焦溢流口通过一号返料器与流化床半焦加热炉的热解半焦入口连接。4.根据权利要求1所述的半焦热载体法生物质热解燃烧联产油气焦热电的系统，其特征在于：还包括二号返料器，一号旋风分离器的高温半焦出口通过二号返料器与流化床热解炉的半焦热载体入口连接。5.根据权利要求1所述的半焦热载体法生物质热解燃烧联产油气焦热电的系统，其特征在于：还包括三号返料器，流化床半焦加热炉的高温半焦溢流口通过三号返料器与循环流化床富氧燃烧炉的高温半焦入口连接。6.根据权利要求1所述的半焦热载体法生物质热解燃烧联产油气焦热电的系统，其特征在于：还包括四号返料器，二号旋风分离器的灰分出口通过四号返料器与循环流化床富氧燃烧炉的高温灰入口连接。

技术总结
本实用新型提供一种半焦热载体法生物质热解燃烧联产油气焦热电的系统，以半焦为热载体分级转化联产焦油、煤气、半焦、供热蒸汽和电力，所得煤气热值高且洁净，所得半焦产品品质高，且通过耦合富氧燃烧能够实现生物质利用过程中的碳减排控制。流化床热解炉与冷凝装置连接；流化床热解炉与流化床半焦加热炉连接；流化床半焦加热炉与一号旋风分离器连接，一号旋风分离器与流化床热解炉连接；一号旋风分离器与循环流化床富氧燃烧炉连接；流化床半焦加热炉与循环流化床富氧燃烧炉连接；循环流化床富氧燃烧炉与二号旋风分离器连接；二号旋风分离器与换热器和循环流化床富氧燃烧炉连接；换热器与二氧化碳捕获装、背压式汽轮机和中压减温减压器连接。减压器连接。减压器连接。


技术研发人员：杨玉坤 刘宁波 华柳源
受保护的技术使用者：中国联合工程有限公司
技术研发日：2022.09.29
技术公布日：2023/1/6