一种生物质炭气多联产系统及方法

本发明属于生物质能源利用，尤其涉及一种生物质炭气多联产系统及方法。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、生物质能资源的利用对可持续发展具有重要意义。近年来生物质炭气联产技术受到重视，并逐步获得推广应用，该技术是通过生物质热裂解将生物质转化为生物炭、可燃气体及液体生物质热解油，具有较好的可行性、经济性和生态效益。所得生物炭的品质受原料和操作条件的影响较大。一般低品质生物质如锯末、木屑、竹屑、稻壳、麦秸、大豆皮、花生壳、甘蔗渣、棉秸秆等，只能生产低品质生物炭，附加值较低，因此，提高利用低品质生物质制备的生物炭品质具有重要意义。

3、目前已有多种制备优质生物质的炭气联产技术方案，例如专利cn110129076a公开了一种生物质低温炭气联产装置和炭汽联产方法，在流化床炭气联产炉本体内置生物质炭再热装置，利用流化床炭气联产炉本体内热量，增加生物质炭的热解时间，降低生物质炭中挥发分的含量，提高生物质炭的品质。再例如专利cn106433712a公开了一种回转式生物质连续热解炭气联产工艺，物料连续热解炭化产生生物炭和粗热解气，净化分离粗热解气中热解焦油和热解气，分离后的热解焦油、气充分燃烧，产生的高温烟气用于前端热解炭化供能。这些生物质炭气联产技术方案在生产过程中不可避免地产生焦油、木醋液等副产物，但其并未利用这些副产物生产生物炭，而是将这些副产物直接分离提纯(操作难度大)或者用作燃料(造成资源浪费)。焦油、木醋液等副产物的利用难度大，又不易进行处理，给环境保护带来不小的压力，一定程度上限制了生物质炭气联产技术的工业化推广应用。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种生物质炭气多联产系统及方法，本发明提供的生物质炭气多联产系统能解决现有生物质炭气多联产技术所得生物炭品质低、液体产物利用难度大等问题。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

3、本发明的第一个方面，提供一种生物质炭气多联产系统，包括：

4、进料器；

5、与进料器出料口相连的双层回转炉，包括内层回转炉、内层炉尾罩、外层回转炉、外层炉尾罩；外层回转炉设置在内层回转炉外侧，外层回转炉的尾部与外层炉尾罩相连；内层回转炉长度大于外层回转炉，内层回转炉穿过外层炉尾罩并与内层炉尾罩相连，内层回转炉的炉头与外层炉尾罩之间的内层回转炉的炉体设置有用于碎炭和粉炭通过的筛孔；

6、与内层炉尾罩出料口相连的第一排炭箱，其用于收集块炭；

7、螺旋挤出机，包括进料斗和机身；外层炉尾罩的出料口与螺旋挤出机的机身相连，螺旋挤出机的尾部和外层炉尾罩之间的机身上设有液体进料阀；

8、与螺旋挤出机出料口相连的第二排炭箱，其用于收集机制炭。

9、在本发明的一些实施例中，所述外层回转炉的外部设有用于为其提供转动动力的外层炉齿轮圈，外层回转炉外部设置有保温层和电加热部件。

10、在本发明的一些实施例中，外层炉尾罩和内层炉尾罩之间的内层回转炉的外部设有用于为其提供转动动力的内层炉齿轮圈。

11、在本发明的一些实施例中，外层炉尾罩和内层炉尾罩之间距离为内层回转炉外径的5～15倍。

12、在本发明的一些实施例中，所述筛孔直径为0.5～1.0cm，开孔率为10％～20％。

13、在本发明的一些实施例中，所述螺旋挤出机的出料口设置有排炭罩，排炭罩的下部与第二排炭箱相连，排炭罩的上部设有与燃气锅炉相连的管路，与燃气锅炉相连的管路还通过进气阀与给燃气锅炉补充燃气的管路相连。

14、在本发明的一些实施例中，进料器外部设有伴热管，所述燃气锅炉设有排烟气的管路，排烟器的管路与伴热管的一端相连，伴热管的另一端与风机相连，之后依次连接换热器和气液分离器。

15、在本发明的一些实施例中，所述燃气锅炉设有进水管和蒸汽管，气液分离器的气体出口与排气管路相连，液体出口与储水箱相连，储水箱的出水口与计量泵相连，计量泵与换热器相连，换热器的出水口与燃料锅炉的进水管相连。

16、本发明的第二个方面，提供一种生物质炭气多联产方法，采用如第一个方面所述的生物质炭气多联产系统，包括以下步骤：

17、生物质连续进入进料器后进入双层回转炉，在双层回转炉内进行热解成为热解炭和热解气；

18、粒径大于筛孔直径的热解炭被内层回转炉输送至第一排炭箱，外层炉尾罩与内层炉尾罩之间的内层回转炉的温度低，使得热解气中的高沸点组分部分冷凝吸附在颗粒大于筛孔直径的热解炭中；

19、粒径小于筛孔直径的的热解炭和热解气通过内层回转炉的筛孔进入到外层回转炉，并经外层炉尾罩输送至螺旋挤出机；

20、从螺旋挤出机的进料口加入生物质，生物质在螺旋挤出机的机身中与热解炭和热解气接触，热解炭和热解气温度下降，生物质被热解成热解炭和热解气；

21、从液体进料阀加入生物质热解油和/或木醋液，其与热解炭和热解气接触，使热解炭和热解气温度进一步下降，生物质热解油和/或木醋液中的高沸点组分和热解气中的高沸点组分吸附在热解炭中，经螺旋挤出后进入第二排炭箱。

22、在本发明的一些实施例中，沸点低的热解气从排炭罩上部排出后进入燃气锅炉，在燃气锅炉燃烧后产生的烟气排至伴热管，与生物质进行间接换热后经风机进入换热器，之后进入气液分离器，气体排出，水从气液分离器的液体出口进入储水箱；

23、储水箱中的水经计量泵输送至换热器，换热升温后经进水管进入燃气锅炉，被加热为蒸汽后经蒸汽管排出。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

25、本发明提供的生物质炭气多联产系统，采用双层回转炉装置，强度差的生物质原料由于随内层回转炉的转动而相互碰撞和摩擦成为小颗粒生物质，而颗粒小的生物质原料能够直接通过内层回转炉的筛孔进入到外层回转炉，因此颗粒小、强度差的生物质原料被用于生产机制炭，颗粒大、强度好的生物质原料生产块炭，即根据生物质原料品质的不同实现了其分级利用。且热解炭在出料增强段的输送过程中有小幅度的降温，这使得热解气中的高沸点组分一部分冷凝吸附在热解炭中，以增大这部分热解炭的强度，使之不易破碎，且兼具良好的着火性能和安全性。机制炭制备过程中利用了热解炭降温过程的热量，提高了能源利用率。同时，在热解炭、热解气降温过程中加入普通生物质热解工艺中较难处理的生物质热解油和/或木醋液，生物质热解油和/或木醋液和热解气、热解炭接触，使热解炭和热解气温度下降。生物质热解油和/或木醋液中的高沸点组分和热解气中的高沸点组分吸附在热解炭中，高沸点组分起到粘结剂和增强着火性能的作用，实现了生物质热解油和/或木醋液的多功能利用，产出的机制炭兼具良好的着火性能和安全性。

26、本发明提供的生物质炭气多联产系统在利用热解油和木醋液制备生物炭的同时，还能够避免产生生物质热解油和木醋液。热解气中的低沸点组分、生物质热解油中的低沸点组分和/或木醋液中的低沸点组分被用作燃气锅炉的燃料，避免了产生生物质热解油和木醋液的问题，其本身含有的水分和燃烧产生的水分先进行能源利用，之后与烟气换热后又被用于生产蒸汽，实现了这部分水分的资源化利用；由于不含有高沸点组分，所以避免了设备堵塞问题，不影响燃气锅炉的运行稳定性。