气炭联产混吸式生物质移动床气化活化一体炉

本发明涉及资源与环境，特别涉及气炭联产混吸式生物质移动床气化活化一体炉。

背景技术：

1、当今世界，化石能源的过度利用对环境、生态和全球气候变化带来一系列问题，主动破解困局、加快能源转型已经成为世界各国的自觉行动。“双碳”目标的提出加速了多能融合发展的进程，助推了当今以清洁绿色的可再生能源取代传统化石能源的速度。生物质能作为可再生能源中唯一的绿色低碳原料，在保障减碳去煤电力安全，填补“煤改生”用能空白，更因其碳捕获和储存技术的开发在减碳方面潜力巨大，将在未来低碳能源结构中发挥重要作用。

2、作为生物质能规模化高效清洁利用的主要方式之一，气化技术使低能量密度的生物质从固态转化为高品位的可燃气体，并且产生生物质炭等副产物的过程。生物质气化不仅可以实现生物质资源的无害化、减量化和资源化利用，而且使生物燃料转化为清洁的气体燃料，可用于发电、供热、生产化学品或运输型生物燃料等，是一种极具发展潜力的热化学转化技术。另外，气化副产物生物炭可用来生产活性炭和工业用炭，也可制成炭基肥料，解决土壤酸化与板结问题，提高农产品的产量和质量，起到碳封存的作用。因此，生物质气化对我国能源结构转型，实现“双碳”目标具有重要意义。

3、我国生物质气化技术研究始于20世纪80年代初期，主要用于气化发电，在相当长一段时间内成为国家推广和重点资助的可再生能源项目，并在全国各地建立了大量的示范生产线。然而，生物质气化发电往往运行一段时间后便难以为继，主要原因为：①气化粗燃气含有大量的焦油和飞灰，难以进行有效处理，重质焦油与飞灰一起沉淀于净化池底部，难以实现资源化利用，导致严重的环保问题；②生物质气化整体发电效率仅为15％～18％，经济效益不佳，并且无法对生物质炭进行高附加值利用。

4、近年来，在“双碳”背景下，随着国家全面取缔和淘汰中小规模的燃煤锅炉，工厂企业的供热亟需找到替代能源，由于天然气燃烧供热成本较高，且大部分工厂企业也无法利用大型热电厂的水蒸气。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中的由于天然气燃烧供热成本较高，且大部分工厂企业也无法利用大型热电厂的水蒸气的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供气炭联产混吸式生物质移动床气化活化一体炉，其包括：一体炉顶部设有燃气出口，炉腔内部将热解气化炉和活化装置组合设计，热解气化炉架设在活化装置上方且与活化装置同轴设置，活化装置下部设置活性炭冷却区，一体炉底部设置有出炭螺旋装置，热解气化炉内设置有干燥热解腔室和氧化还原腔室，物料在干燥热解腔室内热解生成半焦、气相焦油和热解气，半焦和气相焦油在氧化还原腔室内经过裂解和氧化还原反应后生成富含co和h2的燃气并为一体炉提供热量，燃气和热解气通过一体炉顶部的燃气出口排出。。

3、进一步，热解气化炉外壁与一体炉内壁之间形成环形燃气通道，热解气化炉底部与环形通道连通，产生的燃气和热解气从热解气化炉底部通过环形燃气通道通向燃气出口，燃气自身的显热可用于干燥物料、保温炉体。

4、进一步，还包括燃气净化装置，燃气出口与燃气净化装置的输入端连接，燃气净化装置的输出端与外部供热设备连接。

5、进一步，一体炉炉体1/2-2/3高度处设置有通向热解气化炉内的旋周式气化空气进气喷管，在翻转式炉排装置与炉体底部炉篦装置之间炉体圆周内壁1/3-1/2高度处设置有环形旋转活化气体喷嘴，活化气体包括水蒸气、烟道气、co2或空气。

6、进一步，连接空气源与活化气体源主进气盘管的上喷气化空气进气喷管和下喷活化气体喷嘴均与炉体呈45°角向下呈圆周排列。

7、进一步，热解气化炉底部为开口，生物炭可从开口向下落入活化装置，热解气化炉底部设置有阻挡装置，阻挡装置可选择的打开或关闭开口。

8、进一步，阻挡装置为热解气化炉底部设置机械翻转式炉排，机械翻转式炉排可选择的打开或关闭开口，当开口打开时初生炭可从开口向下落入活化装置。

9、进一步，炉体下部设置有炉蓖装置，阻挡装置与炉蓖装置之间形成活化区域，活化气体喷管位于活化区域内。

10、进一步，活化喷管以脉冲的方式向活化装置供应活化气体。

11、由上述技术方案可知，本发明的有益效果为：生物质反应时放出的热量为活化装置提供高温反应热，活化装置将生物炭二次加工为活性炭、碳基肥等高附加值产品，排放出一体炉的燃气替代天然气通向企业的供热设备，减少了企业的天然气成本，实现气炭联产，减少了企业的天然气成本。

技术特征：

1.一种气炭联产混吸式生物质移动床气化活化一体炉，其特征在于，一体炉顶部设有燃气出口，炉腔内部将热解气化炉和活化装置组合设计，热解气化炉架设在活化装置上方且与活化装置同轴设置，活化装置下部设置活性炭冷却区，一体炉底部设置有出炭螺旋装置，热解气化炉内设置有干燥热解腔室和氧化还原腔室，物料在干燥热解腔室内热解生成半焦、气相焦油和热解气，半焦和气相焦油在氧化还原腔室内经过裂解和氧化还原反应后生成富含co和h2的燃气并为一体炉提供热量，燃气和热解气通过一体炉顶部的燃气出口排出。

2.根据权利要求1所述的气炭联产混吸式生物质移动床气化活化一体炉，其特征在于，热解气化炉外壁与一体炉内壁之间形成环形燃气通道，热解气化炉底部与环形通道连通，产生的燃气和热解气从热解气化炉底部通过环形燃气通道通向燃气出口，燃气自身的显热可用于干燥物料、保温炉体。

3.根据权利要求2所述的气炭联产混吸式生物质移动床气化活化一体炉，其特征在于，还包括燃气净化装置，燃气出口与燃气净化装置的输入端连接，燃气净化装置的输出端与外部供热设备连接。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的气炭联产混吸式生物质移动床气化活化一体炉，其特征在于，一体炉炉体1/2-2/3高度处设置有通向热解气化炉内的旋周式气化空气进气喷管，在翻转式炉排装置与炉体底部炉篦装置之间炉体圆周内壁1/3-1/2高度处设置有环形旋转活化气体喷嘴，活化气体包括水蒸气、烟道气、co2或空气。

5.根据权利要求4所述的气炭联产混吸式生物质移动床气化活化一体炉，其特征在于，连接空气源与活化气体源主进气盘管的上喷气化空气进气喷管和下喷活化气体喷嘴均与炉体呈45°角向下呈圆周排列。

6.根据权利要求3所述的气炭联产混吸式生物质移动床气化活化一体炉，其特征在于，热解气化炉底部为开口，生物炭可从开口向下落入活化装置，热解气化炉底部设置有阻挡装置，阻挡装置可选择的打开或关闭开口。

7.根据权利要求6所述的气炭联产混吸式生物质移动床气化活化一体炉，其特征在于，阻挡装置为热解气化炉底部设置机械翻转式炉排，机械翻转式炉排可选择的打开或关闭开口，当开口打开时初生炭可从开口向下落入活化装置。

8.根据权利要求7所述的气炭联产混吸式生物质移动床气化活化一体炉，其特征在于，炉体下部设置有炉蓖装置，阻挡装置与炉蓖装置之间形成活化区域，活化气体喷管位于活化区域内。

9.根据权利要求4所述的气炭联产混吸式生物质移动床气化活化一体炉，其特征在于，活化喷管以脉冲的方式向活化装置供应活化气体。

技术总结
本发明提供一种气炭联产混吸式生物质移动床气化活化一体炉，一体炉顶部设有燃气出口，炉腔内部将热解气化炉和活化装置组合设计，热解气化炉架设在活化装置上方，一体炉底部设置有出炭螺旋装置，热解气化炉内设置有干燥热解腔室和氧化还原腔室，物料在干燥热解腔室内热解生成半焦、气相焦油和热解气，半焦和气相焦油在氧化还原腔室内经过裂解和氧化还原反应后生成富含CO和H<subgt;2</subgt;的燃气并为一体炉提供热量，燃气和热解气通过一体炉顶部的燃气出口排出；热解气化炉为活化装置提供高温反应热，活化装置将初生生物炭活化为活性炭、碳基肥等高附加值产品，排放出一体炉的燃气替代天然气通向企业的供热设备，减少了企业的天然气成本，实现气炭联产。

技术研发人员：李杰,刘浩然
受保护的技术使用者：山东科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/10/24