CN115651714A - 一种低热值燃料进行气化转化的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于化工制气技术领域，具体为一种低热值燃料进行气化转化的装置及方法。本发明采用特定组分的“富氧”、“贫氧”以及蒸汽作为气化剂，对低热值燃料进行气化转化；装置包括：常温空分制氧装置，旋风分离器,膜分离器,换热器,增压装置等；循环流化气化床接收低热值燃料，产生含氢气、一氧化碳并且含氮≦5%的高热值燃气，并副产蒸汽用于发电；输出的烟气经热能利用后一部分循环返回与氧气混合成富氧，剩余部分液化为二氧化碳。本发明采用二氧化碳背景气体混合纯氧作为“富氧”及蒸汽为气化剂进行低热值燃料气化，可将低热值燃料高效转化为含氮≦5%的高热值燃气，转化效率高、操作简单、自动化程度高、经济效益好，具有显著的优势。

Description

一种低热值燃料进行气化转化的装置及方法

技术领域

本发明属于热能工程技术领域，具体涉及一种低热值燃料进行气化转化的装置及方法。

背景技术

常压固定床煤气发生炉（也称混合煤气发生炉）通常以空气和水蒸汽的混合气体作为气化剂来生产煤气，其工作过程通常是将燃料由煤气发生炉顶部加入，然后从炉底通入空气或富氧与固体燃料燃烧，将热量积蓄在燃料层，再向燃料层通入蒸汽与碳反应生成水煤气，制取煤气的过程主要在气化层。一般的，气化层的主要化学反应有如下氧化与还原反应：

C+ O2 = CO2 + Q （1）

2C + O2 = 2CO + Q 2CO + O2 = 2CO2 + Q （2）

C + H2O(汽) = CO + H2 – Q （3）

C + 2H2O(汽) = CO2 + 2H2 - Q （4）

C + CO2 = 2CO – Q （5）

其中，气化反应过程中氧作为气化剂主要参与氧化反应，放出热能，水蒸气作为气化剂主要参与还原反应，吸收热能，产生氢气、一氧化碳；

显然，如能保持氧化反应释放热量与还原反应吸收的热量平衡，理论上，制气过程即可持续进行；

但是，无论怎样，如果采用空气作为氧化剂来源，因空气中含有大约21%的氧气和78%的氮气，以此作为氧化剂来源的燃烧反应过程将不可避免的带入大量的氮气，这不仅将大幅降低燃气热值，也将产生大量的氮氧化物污染；

富氧，通常意义上大都泛指≧21%的含氧体积百分比的富氧空气（其中的非氧组分为大都指氮气），已广泛应用于各种燃油、燃气、燃煤窑炉（玻璃、水泥、陶瓷）、各种锅炉、加热炉、焚烧炉、热媒炉、热风炉、冶炼炉、航空发动机、船舶发动机等助燃节能与环保领域；催化裂化、脱硫、废水处理、发动机增效、富氧造（煤）气、各种氧化反应、发酵等领域也应用富氧技术取得了较好的经济效益。但实际上，将燃烧化学反应产生的二氧化碳与纯氧混合为≧21%的含氧体积百分比的富氧空气（其中的非氧组分为二氧化碳）也可有效的支撑燃烧化学反应，通常也称烟气再循环，在气化过程中以此作为氧的气化剂来源，将给气化过程带来革命性的技术进步。

发明内容

鉴于以上情况，针对以生物质等低热值燃料进行能量转化的过程，本发明的目的在于提供一种转化效率高、经济效益好、操作简单的低热值燃料进行气化转化的装置及发。

本发明提供的低热值燃料进行气化转化的装置，采用特定组分的“富氧”、“贫氧”以及蒸汽作为气化剂，对低热值燃料进行气化转化，其结构参见图1，包括：

（1）至少一套采用常温空分制氧装置，用于直接自空气中提取纯度达80～99.9%的氧气；所述常温空分制氧装置可以是膜分离或变压吸附技术的装置；

（2）至少一套第一循环流化床，又称富氧气化反应床，用于进行一般煤气化气化层的主要化学反应过程中的氧化放热反应，为全***提供热能；并且，该循环流化床内氧化剂来源为制氧装置提供的氧气与烟气中二氧化碳混合后的≧21%的含氧体积百分比的富氧空气（其中的非氧组分为二氧化碳）；

（3）至少一套高温烟气旋风分离器，用于将来自第一循环流化床内未燃烬的高温物料分离下来；其中，烟气经一套换热器（组）换热并副产蒸汽，而被分离下来的高温物料与来自第一循环流化床中部溢出的高温物料送入第二循环流化床；

（4）至少一套第二循环流化床，又称贫氧气化反应床，用于进行一般煤气化气化层的主要化学反应过程中的还原制气反应；其中，气化剂蒸汽来自前述副产蒸汽经减压后送入，热能来自第一循环流化床带入的高温物料，与生物质等低热值燃料中的碳在此床内发生连续的气化反应，产生主要含氢气、一氧化碳、甲烷并且含氮≦5%的高热值燃气，其中，部分燃气循环返回本第二循环流化床作为载气；

（5）至少一套高温煤气旋风分离器，用于将来自第二循环流化床内未气化反应完全的高温物料分离下来；同时，可优选但非必要配套一套陶瓷膜过滤器，将高温煤气中的固相组分彻底的截留，再循环返回第一循环流化床中进行燃烧化学反应；

（6）优选但非必要的换热器（组），用于调节高温燃气输出温度，并同时回收热能、提升蒸汽品质；

（7）至少一套高温煤气升压装置，用以提升燃气压力，其中，一部分送入终端用气点（如直接燃烧、发电或进一步进行提纯氢气等），另外一部分，由另一台高温煤气升压装置，将部分煤气升压并作为第二循环流化床的载气循环；

（8）至少一套陶瓷膜过滤器，用以将来自第一循环流化床（富氧气化反应床）经换热器（组）回收热能副产蒸汽的热烟气中的固相组分彻底的截留，其压损由一套高温烟气升压装置提供，一方面用以克服过滤及沿程阻力损失，另外一方面，用以循环返回与前述常温空分制氧装置直接自空气中提取纯度达80～99.9%的氧气的***制取的氧气，进行预混至≧21%的含氧体积百分比的富氧空气（其中的非氧组分为二氧化碳），为氧化反应过程提供氧气；

（9）至少一套控制***，用于控制现场设备的开停/切换，并实现上述连续的循环气化过程。

本发明中，所述“富氧”指的是将制取的氧气与***排出的部分烟气进行预混至≧21%的含氧体积百分比的富氧空气（优选的，富氧化至23～40%，其中的非氧组分为二氧化碳），所述“贫氧”指的是≦1%的含氧体积百分比。

本发明提供的低热值燃料进行气化转化的方法，是基于上述装置的，具体步骤如下：

（1）采用常温空分制氧装置直接自空气中提取纯度达80～99.9%的氧气，按如图1所示设计的供气回路，将制取的氧气与***排出的部分烟气进行预混至≧21%的含氧体积百分比的富氧空气（优选的，富氧化至23～40%，其中的非氧组分为二氧化碳）预热至100～200℃，再送入第一循环流化床作为氧化反应的氧气来源，其压力满足悬浮气化要求，典型的，一般如提供5～30kpa的风压要求；

（2）经前述预热的富氧，送入第一循环流化床与床内生物质等低热值燃料进行氧化反应，即在该床内完成一般煤气化气化层的如下主要化学反应过程，放出热量，维持全***所需的热能：

C+ O2 = CO2 + Q ， （1）

2C + O2 = 2CO + Q ，2CO + O2 = 2CO2 + Q ， （2）

其中，***启动时，第一循环流化床所需初始燃料来自于生物质等低热值燃料的初始投料，富氧则采用制取的氧气与空气预混所得富氧（其非氧组分大部分为氮气），当全***正常运行时，其燃料逐步转自来源于第二循环流化床侧旋风分离器、陶瓷膜分离器等反向送入的未气化完成的含碳物料，而富氧则替代为制取的富氧与***排出的部分烟气进行预混至≧21%的含氧体积百分比的富氧空气（优选的，富氧化至23～40%，其中的非氧组分为二氧化碳）；反应温度一般根据生物质等低热值燃料的灰熔点不同而加以控制，典型的，一般控制在800～950℃；

（3）所述第一循环流化床产生的高温烟气，经旋风分离器，将来自第一循环流化床内未燃烬的高温物料分离下来；其中，烟气经换热器（组）换热副产蒸汽直接作为产品输出，也可送汽轮机发电；同时，被分离下来的高温物料与来自第一循环流化床中部溢出的高温物料送入第二循环流化床，作为高温第一循环流化床的主要热能来源；

（4）在第二循环流化床内，来自第一循环流化床中部溢出的高温物料以及被旋风分离器分离下来的高温物料与生物质等低热值燃料的连续投料，在该床内发生一般煤气化气化层的主要还原化学反应过程：

C + H2O(汽) = CO + H2 – Q ， （3）

C + 2H2O(汽) = CO2 + 2H2 - Q ， （4）

C + CO2 = 2CO – Q， （5）

其中，蒸汽来自前述副产蒸汽经减压后送入，典型的温度控制在150～250℃；主要吸热反应所需的热能来自第一循环流化床带入的高温物料，其循环载气则来自于本身自产煤气，在第二循环流化床内与生物质等低热值燃料中的碳等一并在本床内发生剧烈的气化反应，反应温度一般控制在700～850℃，该反应过程在贫氧状态下完成（典型的，通常为含氧≦1%体积百分比），产生主要含氢气、一氧化碳、甲烷并且含氮≦5%的高热值燃气；

（5）经前述产生高热值燃气经旋风分离器，将其中未气化反应完全的高温物料分离下来，并优选的，增加一级陶瓷膜过滤器将其中的固相组分彻底的截留，这些高温物料被循环返回送入第一循环流化床中进行燃烧化学反应，而其中的高温燃气则可经换热器（组）以调节高温燃气输出温度并同时回收热能、提升蒸汽品质，作为产品输出，该热燃气可直接供燃烧，也可继续将其中的一氧化碳变换成氢气，提取其中的氢气等等；

（6）经前述产生高热值燃气，按客户所需工作压力，由高温煤气升压装置提升燃气压力，作为产品气输出，其中，一部分可送入终端用气点（如直接燃烧、发电或进一步进行提纯氢气等），另外一部分，也可根据压力需求；由另一台高温煤气升压装置，将部分煤气升压并作为第二循环流化床的载气循环，典型的，将压力升压至5～30kpa的风压要求；

（7）经由第一循环流化床产生的高温烟气，一般经过多级热交换器回收其热能，副产高温、高压蒸汽，其烟气再经陶瓷膜过滤器，将其中含有的固相组分彻底的截留，其压损一般由一套高温烟气升压装置提供，一方面用以克服过滤及沿程阻力损失，另外一方面，用以循环返回与前述常温空分（膜分离或变压吸附方法）技术直接自空气中提取纯度达80～99.9%的氧气的***制取的氧气，进行预混至≧21%的含氧体积百分比的富氧空气（其中的非氧组分为二氧化碳），为氧化反应过程提供氧气。

以上气化转化过程，在控制***的作用下，可连续实现生物质等低热值燃料的循环气化转化过程。

本发明的气化转化方法中，气化还原反应的制气过程，即产生一氧化碳、氢气的过程，是在贫氧条件下进行的，因此，其产生的煤气的热值因为氮气等无效组分大幅减少而热值较高，通常，对标一般以5500kcal/kg的燃煤为原料的两段式煤气发生炉为列，其燃气中氮气等无效组分占比高达50%，热值仅约1500kcal/m3，而本发明采用生物质等低热值燃料的热值即使3500kcal/kg,也能获得氮组分仅约0.5～2%而一氧化碳、氢气、甲烷等有效组分高达55～75%的高热值燃料，其燃料热值可轻松达到2500kcal/m3以上，并可副产蒸汽用以发电，能量转化效率高达90%以上；

并且，通过这种控氧汽化技术，灵活的调节气化剂含氧，可产生有效组分主要为氢气、一氧化碳高达70%（其中，典型的，如氢气40%，一氧化碳30%），其余为甲烷、二氧化碳，目前，产生这种级别的工业原料气通常需要采用优质的热值6500kcal/kg的原料煤才能达到），这种革命性的工艺技术为秸秆的高效利用提供了全新的解决方案，以这种周期性生长的生物质能为基础，控氧汽化并基于SSS®科技的镍基膜提纯材料，可提取纯氢，并可结合二氧化碳转换为甲醇，结合其它清洁电力（如光伏、水电和核能电力）为辅的新能源供应体系，这才是人类赖以实现碳中和的能源产业的必由之路；

此外，本发明应用于秸秆等生物质能的气化转化，其产生的残渣主要成分为草木灰，通过添加钾盐等有益组分即可简单还田，解决直接烧掉带来的环保排放问题。

本发明转化效率高、操作简单、自动化程度高、经济效益好，对比现有以煤为燃料的煤气化工艺具有显著的优势。

附图说明

图1本发明的低热值燃料气化方法图示。

图2为本发明的低热值燃料气化装置结构图示。

图中标号：1为常温空分制氧装置，A1为第一循环硫化床，A2为第二循环硫化床；F1为第一循环硫化床侧旋风分离器，F2为第二循环硫化床侧旋风分离器；M1为第二循环硫化床侧高温煤气分离器，M2为第一循环硫化床侧高温烟气分离器；H1、H2、H3、H4为换热器，R1、R2、R3、R4为卸料器，AB1、AB2、AB3为高温煤气升压装置（风机），PV01为储罐。Q1为上料机接口，Q2为进水接口，Q3为氧气接口；W1是燃气出口，W2是蒸汽出口，W3残渣出口，W4是烟气出口，W5是废水排污； 1-1，1-2，1-3分别为常温空分制氧装置1上的接口； 2-1，2-2，2-3，2-4，2-5，2-6，2-7，2-8分别为第一循环硫化床A1上的接口；3-1，3-2.3-3，3-4，3-5分别为第二循环硫化床A2上的接口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步介绍本发明。

本发明的本发明提供的低热值燃料进行气化转化的装置及工艺流程的实施例，如图1所示。包括装置包括：常温空分制氧装置（氮氧分离装置）1，第一循环硫化床A1，第二循环硫化床A2；第一循环硫化床侧旋风分离器F1，第二循环硫化床侧旋风分离器F2；第二循环硫化床侧高温煤气分离器M1，第一循环硫化床侧高温烟气分离器M2；换热器H1、H2、H3、H4，卸料器R1、R2、R3、R4，高温煤气升压装置AB1、AB2、AB3（风机），储罐PV01；上料机接口Q1，进水器接口Q2，氧气接口Q3；以及燃气出口W1，蒸汽出口W2，残渣出口W3，烟气出口W4，废水排污口W5；常温空分制氧装置1上设有接口1-1、1-2、1-3；第一循环硫化床A1具有接口2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6、2-7、2-8；第二循环硫化床A2设有接口3-1、3-2、3-3、3-4、3-5；其中：

常温空分制氧装置1上接口1-1与H3的上部连接，接口1-2与H3的下部连接；接口1-3分别与第一循环硫化床A1的下部接口2-7、第二循环硫化床A2的下部接口3-5连接；

第一循环硫化床A1中，中部接口2-1与Q1连接，上部接口2-2与F1连接，接口2-3与R1连接，接口2-4与H3上部连接，接口2-5与H3上部连接，接口2-6与分别与R2、R4连接,接口2-7与常温空分制氧装置1上接口1-2连接，接口2-8依次与高温烟气分离器M2 和 W3 连接；

第二循环硫化床A2的中，中部接口3-1与 Q1连接，上部接口3-2与F2连接；上部接口3-3分别与R3、R1、R4 连接，下部接口3-4与AB2连接，下部接口3-5与常温空分制氧装置1上接口1-3连接；

换热器H1分别与换热器H4的上部、F1的上部、燃气出口W1连接；

换热器H2分别与给水源连接，并分别与换热器H4的下部、排污口W5连接；

换热器H3与常温空分制氧装置1上接口1-1连接，换热器H3上部与A1的接口2-4连接，下部与A1的接口2-6连接；

换热器H4下部依次与AB1 、PVO1 连接；

PVO1与AB2连接；AB2与A2的接口3-4连接。

蒸汽出口W2 分别与 R1、H1连接，残渣出口W3分别与M2连接、与A1中的接口2-8连接。

（1）常温空分制氧装置1直接自空气中提取纯度达80～99.9%的氧气，按如图所示设计的供气回路，将制取的氧气自接口1-1、1-2输出相同纯度或者不同纯度的氧气，并与***排出的部分烟气进行预混至≧21%的含氧体积百分比的富氧空气（优选的，富氧化至23～40%，其中的非氧组分为二氧化碳），然后经预热器H3预热至100～200℃，分别送入第一循环流化床A1的接口2-5、2-4作为氧化反应的氧气来源，其压力满足悬浮气化要求，具体提供5～30kpa的风压。

（2）经前述预热的富氧，送入第一循环流化床A1与该床内生物质燃料进行氧化反应，煤气化气化层的化学反应过程中的如下反应在此床内完成，放出热量，维持全***所需的热能：

C+ O2 = CO2 + Q， （1）

2C + O2 = 2CO + Q 2CO + O2 = 2CO2 + Q ， （2）

其中，***启动时，第一循环流化床A1所需初始燃料自接口2-1投入的来自于进料器Q1的生物质等低热值燃料的初始投料，富氧则采用制取的氧气与空气预混所得富氧（其非氧组分大部分为氮气），当全***正常运行时，其燃料逐步转自来源于第二循环流化床A2侧旋风分离器F2、陶瓷膜分离器M1等截留用以反向送入的未气化完成的含碳物料以及来自第二循环流化床A2溢出口3-3的残碳，并自第一循环流化床A1的接口2-6接入，而富氧则替代为制取的富氧与***排出的部分烟气进行预混至≧21%的含氧体积百分比的富氧空气（优选的，富氧化至23～40%，其中的非氧组分为二氧化碳）；反应温度控制在800～950℃；其中，接口2-7导入氧氮分离装置1产生的氮气用以在应急情况作为保护吹扫气体；接口2-8则用于排出第一循环流化床A1燃烬的固体残渣，并经添加有益钾盐等元素后回田。

（3）所述第一循环流化床A1产生的高温烟气自接口2-2排出，经旋风分离器F1，将来第一自循环流化床A1内未燃烬的高温物料分离下来，其中，烟气经换热器（组）H1、H2、H3、H4换热副产蒸汽直接自蒸汽出口W2作为产品输出，也可送汽轮机发电；同时，被分离下来的高温物料与来自第一循环流化床A1的接口2-3中部溢出口的高温物料送入第二循环流化床A2的接口3-3，作为第一高温循环流化床A1的主要反应原料。

（4）在第二循环流化床A2内，来自第一循环流化床A1中部接口2-3的高温物料以及被旋风分离器F1分离下来的高温物料与自接口3-1的生物质等低热值燃料的连续投料，在本床内发生煤气化气化层的主要还原化学反应过程：

C + H2O(汽) = CO + H2 – Q ， (3)

C + 2H2O(汽) = CO2 + 2H2 - Q ， (4)

C + CO2 = 2CO – Q ， (5)

其中，蒸汽来自前述副产蒸汽经减压后由卸料器R1、R2、R3、R4送入，控制温度在150～250℃，压力为0.15MPa，主要吸热反应所需的热能来自第一循环流化床A1带入的高温物料，其循环载气则来自于本身自产煤气自接口3-4接入，在床内与生物质等低热值燃料中的碳等一并在本床内发生剧烈的气化反应，反应温度控制在700～850℃，该反应过程在贫氧状态下完成（通常为含氧≦1%体积百分比），产生主要含氢气、一氧化碳、甲烷并且含氮≦5%的高热值燃气，自接口3-2导出，接口3-5用于导入常温空分制氧装置1产生的氮气用以在应急情况作为保护吹扫气体。

（5）经前述产生高热值燃气自接口3-2导出经旋风分离器F2，将其中未气化反应完全的高温物料分离下来；再通过一级陶瓷膜过滤器M1，将其中的固相组分彻底的截留，这些高温物料自分离器出口的卸料器R2、R3、R4被循环返回送入第一循环流化床A1中进行燃烧化学反应，而其中的高温燃气则经换热器（组）H4以调节高温燃气输出温度并同时回收热能、提升蒸汽品质，作为产品输出，该热燃气可直接供燃烧，也可继续将其中的一氧化碳变换成氢气，提取其中的氢气等等。

（6）经前述产生高热值燃气，按客户所需工作压力，由高温煤气升压装置AB1提升燃气压力，作为产品气输出。其中，一部分经缓冲罐PV01再送入终端用气点（如直接燃烧、发电或进一步进行提纯氢气等）；另一部分，根据压力需求，通过另一台高温煤气升压装置AB2，将部分煤气升压，并作为第二循环流化床A2的载气循环，将压力升压至5～30kpa的风压要求。

（7）经由第一循环流化床A1产生的高温烟气，经过多级热交换器H1、H2、H3、H4回收其热能，副产高温、高压蒸汽，其烟气再经陶瓷膜过滤器M2，将其中含有的固相组分彻底的截留，其压损由另一高温烟气升压装置AB3提供，一方面用以克服过滤及沿程阻力损失，另外一方面，用以循环返回与前述常温空分（膜分离或变压吸附方法）技术直接自空气中提取纯度达80～99.9%的氧气的***制取的氧气，进行预混至≧21%的含氧体积百分比的富氧空气（其中的非氧组分为二氧化碳），为氧化反应过程提供氧气。

以上，生物质等低热值燃料经切碎至大约50mm，由上料机接口Q1送入，补给水自进水器接口Q2接入，氧气则自氧气接口Q3以氧氮分离装置输入，通过以上气化转化工艺过程，在控制***的作用下，即可连续实现生物质等低热值燃料的循环气化转化，同时产生含有效组分氢气、一氧化碳较高的高热值燃气自燃气出口W1输出（可继续提纯其中的有效组分氢气），高温高压蒸汽自蒸汽出口W2输出（也可供继续发电），优质草木灰自残渣出口W3输出（添加有益钾盐等元素即可成为有机肥而回田），富含二氧化碳（含量≧80%）的烟气则自烟气出口W4输出（可选取适当的三相点即可液化），少量换热废水自废水排污口W5排放。由此，采用二氧化碳背景气体混合纯氧作为“富氧”及蒸汽为气化剂进行的低热值燃料气化工艺，有效的降低了氮含量并且可将低热值燃料的有效组分高效的转化为主要含氢气、一氧化碳并且含氮≦5%的高热值燃气，其有效热能的70～75%可转化至燃气，15～20%可转化为蒸汽或电力，完成了生物质等低热值燃料的高效转化，且操作简单、自动化程度高、经济效益好，对比现有以煤为燃料的煤气化工艺具有显著的优势。

本发明优先应用于生物质等低热值燃料的气化转化，但并不代表采用本发明的方法对其它燃料（典型的，如燃煤等优质燃料），采用本发明所公开的基本原则同样适合，通过本发明的方法可以实现的典型实例包括对所有燃料的转化应用，该转化可以是固态燃料转化为气态燃料，基于含碳燃料转化为氢气，等等应用场合。

以上所描述的实施方法仅阐述本发明的一些重要特征，本专业的技术人员应该知道，尽管本发明结合附图进行了部分描述，但这仅仅是本发明的一个应用实例或者一种方法，一切不违反本专利阐述的实质的其它变化也属于本专利的范畴，本发明的范围仅仅受所附的权利要求书范围所限制。

以上通过具体实施方式，对本发明的上述内容进一步的做出了一些详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题范围仅限于以上应用实例，凡基于本发明以上的内容所实现的技术均属于发明的范围。

Claims (2)

1.一种低热值燃料进行气化转化的装置，其特征在于，采用特定组分的“富氧”、“贫氧”以及蒸汽作为气化剂，对低热值燃料进行气化转化，其结构包括：

（1）至少一套常温空分制氧装置，用于直接自空气中提取纯度达80～99.9%的氧气；

（2）至少一套第一循环流化床，又称富氧气化反应床，用于进行煤气化气化层的主要化学反应过程中的氧化放热反应，为全***提供热能；并且，该循环流化床内氧化剂来源为制氧装置提供的氧气与烟气中二氧化碳混合后的≧21%的含氧体积百分比的富氧空气；

（3）至少一套高温烟气旋风分离器，用于将来自第一循环流化床内未燃烬的高温物料分离下来；其中，烟气经一套换热器换热并副产蒸汽，而被分离下来的高温物料与来自第一循环流化床中部溢出的高温物料送入第二循环流化床；

（4）至少一套第二循环流化床，又称贫氧气化反应床，用于进行煤气化气化层的主要化学反应过程中的还原制气反应；其中，气化剂蒸汽来自前述副产蒸汽经减压后送入，热能来自第一循环流化床带入的高温物料，与生物质低热值燃料中的碳在此床内发生连续的气化反应，产生主要含氢气、一氧化碳、甲烷并且含氮≦5%的高热值燃气，其中，部分燃气循环返回本第二循环流化床作为载气；

（5）至少一套高温煤气旋风分离器，用于将来自第二循环流化床内未气化反应完全的高温物料分离下来；同时，配套一套陶瓷膜过滤器，将高温煤气中的固相组分彻底的截留，再循环返回第一循环流化床中进行燃烧化学反应；

（6）至少一套换热器，用于调节高温燃气输出温度，并同时回收热能、提升蒸汽品质；

（7）至少一套高温煤气升压装置，用以提升燃气压力，其中，一部分送入终端用气点，另外一部分，由另一台高温煤气升压装置，将部分煤气升压并作为第二循环流化床的载气循环；

（8）至少一套陶瓷膜过滤器，用以将来自第一循环流化床经换热器回收热能副产蒸汽的热烟气中的固相组分彻底的截留，其压损由一套高温烟气升压装置提供，一方面用以克服过滤及沿程阻力损失，另外一方面，用以循环返回与前述常温空分制氧装置直接自空气中提取纯度达80～99.9%的氧气的***制取的氧气，进行预混至≧21%的含氧体积百分比的富氧空气，为氧化反应过程提供氧气；

（9）一套控制***，用于控制现场设备的开停/切换，并实现上述连续的循环气化过程；

所述“富氧”指的是将制取的氧气与***排出的部分烟气进行预混至≧21%的含氧体积百分比的富氧空气，所述“贫氧”指的是≦1%的含氧体积百分比的贫氧空气。

2.一种基于权利要求1所述的装置的低热值燃料进行气化转化的方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）采用常温空分制氧装置直接自空气中提取纯度达80～99.9%的氧气，将制取的氧气与***排出的部分烟气进行预混至≧21%的含氧体积百分比的富氧空气预热至100～200℃，再送入第一循环流化床作为氧化反应的氧气来源，其压力满足悬浮气化要求，即满足5～30kpa的风压要求；

（2）经前述预热的富氧，送入第一循环流化床，与床内生物质燃料进行氧化反应，即床内完成如下化学反应，放出热量，维持全***所需的热能：

C+ O2 = CO2 + Q ， （1）

2C + O2 = 2CO + Q ，2CO + O2 = 2CO2 + Q ， （2）

其中，***启动时，第一循环流化床所需初始燃料来自于低热值燃料的初始投料，富氧则采用制取的氧气与空气预混所得富氧，当全***正常运行时，其燃料逐步转自来源于第二循环流化床侧的旋风分离器、陶瓷膜分离器反向送入的未气化完成的含碳物料，而富氧则替代为制取的富氧与***排出的部分烟气进行预混至≧21%的含氧体积百分比的富氧空气；反应温度控制在800～950℃；

（3）所述第一循环流化床产生的高温烟气，经旋风分离器，将来自第一循环流化床内未燃烬的高温物料分离下来；其中，烟气经换热器换热副产蒸汽直接作为产品输出，或者送汽轮机发电；同时，被分离下来的高温物料与来自第一循环流化床中部溢出的高温物料送入第二循环流化床，作为高温第一循环流化床的主要热能来源；

（4）在第二循环流化床内，来自第一循环流化床中部溢出的高温物料以及被旋风分离器分离下来的高温物料与低热值燃料的连续投料，在该床内进行如下还原化学反应过程：

C + H2O(汽) = CO + H2 – Q ， （3）

C + 2H2O(汽) = CO2 + 2H2 - Q， （4）

C + CO2 = 2CO – Q， （5）

其中，蒸汽来自前述副产蒸汽经减压后送入，控制温度在150～250℃；吸热反应所需的热能来自第一循环流化床带入的高温物料，其循环载气则来自于本身自产煤气，在第二循环流化床内与生物质等低热值燃料中的碳等在该床内发生剧烈的气化反应，反应温度控制在700～850℃，该反应过程在贫氧状态下完成，产生主要含氢气、一氧化碳、甲烷并且含氮≦5%的高热值燃气；

（5）经前述产生高热值燃气经旋风分离器，将其中未气化反应完全的高温物料分离下来，并由一级陶瓷膜过滤器将其中的固相组分彻底的截留；这些高温物料被循环返回送入第一循环流化床中进行燃烧化学反应，而其中的高温燃气则经换热器以调节高温燃气输出温度并同时回收热能、提升蒸汽品质，作为产品输出；

（6）经前述产生高热值燃气，按客户所需工作压力，由高温煤气升压装置提升燃气压力，作为产品气输出，其中，一部分送入终端用气点，另外一部分，根据压力需求，通过一台高温煤气升压装置，将部分煤气升压，并作为第二循环流化床的载气循环，压力升压至5～30kpa的风压要求；

（7）经由第一循环流化床产生的高温烟气，经过多级热交换器回收其热能，副产高温、高压蒸汽，其烟气再经陶瓷膜过滤器，将其中含有的固相组分彻底的截留，其压损由一套高温烟气升压装置提供，一方面用以克服过滤及沿程阻力损失，另外一方面，用以循环返回与前述常温空分制氧装置直接自空气中提取纯度达80～99.9%的氧气的***制取的氧气，进行预混至≧21%的含氧体积百分比的富氧空气，为氧化反应过程提供氧气；

在控制***的作用下，连续进行低热值燃料的循环气化转化过程。

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