CN115779632A - 生物炭捕集co2耦合光热催化转化制备可燃气的方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物炭捕集CO₂耦合光热催化转化制备可燃气的方法及***。所述方法包括下列步骤：(1)将改性生物炭填充入吸附塔，将烟气通入吸附塔，使得烟气中CO₂被改性生物炭吸附，直至改性生物炭达到吸附饱和；(2)将已达到吸附饱和的改性生物炭转移至光热协同反应装置，在光热协同反应装置提供的光源、氢源和热源的共同作用下，CO₂发生原位光热协同反应得到可燃气；(3)判断所述可燃气是否达到预设浓度和预设碳氢比，若是，将可燃气进行存储，若否，将可燃气重新通入光热协同反应装置中。本发明具有环境友好、能耗低、可靠性强的优势，既节能降碳，又经济可行，适合推广应用。

Description

生物炭捕集CO2耦合光热催化转化制备可燃气的方法及***

技术领域

本发明属于节能降碳技术领域，更具体地，涉及一种生物炭捕集CO₂耦合光热催化转化制备可燃气的方法及***。

背景技术

现代社会的快速发展十分依赖于传统的化石能源，据相关统计，全球的总能耗约有70％以上是来自煤炭、石油、天然气等一次能源。虽然化石能源的使用能够推动社会的进步，但是不可再生能源却在日益消耗，同时还会带来严重的环境污染问题，严重威胁着人类的生存和发展。随着能源消费与日俱增，近年来我国的碳排放量快速增长。在不断推进使用太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热能等清洁能源的同时，也需要重视对因为使用化石能源而排放的CO₂的分离、捕集及资源化利用。目前，常规的烟气脱碳方法主要有吸收法、吸附法、低温分离法和膜分离法等，它们各有优缺点。总体而言，高能耗仍然是当前分离和捕集烟气中CO₂面临的主要问题之一；与此同时，尚有大量的烟气余热资源未能够得到充分的利用。

生物质能是一种可以储存的可再生能源，其利用过程中依靠自身的碳循环可以实现二氧化碳的零排放，并且地球上生物质的储量丰富，在能源消费结构中占有十分重要的地位。通过物理、化学、生物等技术手段，在某些特定温度、氧含量和压力条件下，生物质可以转化为生物质基化学品。其中，生物质原料经过热解而得到的固态产物——生物炭，是近年来在科研领域研究的一个热点方向。生物炭是一种被广泛使用的优质廉价碳质材料吸附剂，它具有丰富的孔隙结构和巨大的比表面积，吸附能力强、化学稳定性好、机械强度高，并且还拥有易于再生等优点。生物炭的整个“生产-利用”过程呈典型的负碳排放特征。进一步，通过采用合适的改性介质与生物炭进行匹配，可以更好在热解过程定向调控生物炭的理化特性和活性基团。通过合理地定向调控，进而精准制备得到的双功能改性生物炭在CO₂的吸附捕集和催化转化方面具有良好的应用前景。

我国能源资源禀赋特点是：在化石能源资源方面“富煤、缺油、少气”的同时，我国拥有丰富的非化石能源资源，特别是可再生能源资源。逐步建成我国以非化石能源为主的低碳能源体系，其资源基础是丰厚的。在新发展理念的引领下，我国能源绿色低碳转型的步伐不断加快，正在探索一条“生态优先、绿色低碳”的高质量发展道路。与此同时，相应地，欧洲各国对天然气的依赖较高，正饱受着严峻的能源短缺问题，其中天然气的问题最严峻。因此，在高效清洁利用化石能源的同时，研发相结合的新型可再生能源资源利用技术，对于确保能源安全、引导能源转型具有方向性和战略性的重要意义。

基于上述背景，在本技术领域内迫切需求一种经济可行、适合推广的碳减排与资源化利用技术。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种生物炭捕集CO₂耦合光热催化转化制备可燃气的方法及***，其目的在于利用生物炭的负碳效应，将其用于对复杂烟气中CO₂的高效吸附捕集和耦合光热进行原位催化转化制备可燃气，具有环境友好、能耗低、可靠性强的优势，既节能降碳，又经济可行，适合推广应用。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种生物炭捕集CO₂耦合光热催化转化制备可燃气的方法，包括下列步骤：

(1)将改性生物炭填充入吸附塔，将烟气通入吸附塔，使得烟气中CO₂被改性生物炭吸附，直至改性生物炭达到吸附饱和；

(2)将已达到吸附饱和的改性生物炭转移至光热协同反应装置，在光热协同反应装置提供的光源、氢源和热源的共同作用下，CO₂发生原位光热协同反应得到可燃气；

(3)判断所述可燃气是否达到预设浓度和预设碳氢比，若是，将可燃气进行存储，若否，将可燃气重新通入光热协同反应装置中。

优选地，所述将烟气通入吸附塔，为将温度小于或等于120℃的烟气通入吸附塔，所述原位光热协同反应的反应温度为150～450℃。

优选地，所述改性生物炭为通过将经过改性介质处理的生物质进行热解处理后得到，其中，所述生物质包括：煤、毛竹、秸秆、木材、椰壳、稻壳、树皮、甲壳、果胶、海藻、淀粉、毛发、废塑料、蛋白质、核桃壳、玉米芯、甘蔗渣、***、瓜子皮、西瓜皮、冬瓜皮和柚子皮中的至少一种；所述改性介质包括：MOFs、酸、碱、金属盐、金属氧化物或杂原子掺杂材料中的至少一种；优选地，所述MOFs包括IRMOFs、ZIFs、MILs或PCNs，所述酸包括盐酸、硫酸、氢氟酸、乙酸或柠檬酸，所述碱包括氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾，所述金属盐包括铁盐、钴盐、镍盐、铜盐或锌盐，所述金属氧化物包括水合氧化铁、氧化镁、氧化锌，所述杂原子掺杂材料包括含氮、磷、硫或硼元素的材料。

优选地，所述吸附塔为固定床式吸附塔、流化床式吸附塔或移动床式吸附塔。

优选地，所述步骤(2)还包括判断光热协同反应装置中所述改性生物炭上吸附的CO₂是否已被完全转化为可燃气，若是，将改性生物炭存储待下次填入吸附塔进行循环使用。

优选地，所述循环使用为循环使用至改性生物炭达到最大循环次数。

优选地，所述光源包括太阳光、氙灯光、汞灯光或紫外光；所述氢源包括通过镁棒制氢、电解水制氢、生物质热解气化制氢或光解水制氢得到的氢气；所述热源包括烟气余热、乏汽余热、地热、电加热装置或聚光太阳能装置提供的热量；所述可燃气包括烃甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、炔烃乙炔、烯烃乙烯、一氧化碳和氢气中的至少一种。

按照本发明的另一个方面提供一种生物炭捕集CO₂耦合光热催化转化制备可燃气的***，包括依次连接的换热器、吸附塔、光热协同反应装置和燃气存储站；吸附塔中填充改性生物炭，所述换热器用于将烟气进行降温，降温后的烟气进入吸附塔后，烟气中的CO₂被改性生物炭吸附，所述光热协同反应装置用于使得已吸附于改性生物炭上的CO₂在光、热、氢气条件下发生原位光热协同反应得到可燃气。

优选地，所述***还包括与所述吸附塔连接的热解装置，所述热解装置用于将生物质和改性介质混合后进行热解得到改性生物炭；所述***还包括与所述光热协同反应装置连接的循环风机，所述循环风机与光热协同反应装置和燃气存储站之间的连接管道连通，所述循环风机用于将没有达到预设浓度和预设碳氢比的可燃气重新通入光热协同反应装置中。

优选地，所述***还包括能源利用及烟气处理设施，所述能源利用及烟气处理设施包括能源利用设施和烟气处理设施，其中能源利用设施包括锅炉，烟气处理设施包括选择性催化还原脱硝装置、静电除尘器、湿法脱硫***和湿式电除尘器；所述光热协同反应装置中热源包括从能源利用及烟气处理设施中提供的烟气余热，所述光热协同反应装置底部设置烟气通道，烟气通道的进口和出口均与能源利用及烟气处理设施连接；所述***还包括与吸附塔以及能源利用及烟气处理设施连接的烟囱，所述烟囱用于将含有CO₂的烟气通入吸附塔。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，至少能够取得下列有益效果。

(1)本发明充分利用了生物炭整个“生产-利用”过程呈典型的负碳排放特征，也即在改性生物炭的制备过程、改性生物炭对低温烟气中CO₂的吸附捕集过程以及后续协同光热加氢催化转化的过程都没有额外碳排放，生物炭“生产-利用”工艺路线绿色环保，节能低碳。

(2)本发明中吸附饱和CO₂的改性生物炭在发生光热协同反应过程时，吸附的CO₂发生原位催化转化，直至CO₂被催化转化完全，不需要对改性生物炭进行额外的转化再生处理，可以同步实现“原位催化-转化再生”的过程，整体的工艺路线简短、能耗降低、经济性高。

(3)本发明将CO₂的低温吸附过程、CO₂的原位催化转化过程分别设置在吸附塔和光热协同反应装置中，前者可以有效提高改性生物炭对复杂烟气中CO₂的吸附捕集效率，后者则利用余热烟气辅助光热催化转化反应，提高CO₂的催化转化速率，充分利用了余热烟气提供的热量。

(4)本***采用废弃生物质作为制备改性生物炭的原料，并利用改性生物炭对复杂烟气中的CO₂进行吸附捕集和催化转化，得到高附加值的可燃气，实现变废为宝，是一种经济可行的碳减排与资源化利用技术。

(5)本发明中采用先将烟气进行降温，然后再进行CO₂吸附。这是由于CO₂分子在较高的温度条件(例如＞150℃)下，分子间热运动会更加剧烈，从而减弱改性生物炭对CO₂的吸附捕集能力，导致CO₂吸附量明显降低，而本发明通过低温吸附过程可以实现改性生物炭对CO₂的吸附量达到较高的水平，充分利用改性生物炭的吸附性能，捕集更多的CO₂，提高***运行的经济性。

附图说明

图1是本发明提供的一种改性生物炭捕集CO₂耦合光热催化转化制备可燃气的工艺的原理说明图；

图2是本发明提供的一种改性生物炭捕集CO₂耦合光热催化转化制备可燃气的***的连接示意图；

图3是本发明提供的一种改性生物炭捕集CO₂耦合光热催化转化制备可燃气的***中能源利用及烟气处理设施的连接示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-锅炉；2-选择性催化还原脱硝装置；3-静电除尘器；4-湿法脱硫***；5-湿式电除尘器；6-换热器；7-第一烟气控制阀门；8-第二烟气控制阀门；9-第三烟气控制阀门；10-烟囱；11-改性生物炭；12-生物质及改性介质；13-热解装置；14-吸附塔；15-光源；16-光热协同反应装置；17-氢源；18-循环风机；19-燃气存储站；20-能源利用及烟气处理设施；201-能源利用设施；202-烟气处理设施。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明实施例提供一种生物炭捕集CO₂耦合光热催化转化制备可燃气的方法，包括下列步骤：

(1)将改性生物炭填充入吸附塔，将烟气通入吸附塔，使得烟气中CO₂被改性生物炭吸附，直至改性生物炭达到吸附饱和。

(2)将已达到吸附饱和的改性生物炭转移至光热协同反应装置，在光热协同反应装置提供的光源、氢源和热源的共同作用下，CO₂发生原位光热协同反应得到可燃气。

(3)判断所述可燃气是否达到预设浓度和预设碳氢比，若是，将可燃气进行存储，若否，将可燃气重新通入光热协同反应装置中。

其中，所述将烟气通入吸附塔，为将温度小于或等于120℃的烟气通入吸附塔，所述原位光热协同反应的反应温度为150～450℃。

在步骤(2)中，判断光热协同反应装置中所述改性生物炭上吸附的CO₂是否已被完全转化为可燃气，若是，将改性生物炭存储待下次填入吸附塔进行循环使用。这样可以实现在步骤(2)中改性生物炭的原位转化再生，而无需再进行额外的转化再生处理。

此处，将改性生物炭进行循环使用为循环使用至改性生物炭达到最大循环次数。需要说明的是，对于生物炭而言，其吸附CO₂是依靠其孔隙结构和官能团的作用，每一次的吸附/催化转化过程，会对其孔隙结构和官能团产生一定程度的破坏或影响。达到其最大循环次数后，其对CO₂的吸附容量无法满足工业的需求，对已达到最大循环次数的失活的改性生物炭则需额外进行再生处理，或者，重新利用热解装置对生物质和改性介质进行高温热解处理，重新制备得到新的改性生物炭。从节约成本的角度来说，较好的选择是，当某一生物炭达到其最大循环次数后，可以选择再生的方式恢复其吸附和催化活性，然后进行使用，直至无法再生。

另外，所述改性生物炭为通过将经过改性介质处理的生物质进行热解处理后得到，该热解处理可以在热解装置中进行，其中，所述生物质包括：煤、毛竹、秸秆、木材、椰壳、稻壳、树皮、甲壳、果胶、海藻、淀粉、毛发、废塑料、蛋白质、核桃壳、玉米芯、甘蔗渣、***、瓜子皮、西瓜皮、冬瓜皮和柚子皮中的至少一种；所述改性介质包括：MOFs、酸、碱、金属盐、金属氧化物、杂原子掺杂材料中的至少一种；优选地，所述MOFs包括IRMOFs、ZIFs、MILs或PCNs，所述酸包括盐酸、硫酸、氢氟酸、乙酸或柠檬酸，所述碱包括氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾，所述金属盐包括铁盐、钴盐、镍盐、铜盐或锌盐，所述金属氧化物包括水合氧化铁、氧化镁或氧化锌，所述杂原子掺杂材料包括含氮、磷、硫或硼元素的材料；所述杂原子掺杂材料可以为包括蛋白质、氨基酸、三聚氰胺、苯二胺、双氰胺、三亚乙基四胺、氯化铵等在内的含氮元素材料，包括磷酸、磷酸铵、磷酸钠、磷酸钾等在内的含磷元素材料，包括三氧化硫、二硫化碳、二羟基乙硫醇、二氯化硫等在内的含硫元素材料，包括硼酸、氧化硼、三溴化硼、二硼化钛等在内的含硼元素材料，或者，以上不同杂原子掺杂材料的组合。

需要说明的是，本发明中对于生物炭的改性处理可以按照现有技术中任意一种可行的方式进行，生物炭的改性为将生物炭孔隙基元的构建和催化转化活性基团的引入进行有机耦合，由于其处理过程为现有技术，本发明中在此不再赘述。本发明中改性生物炭的一个方面的功能在于，可以在吸附塔中实现对低温烟气中CO₂的高效吸附捕集；另一个方面的功能在于，可以在光热协同反应装置中实现对之前吸附捕集的CO₂进行原位催化转化生成可燃气。例如，通过采用浸渍法将金属氧化物纳米氧化钛负载到毛竹生物炭表面形成改性生物炭，在氙灯光照和余热烟气加热的条件下，负载到改性生物炭表面的纳米氧化钛会通过离激元效应产生光生电子对吸附在改性生物炭上的CO₂进行光热催化转化，并通过加氢而生成甲烷和一氧化碳等可燃气。生物炭在反应过程中会表现出显著的光热效应，将光能转化为热能，进一步利用热化学效应来加强CO₂的催化转化。与此同时，生物炭还可以通过转移纳米氧化钛的光生电子来强化光催化效应，进而实现对CO₂的原位光热催化转化并生成可燃气。

光热协同反应装置中提供的所述光源包括太阳光、氙灯光、汞灯光或紫外光；所述氢源包括通过镁棒制氢、电解水制氢、生物质热解气化制氢或光解水制氢得到的氢气；所述热源包括烟气余热、乏汽余热、地热、电加热装置或聚光太阳能装置提供的热量；所述可燃气包括烃甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、炔烃乙炔、烯烃乙烯、一氧化碳和氢气中的至少一种。所述吸附塔为固定床式吸附塔、流化床式吸附塔或移动床式吸附塔。

本发明另一个实施例提供了一种生物炭捕集CO₂耦合光热催化转化制备可燃气的***，包括依次连接的换热器6、吸附塔14、光热协同反应装置16和燃气存储站19；吸附塔14中填充改性生物炭，所述换热器6用于将烟气进行降温，降温后的烟气进入吸附塔14后，烟气中的CO₂被改性生物炭吸附，所述光热协同反应装置16用于使得已吸附于改性生物炭上的CO₂在光、热、氢气条件下发生原位光热协同反应得到可燃气。

进一步地，所述***还包括与所述吸附塔14连接的热解装置13，所述热解装置13用于将生物质和改性介质混合后进行热解得到改性生物炭；所述***还包括与所述光热协同反应装置16连接的循环风机18，所述循环风机18与光热协同反应装置16和燃气存储站19之间的连接管道连通，所述循环风机18用于将没有达到预设浓度和预设碳氢比的可燃气重新通入光热协同反应装置中。

进一步地，所述***还包括能源利用及烟气处理设施20，所述能源利用及烟气处理设施20包括能源利用设施201和烟气处理设施202，其中能源利用设施201包括锅炉1，锅炉(Boilers)的型式，包括但不局限于燃煤电站、流化床锅炉、工业炉窑、余热锅炉、燃气轮机、炼铁炉、熔铝炉。烟气处理设施202包括选择性催化还原脱硝装置2(SCR)、静电除尘器3(ESP)、湿法脱硫***4(WFGD)和湿式电除尘器5(WESP)。另外，烟气处理设施202还可以包括非选择性催化还原脱硝装置(SNCR)，以及布袋除尘器、湍流凝并设备、化学团聚设备、活性炭喷射装置等烟气处理设施中的一种或若干种。

所述光热协同反应装置16中热源包括从能源利用及烟气处理设施20中提供的烟气余热，所述光热协同反应装置16底部设置烟气通道，烟气通道的进口和出口均与能源利用及烟气处理设施连接；所述***还包括与吸附塔14以及能源利用及烟气处理设施连接的烟囱10，所述烟囱10用于将含有CO₂的烟气通入吸附塔14。

即当***中的热源采用余热烟气时，可以选择分别从锅炉(Boilers)、选择性催化还原脱硝装置(SCR)、静电除尘器(ESP)的出口处分别引出一路烟气，在第一烟气控制阀门7、第二烟气控制阀门8、第三烟气控制阀门9的共同调节下，控制引出余热烟气的风量和温度；随后，余热烟气进入到光热协同反应装置的底部，作为热源给光热协同反应的发生提供热量，提供热量后的余热烟气再从光热协同反应装置的底部引出，并返回至选择性催化还原脱硝装置2(SCR)的进口处。

本实施例中，能源利用及烟气处理设施20排放出含有CO₂的烟气，经过换热器6将烟气降温处理为温度小于或等于120℃的低温烟气，然后经过烟囱10将含有CO₂的烟气通入吸附塔14。热解装置13将生物质及改性介质12进行高温热解处理制备得到改性生物炭，然后将改性生物炭11填充进入吸附塔14，在吸附塔14中改性生物炭对低温烟气中的CO₂进行高效吸附捕集直至达到吸附饱和；随后，再将吸附饱和的改性生物炭转移进入光热协同反应装置16，吸附饱和的改性生物炭在光源15、氢源17和热源的共同作用下发生原位光热协同反应，将CO₂催化转化生成可燃气；达到预设要求(即达到预设浓度和预设碳氢比)的可燃气输出至燃气存储站19进行存储，而未达到要求的可燃气在循环风机18的作用下返回进入光热协同反应装置中继续参加催化转化反应，直至吸附在改性生物炭中的CO₂催化转化完全；而后，催化转化完全的双功能改性生物炭可以实现原位转化再生而无需再进行额外的转化再生处理，可以将其再次填充进入吸附塔，原位转化再生的改性生物炭在吸附塔中对低温烟气中的CO₂再次进行高效吸附捕集；当改性生物炭达到最大的循环反应次数后，对失活的改性生物炭进行再生处理，或者，重新利用热解装置对生物质和改性介质进行高温处理，重新制备得到新的改性生物炭，并继续重复上述步骤，即可实现整个***的封闭循环稳定运行。

需要说明的是，本发明实施例中，光热协同反应装置16中将CO₂催化转化生成可燃气的过程所需的光源15可以通过将光热协同反应装置16的顶部外壳设置为透明板，从而利用太阳光，也可以同时在光热协同反应装置16中设置灯以作为光源。而其所需的氢源17可以直接通过将装有氢气的装置与光热协同反应装置16进行连接后向光热协同反应装置16中通入氢气，也可以将光热协同反应装置16与制氢装置进行连接，例如镁棒制氢装置、电解水制氢装置、生物质热解气化制氢装置或光解水制氢装置。而其所需的热源除上文所述的烟气余热之外，还可采用相同的方式利用乏汽余热、地热等，也可将电加热装置或聚光太阳能装置设置在光热协同反应装置16中以提供热量，本发明实施例对此不作具体限制。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生物炭捕集CO₂耦合光热催化转化制备可燃气的方法，其特征在于，包括下列步骤：

(1)将改性生物炭填充入吸附塔，将烟气通入吸附塔，使得烟气中CO₂被改性生物炭吸附，直至改性生物炭达到吸附饱和；

(2)将已达到吸附饱和的改性生物炭转移至光热协同反应装置，在光热协同反应装置提供的光源、氢源和热源的共同作用下，CO₂发生原位光热协同反应得到可燃气；

(3)判断所述可燃气是否达到预设浓度和预设碳氢比，若是，将可燃气进行存储，若否，将可燃气重新通入光热协同反应装置中。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将烟气通入吸附塔，为将温度小于或等于120℃的烟气通入吸附塔，所述原位光热协同反应的反应温度为150～450℃。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述改性生物炭为通过将经过改性介质处理的生物质进行热解处理后得到，其中，所述生物质包括：煤、毛竹、秸秆、木材、椰壳、稻壳、树皮、甲壳、果胶、海藻、淀粉、毛发、废塑料、蛋白质、核桃壳、玉米芯、甘蔗渣、***、瓜子皮、西瓜皮、冬瓜皮和柚子皮中的至少一种；所述改性介质包括：MOFs、酸、碱、金属盐、金属氧化物或杂原子掺杂材料中的至少一种；优选地，所述MOFs包括IRMOFs、ZIFs、MILs或PCNs，所述酸包括盐酸、硫酸、氢氟酸、乙酸或柠檬酸，所述碱包括氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾，所述金属盐包括铁盐、钴盐、镍盐、铜盐或锌盐，所述金属氧化物包括水合氧化铁、氧化镁或氧化锌，所述杂原子掺杂材料包括含氮、磷、硫或硼元素的材料。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述吸附塔为固定床式吸附塔、流化床式吸附塔或移动床式吸附塔。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)还包括判断光热协同反应装置中所述改性生物炭上吸附的CO₂是否已被完全转化为可燃气，若是，将改性生物炭存储待下次填入吸附塔进行循环使用。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述循环使用为循环使用至改性生物炭达到最大循环次数。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光源包括太阳光、氙灯光、汞灯光或紫外光；所述氢源包括通过镁棒制氢、电解水制氢、生物质热解气化制氢或光解水制氢得到的氢气；所述热源包括烟气余热、乏汽余热、地热、电加热装置或聚光太阳能装置提供的热量；所述可燃气包括烃甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、炔烃乙炔、烯烃乙烯、一氧化碳和氢气中的至少一种。

8.一种生物炭捕集CO₂耦合光热催化转化制备可燃气的***，其特征在于：包括依次连接的换热器(6)、吸附塔(14)、光热协同反应装置(16)和燃气存储站(19)；

吸附塔(14)中填充改性生物炭，所述换热器(6)用于将烟气进行降温，降温后的烟气进入吸附塔(14)后，烟气中的CO₂被改性生物炭吸附，所述光热协同反应装置(16)用于使得已吸附于改性生物炭上的CO₂在光、热、氢气条件下发生原位光热协同反应得到可燃气。

9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述***还包括与所述吸附塔(14)连接的热解装置(13)，所述热解装置(13)用于将生物质和改性介质混合后进行热解得到改性生物炭；所述***还包括与所述光热协同反应装置(16)连接的循环风机(18)，所述循环风机(18)与光热协同反应装置(16)和燃气存储站(19)之间的连接管道连通，所述循环风机(18)用于将没有达到预设浓度和预设碳氢比的可燃气重新通入光热协同反应装置中。

10.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述***还包括能源利用及烟气处理设施(20)，所述能源利用及烟气处理设施(20)包括能源利用设施(201)和烟气处理设施(202)，其中能源利用设施(201)包括锅炉(1)，烟气处理设施(202)包括选择性催化还原脱硝装置(2)、静电除尘器(3)、湿法脱硫***(4)和湿式电除尘器(5)；

所述光热协同反应装置(16)中热源包括从能源利用及烟气处理设施中提供的烟气余热，所述光热协同反应装置(16)底部设置烟气通道，烟气通道的进口和出口均与能源利用及烟气处理设施连接；所述***还包括与吸附塔(14)以及能源利用及烟气处理设施连接的烟囱(10)，所述烟囱(10)用于将含有CO₂的烟气通入吸附塔(14)。

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