CN207193218U - 一种生物质焦气化制备合成气的*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种生物质焦气化制备合成气的***。在该***中，生物质焦在气化反应器中在载氧体颗粒和水蒸气的联合作用下发生气化反应，生成以氢气和一氧化碳为主要组分的粗合成气和释氧后的载氧体颗粒，粗合成气经过二级分离设备去除粗合成气中的水蒸气和灰分，形成合成气，释氧后的载氧体颗粒与含氧气体在氧化反应器中进行氧化反应，生成被氧化的载氧体颗粒，被氧化后的载氧体颗粒送入气化反应器再次使用。由此载氧体颗粒在气化反应器和氧化反应器之间循环，实现连续气化。这种气化过程成本低、能耗低。并且，因合成气中无氮气，所以生成的合成气中可燃气体浓度高、合成气热值高。

Description

一种生物质焦气化制备合成气的***

技术领域

本实用新型涉及一种生物质焦气化制备合成气的***。

背景技术

生物质能作为可再生资源，产量巨大，据统计，我国每年约产生6.87亿吨生物质资源(热值约合3.4亿吨标准煤)。与化石燃料相比，生物质硫含量和灰分含量较低，若其代替化石燃料会有效减少二氧化硫和氮氧化物带来的环境污染。另外，因为生物质是唯一的可再生碳源，因此可以固化空气中的二氧化碳，不额外排放二氧化碳。

生物质的热化学转化变化合成气的过程包含两个阶段：生物质热解和生物质焦气化，生物质焦气化是通过热化学反应将生物质转化为气体燃料的过程，气化所得的气体产物主要是氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳和其他的烃类。目前，生物质气化所用的气化剂通常为纯氧，其气化效果好、产生的可燃气体浓度高、产气热值高。但是现有制氧技术存在制氧能耗高，成本高的问题，这将大大降低其经济性。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的在于提供一种既能获得可燃气体浓度高、热值高的产气，又能降低成本和能耗的生物质焦气化制备合成气的***。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

本实用新型提供一种生物质焦气化制备合成气的***，包括气化反应器、一级分离设备、二级分离设备和氧化反应器；气化反应器具有载氧体入口、水蒸气入口、生物质焦入口和混合物出口；一级分离设备具有混合物入口、载氧体出口和粗合成气出口，混合物入口与气化反应器的混合物出口连通；二级分离设备具有粗合成气入口和合成气出口，粗合成气入口与一级分离设备的粗合成气出口连通；氧化反应器具有如下构造：氧化反应器具有载氧体入口、含氧气体入口、载氧体出口和贫氧气体出口，氧化反应器的载氧体入口与一级分离设备的载氧体出口连通，氧化反应器的载氧体出口与气化反应器的载氧体入口连通；或者氧化反应器具有载氧体入口、含氧气体入口、气固混合物出口，氧化反应器的载氧体入口与一级分离设备的载氧体出口连通，氧化反应器的气固混合物出口与一分离器的气固混合物入口连通，分离器的载氧体出口与气化反应器的载氧体入口连通，分离器还具有贫氧气体出口。

根据本实用新型，二级分离设备包括旋风分离器和冷凝器；旋风分离器具有粗合成气入口、粗合成气出口和灰分出口，旋风分离器的粗合成气入口作为二级分离设备的粗合成气入口；冷凝器具有粗合成气入口、冷凝介质入口、冷凝介质出口、液态水出口和合成气出口，冷凝器的粗合成气入口与旋风分离器的粗合成气出口连通，冷凝器的合成气出口分别作为二级分离设备的合成气出口。

根据本实用新型，二级分离设备包括冷凝器和除尘器：冷凝器具有粗合成气入口、粗合成气出口、冷凝介质入口、冷凝介质出口和液态水出口，冷凝器的粗合成气入口作为二级分离设备的粗合成气入口；除尘器具有与冷凝器的粗合成气出口连通的粗合成气入口，还具有合成气出口，除尘器的合成气出口作为二级分离设备的合成气出口。

根据本实用新型，除尘器为布袋除尘器。

根据本实用新型，还包括：换热器，换热器具有供热气体入口、废气出口、连通在供热气体入口和废气出口之间的第一流体通道、液态水入口、水蒸气出口、连通在液态水入口和水蒸气出口之间的第二流体通道，第一流体通道和第二流体通道之间能够进行热交换，液态水入口与冷凝器的液态水出口连通，水蒸气出口与气化反应器的水蒸气入口连通，其中，在设置分离器的情况下，供热气体入口与分离器的贫氧气体出口连通，在氧化反应器的载氧体出口与气化反应器的载氧体入口连通而不经过分离器的情况下，供热气体入口与氧化反应器的贫氧气体出口连通。

根据本实用新型，还包括：蒸汽管网，蒸汽管网可选择地与换热器连通，并且蒸汽管网可选择地与气化反应器连通。

根据本实用新型，气化反应器的水蒸气入口与换热器的水蒸气出口通过第一管线连通，蒸汽管网通过第二管线与第一管线连通，在第二管线上设有控制阀，控制阀至少能够在使第二管线沿从第一管线朝向蒸汽管网的方向单向导通的储存状态和使第二管线沿从蒸汽管网朝向第一管线的方向单向导通的释放状态之间切换。

根据本实用新型，还包括：与换热器的供热气体入口连通的供热管线，其中，在设置分离器的情况下，供热管线与换热器的供热气体入口和分离器的贫氧气体出口之间连接的管线连通或者二者并联连接至换热器的供热气体入口；其中，在氧化反应器的载氧体出口与气化反应器的载氧体入口连通而不经过分离器的情况下，供热管线与换热器的供热气体入口和氧化反应器的贫氧气体出口之间连接的管线连通或者二者并联连接至换热器的供热气体入口。

根据本实用新型，冷凝器的冷凝介质出口与氧化反应器的含氧气体入口连通。

根据本实用新型，气化反应器为流化床气化反应器，其水蒸气入口设于其底端，其生物质焦入口和混合物出口设于其顶端，其载氧体入口设于其底部侧壁上；一级分离设备为旋风分离器，其混合物入口设于其侧壁上，其粗合成气出口设于其顶部，其载氧体出口设于其底部；二级分离设备的旋风分离器中，其粗合成气入口和粗合成气出口设于其侧壁上，其灰分出口设于其底部；氧化反应器为移动床氧化反应器，其载氧体入口设于其顶部，其含氧气体入口设于其底部，其贫氧气体出口设于其上部侧壁，其载氧体出口设于其下部侧壁，氧化反应器的载氧体出口的位置高于气化反应器的载氧体入口的位置，二者之间通过倾斜直管连通。

根据本实用新型，还包括：螺旋给料机，螺旋给料机的出料口与气化反应器的生物质焦入口连通。

根据本实用新型，还包括：储气装置，储气装置与二级分离设备的合成气出口连通。

根据本实用新型，还包括：灰斗，灰斗与旋风分离器的灰分出口连通。

(三)有益效果

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的生物质焦气化制备合成气的***中，生物质焦在气化反应器中在载氧体颗粒和水蒸气的联合作用下发生气化反应，生成以氢气和一氧化碳为主要组分的粗合成气，其中带有灰分和水蒸气，粗合成气混杂释氧后的载氧体颗粒离开气化反应器后经过一级分离设备分离并分别送入二级分离设备和氧化反应器；粗合成气经过二级分离设备去除其中的水蒸气和灰分，形成合成气；释氧后的载氧体颗粒与含氧气体在氧化反应器中进行氧化反应，生成重新被氧化的载氧体颗粒和贫氧气体，重新被氧化后的载氧体颗粒送入气化反应器再次使用。由此，利用载氧体颗粒与水蒸气的联合作用在气化反应器中使生物质焦发生气化反应，载氧体颗粒失氧后再在氧化反应器中与含氧气体反应，实现氧化再生，由此载氧体颗粒在气化反应器和氧化反应器之间循环，实现连续气化。这种气化过程成本低、能耗低。并且，因合成气中无氮气，所以生成的合成气中可燃气体浓度高、合成气热值高。

附图说明

图1为具体实施方式提供的生物质焦气化制备合成气的***的结构示意图。

【附图标记】

1：气化反应器；2：倾斜直管；3：氧化反应器；4：一级分离设备；5：旋风分离器；6：冷凝器；7：储气装置；8：灰斗；9：螺旋给料机；10：控制阀；11：第二管线；12：蒸汽管网；13：换热器；14：第一管线；15：供热管线。

具体实施方式

为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。其中，本文所涉及的“上”、“下”等方位术语，以图1中示出的定向为参考。

实施例一

参照图1，本实施例提供一种生物质焦气化制备合成气的***，该***包括气化反应器1、一级分离设备4、二级分离设备、氧化反应器3、换热器13、蒸汽管网12、储气装置7、螺旋给料机9、灰斗8。

气化反应器1能够供絮状生物质焦在高温环境下、在载氧体颗粒与水蒸气联合作用下发生气化反应，生成以氢气和一氧化碳为主要组分的粗合成气，其中带有灰分和水蒸气，粗合成气夹杂释氧后的载氧体颗粒从气化反应器1中输出。具体地，气化反应器1具有供载氧体颗粒注入的载氧体入口、供水蒸气注入的水蒸气入口、供絮状生物质焦注入的生物质焦入口和供释氧后的载氧体颗粒和粗合成气的混合物排出的混合物出口。其中，螺旋给料机9的出料口与气化反应器1的生物质焦入口连通，以向气化反应器1中自动供应絮状生物质焦。设置自动螺旋给料机9可提高整体***的自动化程度，保证絮状生物质焦持续均匀地加入气化反应器1。气化反应器1中的主要反应为：

Me_xO_y+C＝CO(g)+Me_xO_y-1

Me_xO_y+0.5C＝0.5CO₂(g)+Me_xO_y-1

Me_xO_y+H₂(g)＝H₂O(g)+Me_xO_y-1

Me_xO_y+CO(g)＝CO₂(g)+Me_xO_y-1

Me_xO_y+CH₄(g)＝2H₂(g)+CO(g)+Me_xO_y-1

4Me_xO_y+CH₄(g)＝2H₂O(g)+CO₂(g)+4Me_xO_y-1

2C+O₂(g)＝2CO(g)

C+O₂(g)＝CO₂(g)

C+CO₂(g)＝2CO(g)

C+H₂O＝CO(g)+H₂(g)

C+2H₂(g)＝CH₄(g)

CO(g)+H₂O(g)＝H₂(g)+CO₂(g)

CH₄(g)+H₂O(g)＝3H₂(g)+CO(g)

一级分离设备4与气化反应器1连通，一级分离设备4能够接收释氧后的载氧体颗粒和粗合成气的混合物，并将粗合成气和释氧后的载氧体颗粒分离开且分别输出。具体地，一级分离设备4具有供上述混合物注入的混合物入口、供释氧后的载氧体颗粒排出的载氧体出口和供粗合成气排出的粗合成气出口，一级分离设备4的混合物入口与气化反应器1的混合物出口连通，以接收上述混合物。

二级分离设备(参照图1中以标号5和6示出的部件)与一级分离设备4连通以接收粗合成气，并且脱除粗合成气中的灰分和水蒸气(水蒸气变为液态水脱除)，形成合成气。具体地，二级分离设备具有供粗合成气注入的粗合成气入口和供粗合成气脱除灰分和水蒸气后形成的合成气排出的合成气出口，该粗合成气入口与一级分离设备4的粗合成气出口连通，以接收与释氧后的载氧体颗粒分离的粗合成气。

具体地，二级分离设备包括去除粗合成气中的灰分的旋风分离器5和去除粗合成气中的水蒸气的冷凝器6。该旋风分离器5具有供粗合成气注入的粗合成气入口、供脱除灰分后的粗合成气注入的粗合成气出口和供灰分排出的灰分出口，旋风分离器5的粗合成气入口作为二级分离设备的粗合成气入口，旋风分离器5的灰分出口与灰斗8连通，灰斗8收集灰分并定期清理。冷凝器6具有供脱除灰分后的粗合成气注入的粗合成气入口、供冷凝介质(本实施例中为空气)注入的冷凝介质入口、供换热后的冷凝介质(本实施例中热空气)排出的冷凝介质出口、供粗合成气中的水蒸气冷凝后形成的液态水排出的液态水出口、以及供脱除水蒸气后形成的合成气排出的合成气出口，冷凝器6的粗合成气入口与旋风分离器5的粗合成气出口连通以接收脱除灰分后的粗合成气，冷凝器6的合成气出口作为二级分离设备的合成气出口。由此，可理解，在本实施例中，二级分离设备中，先脱除灰分，再脱除水蒸气。

当然，本实用新型不局限于此，在其他实施例中，可以先脱除水蒸气，再脱除灰分，例如二级分离设备包括冷凝器和布袋除尘器，冷凝器与一级分离设备4连接以接收粗合成气，布袋除尘器与冷凝器连接以接收脱除水蒸气后的粗合成气，然后布袋除尘器再进行脱除灰分的工作。具体地，在其他实施例中，二级分离设备可包括冷凝器和除尘器(可选布袋除尘器)，冷凝器具有粗合成气入口、粗合成气出口、冷凝介质入口、冷凝介质出口和液态水出口，冷凝器的粗合成气入口作为二级分离设备的粗合成气入口。除尘器具有与冷凝器的粗合成气出口连通的粗合成气入口，还具有合成气出口，除尘器的合成气出口作为二级分离设备的合成气出口。由此，一级分离设备的粗合成气先进入冷凝器去除水蒸气，再进入除尘器去除灰分。

此外，二级分离设备也可以是任何可以脱除粗合成气中的灰分和水蒸气的一个分离设备或多个分离设备的组合，并且灰分和水蒸气的脱除顺序不限制。其中优选地，二级分离设备以将水蒸气转化为液态水的方式将水蒸气脱除，以循环利用液态水，当然，在其他实施例中也可采用吸附水蒸气的方式脱除粗合成气中的水蒸气。

储气装置7与二级分离设备的合成气出口连通，以能够接收合成气并储存。

氧化反应器3与一级分离设备4连通，氧化反应器3为移动床氧化反应器，氧化反应器3能够接收释氧后的载氧体颗粒，并供释氧后的载氧体颗粒与含氧气体在其中、在高温下进行氧化反应，生成重新被氧化的载氧体颗粒和贫氧气体，氧化反应器3还与气化反应器1连通以将重新氧化后的载氧体颗粒送入气化反应器1中再次使用。由此，载氧体颗粒在整个***中循环使用。具体地，氧化反应器3具有供释氧后的载氧体颗粒注入的载氧体入口、供含氧气体注入的含氧气体入口、供贫氧气体排出的贫氧气体出口和供重新被氧化后的载氧体颗粒载氧体出口，氧化反应器3的载氧体入口与一级分离设备4的载氧体出口连通。在氧化反应器3中发生的氧化反应为：

Me_xO_y-1+0.5O₂(g)＝Me_xO_y

当然，本实用新型不局限于此，氧化反应器3的类型可以是任一现有的氧化反应器3的类型，只要能够供释氧后的载氧体颗粒和含氧气体在其中进行氧化反应即可。例如，氧化反应器3可为流化床氧化反应器，该氧化反应器3的顶端设置载氧体入口，该载氧体入口与一级分离设备4的载氧体出口连通，供释氧后的载氧体颗粒进入；氧化反应器3的底端设有含氧气体入口，供含氧气体进入；氧化反应器3的上部侧壁设有气固混合物出口，供贫氧气体和氧化后的载氧体颗粒形成的气固混合物输出。此时，氧化反应器3中形成的贫氧气体和氧化后的载氧体颗粒因氧化反应器3的自身结构原因而以混合物的形式排出氧化反应器3，此时采用一分离器对贫氧气体和氧化后的载氧体颗粒进行分离。分离器为气固分离器，优选为旋风分离器。分离器的侧壁上设有气固混合物入口，该气固混合物入口与氧化反应器3的气固混合物出口连通，以接收贫氧气体和氧化后的载氧体颗粒形成的气固混合物；分离器的顶端设有贫氧气体出口，供分离出的贫氧气体排出；分离器的底端设有载氧体颗粒出口，该载氧体出口与气化反应器的载氧体入口连通，以将氧化后的载氧体颗粒送入至气化反应器1中继续参加释氧反应。由此，分离器与氧化反应器3连通，以接收氧化反应器3输出的贫氧气体和氧化后的载氧体颗粒，分离器将贫氧气体和氧化后的载氧体颗粒分离并分别输出，其中，分离器与气化反应器1连通以向其送入氧化后的载氧体颗粒。

换热器13与二级分离设备和氧化反应器3连通，换热器13能够接收从二级分离设备排出的液态水和从氧化反应器3排出的贫氧气体(氧化反应器3中的氧化反应会放出大量的热量，导致贫氧气体携带大量的热量)，并供液态水和贫氧气体在其中换热，液态水从贫氧气体中获得热量形成水蒸气并输出，气化反应器1与换热器13连通，以接收换热器13输出的水蒸气。具体地，换热器13具有供贫氧气体注入的供热气体入口、供降温后的贫氧气体排出的废气出口、连通在供热气体入口和废气出口之间的第一流体通道、供液态水注入的液态水入口、供换热后形成的水蒸气排出的水蒸气出口、以及连通在液态水入口和水蒸气出口之间的第二流体通道，第一流体通道和第二流体通道之间能够进行热交换，供热气体入口与氧化反应器3的贫氧气体出口连通(当然，如在设置分离器的情况下，供热气体入口与分离器的贫氧气体出口连通)，液态水入口与冷凝器的液态水出口连通以接收液态水，水蒸气出口与气化反应器1的水蒸气入口连通，以将水蒸气送入气化反应器1中继续使用。在本实施例中，废气出口与大气连通，当然废气出口还可与后续工艺的设备连通，或者也可与存储器连通以储存贫氧气体(合理收集贫氧气体可用于化肥等生产)。

蒸汽管网12可选择地与换热器13连通以接收水蒸气，并且蒸汽管网12可选择地与气化反应器1连通以能够随时向气化反应器1中输送水蒸气。由此，换热器13形成的水蒸气可以一部分直接送入气化反应器1用于反应，另一部分暂时存储在蒸汽管网12中，待需要提高向气化反应器1的水蒸气供应量时从蒸汽管网12中获取水蒸气对此时换热器13产生的水蒸气做补充。

在本实施例中还设有供热管线15，供热管线15与换热器13连通，用于供外来工业烟气进入换热器13，为液态水变为水蒸气贡献热量。该供热管线15与换热器13的供热气体入口和氧化反应器3的贫氧气体出口/分离器的贫氧气体出口之间连接的管线连通或者二者并联连接至换热器13的供热气体入口，图1中示出的为供热管线15与换热器13的供热气体入口和氧化反应器3的贫氧气体出口之间连接的管线连通，工业烟气与贫氧气体混合后一起进入换热器13的供热气体入口。当然，本实用新型不局限于此，供热管线15与向换热器4输送贫氧气体的管线也可分别与供热气体入口连通形成二者并联的结构。

综上，利用载氧体颗粒与水蒸气的联合作用在气化反应器1中使絮状生物质焦发生气化反应，载氧体颗粒失氧后再在氧化反应器3中与含氧气体反应，实现氧化再生，由此载氧体颗粒在气化反应器1和氧化反应器3之间循环，实现连续气化。这种气化过程成本低、能耗低。并且，因合成气中无氮气，所以生成的合成气中可燃气体浓度高、合成气热值高。

并且，因为最终获得的合成气可能是用于合成乙醇、甲醇等多种化学品，因此面对不同的目标化学品，合成气中的H₂和CO的比值是可能有不同要求的，本***能够通过先将一部分换热器13获得的水蒸气储存起来以作为调节气化反应器1中水蒸气注入量的变量的方式，调整合成气中的H₂和CO的比值。由此，本***能够适用于不同的目标化学品的制备并且实现这种适用的方法极为简便，大大节约了成本，提高了生产效率。

并且，本实施例的***实现了热量在气化反应器1和氧化反应器3之间的传递，整体***能量利用效率更高。具体而言，贫氧气体带有的热量用于生成水蒸气供应给气化反应，释氧后的载氧体颗粒又将热量带回至氧化反应器3用于生成贫氧气体，在载氧体颗粒循环使用的同时，也形成了能量的循环，降低了能耗，能量利用率高。

并且，二级分离设备中产生的液态水经过换热形成水蒸气作为气化反应器1的原料，整个***实现废水的零排放，更加环保。此外，降温后的贫氧气体排入大气，也有利于环保。

并且，载氧体颗粒在生产过程中循环利用，生产过程中无需外加，节约了原料，载氧体使用效率高。

综合上述描述，本实施例提供的***，工艺流程简单，创新性将载氧体颗粒和水蒸气与絮状生物质焦联合，制备高热值合成气，各反应器等部件相互耦合实现了热量以及水资源的循环利用，具有重要的节能减排现实意义。

进一步，在本实施例中，气化反应器1为流化床气化反应器，其能够承受的气化温度至少为750-1200℃。如图1，气化反应器1的水蒸气入口设于气化反应器1的底端，气化反应器1的生物质焦入口和混合物出口设于气化反应器1的顶端，气化反应器1的载氧体入口设于气化反应器1的底部侧壁上。当然，本实用新型不局限于此，在其他实施例中，气化反应器1可以选择现有任何类型，只要能够供絮状生物质焦、载氧体颗粒和水蒸气在其中反应生成粗合成气和释氧后的载氧体颗粒即可。其中，载氧体颗粒优选为脱氧、得氧能力均较强的复合载氧体颗粒，该复合型载氧体颗粒的活性成分可以为CuMn₂O₄、Fe₂O₃、FeNi₂O₄等，惰性载体可以为Al₂O₃、ZrO₂、SiO₂、TiO₂、MgAl₂O₄、石英砂、耐火水泥等，载氧体采用常规制备方法制备。

进一步，在本实施例中，一级分离设备4为旋风分离器，一级分离设备4的混合物入口设于一级分离设备4的侧壁上，一级分离设备4的粗合成气出口设于一级分离设备4的顶部，一级分离设备4的载氧体出口设于一级分离设备4的底部。该一级分离设备4中，密度最大的释氧后的载氧体颗粒被分离出来。

进一步，二级分离设备的旋风分离器5中，该旋风分离器5的粗合成气入口和粗合成气出口设于该旋风分离器5的侧壁上，该旋风分离器5的灰分出口设于该旋风分离器5的底部。

进一步，二级分离设备的冷凝器6中，冷凝器6的粗合成气入口和合成气出口设于冷凝器6的侧壁上，冷凝器6的冷凝介质出口设于冷凝器6的顶部，冷凝器6的冷凝介质入口和液态水出口设于冷凝器6的底部。

进一步，在本实施例中，氧化反应器3可承受的反应温度为400-1000℃。含氧气体中氧气的体积浓度为5-21％，优选空气或含氧的工业烟气。氧化反应器3的载氧体入口设于氧化反应器3的顶部，氧化反应器3的含氧气体入口设于氧化反应器3的底部，氧化反应器3的贫氧气体出口设于氧化反应器3的上部侧壁，氧化反应器3的载氧体出口设于氧化反应器3的下部侧壁，氧化反应器3的载氧体出口的位置高于气化反应器1的载氧体入口的位置，二者之间通过倾斜直管2连通，以便于被重新氧化后的载氧体颗粒顺利进入气化反应器1中。在倾斜直管2上可设置阀门。

进一步，在本实施例中，储气装置7为储气柜，储气柜包括合成气入口，该合成气入口与冷凝器6的合成气出口连通，以接收合成气。

进一步，在本实施例中，换热器13为余热锅炉。气化反应器1的水蒸气入口与换热器13的水蒸气出口通过第一管线14连通，蒸汽管网12通过第二管线11与第一管线14连通，在第二管线11上设有控制阀10，控制阀10至少能够在使第二管线11沿从第一管线14朝向蒸汽管网12的方向单向导通的储存状态和使第二管线11沿从蒸汽管网12朝向第一管线14的方向单向导通的释放状态之间切换。由此，当控制阀10处于储存状态时，从换热器13排出的水蒸气的一部分经过第一管线14直接进入气化反应器1，另一部分经过第二管线11(包括经过调整控制阀10)进入蒸汽管网12；当控制阀10处于释放状态时，从换热器13排出的水蒸气全部直接进入气化反应器1，同时蒸汽管网12中的水蒸气经过第二管线11(包括经过调整控制阀10)进入第一管线14并继而进入气化反应器1。因此，可通过调整控制阀10的状态，调整是否从蒸汽管网12中向气化反应器1中补给水蒸气，进而控制水蒸气的注入量。当然，实现蒸汽管网12与换热器13和气化反应器1可选择的连通的方式不局限于本实施例的举例，本领域技术人员可以根据本领域的常规设置通过管线、阀门或特殊连通装置的设置来实现。

进一步，冷凝器6的冷凝介质出口与氧化反应器3的含氧气体入口连通，以将热空气送入氧化反应器3中作为含氧气体对释氧后的载氧体颗粒进行氧化。由此，形成的热空气送入氧化反应器3参加氧化反应，降低了能耗，能量利用率高。

在本实施例的***中，上述的“连通”可以是两个部件直接连接而导通，也可以是两个部件通过管线连通，并且在管线上也可以设置其他部件，只要是能实现相应物料的传输即可。并且，本实施例中的分离器和分离设备等行使分离功能的装置的设置，均是基于其上游设备本身是否具有气固分离功能、固固分离、固液分离等分离功能而确定，因此，在执行主要工艺步骤的设备(气化、氧化设备)选用不同类型时，本领域技术人员可以删除上述实施例中的行使分离功能的装置，或在上述实施例中添加行使分离功能的装置。

如下描述本实施例的***的应用方法，包括如下步骤：

S1、絮状生物质焦在气化反应器1中高温下在载氧体颗粒和水蒸气的联合作用下发生气化反应，生成以氢气和一氧化碳为主要组分的粗合成气以及释氧后的载氧体颗粒，粗合成气中带有灰分和水蒸气；

S2、夹带释氧后的载氧体颗粒的粗合成气经过一级分离设备4，脱除释氧后的载氧体颗粒；

S3、粗合成气经过二级分离设备中的旋风分离器5，脱除灰分，灰分收集至灰斗8中；

S4、脱除灰分后的粗合成气经过冷凝器6，粗合成气中的水蒸气与冷凝介质(在本实施例中为空气)换热，粗合成气中的水蒸气变为液态水脱离粗合成气，形成合成气，空气变为热空气；

S5、释氧后的载氧体颗粒与含氧气体(可采用步骤S4中形成的热空气)在氧化反应器3中、在高温下进行氧化反应，生成被氧化的载氧体颗粒(“被氧化的载氧体颗粒”指释氧后的载氧体颗粒重新被氧化后)和贫氧气体，被氧化后的载氧体颗粒送入气化反应器1中使用。

S6，将步骤S4生成的液态水与步骤S5生成的贫氧气体和外来的工业烟气进行换热，形成水蒸气，将所形成的水蒸气的一部分直接送入气化反应器1中使用，另一部分存储起来并可随时送入气化反应器1中使用，以控制气化反应器1中使用的水蒸气的量。可理解，上述步骤并非仅执行1次，而是在工艺过程中持续进行的。

当然，本实用新型的方法不局限于采用实施例一所示出的***，只要能够完成上述步骤S1至步骤S6即可。并且，需强调的是，虽然在方法中以S1-S6进行了排序，但不构成对步骤先后顺序的限定，除非后步骤必须利用先步骤的产物或者本领域技术人员公知的需要先步骤先执行的情况，否则并不局限于上述实施例所列出的顺序，并且结合上述详细描述可知，一些步骤同时进行最为有益，例如步骤S2和步骤S5。

可理解，在上述实施例的***中，在生产刚刚启动时，向气化反应器1中注入的载氧体颗粒和水蒸气、向氧化反应器3中注入的含氧气体(空气)均是***外来的，但当生产稳定后，向气化反应器1中注入的载氧体颗粒和水蒸气以及向氧化反应器3中注入的含氧气体(空气)均是在***中循环使用的。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (13)

1.一种生物质焦气化制备合成气的***，其特征在于，包括气化反应器(1)、一级分离设备(4)、二级分离设备和氧化反应器(3)；

所述气化反应器(1)具有载氧体入口、水蒸气入口、生物质焦入口和混合物出口；

所述一级分离设备(4)具有混合物入口、载氧体出口和粗合成气出口，所述混合物入口与所述气化反应器(1)的混合物出口连通；

所述二级分离设备具有粗合成气入口和合成气出口，所述粗合成气入口与所述一级分离设备(4)的粗合成气出口连通；

所述氧化反应器具有如下构造：

所述氧化反应器(3)具有载氧体入口、含氧气体入口、载氧体出口和贫氧气体出口，所述氧化反应器(3)的载氧体入口与所述一级分离设备(4)的载氧体出口连通，所述氧化反应器(3)的载氧体出口与所述气化反应器(1)的载氧体入口连通；或者

所述氧化反应器(3)具有载氧体入口、含氧气体入口、气固混合物出口，所述氧化反应器(3)的载氧体入口与所述一级分离设备(4)的载氧体出口连通，所述氧化反应器(3)的气固混合物出口与一分离器的气固混合物入口连通，所述分离器的载氧体出口与所述气化反应器(1)的载氧体入口连通，所述分离器还具有贫氧气体出口。

2.根据权利要求1所述的生物质焦气化制备合成气的***，其特征在于，

所述二级分离设备包括旋风分离器(5)和冷凝器(6)；

所述旋风分离器(5)具有粗合成气入口、粗合成气出口和灰分出口，所述旋风分离器(5)的粗合成气入口作为所述二级分离设备的粗合成气入口；

所述冷凝器(6)具有粗合成气入口、冷凝介质入口、冷凝介质出口、液态水出口和合成气出口，所述冷凝器(6)的粗合成气入口与所述旋风分离器(5)的粗合成气出口连通，所述冷凝器(6)的合成气出口作为 所述二级分离设备的合成气出口。

3.根据权利要求1所述的生物质焦气化制备合成气的***，其特征在于，

所述二级分离设备包括冷凝器和除尘器：

所述冷凝器具有粗合成气入口、粗合成气出口、冷凝介质入口、冷凝介质出口和液态水出口，所述冷凝器的粗合成气入口作为所述二级分离设备的粗合成气入口；

所述除尘器具有与所述冷凝器的粗合成气出口连通的粗合成气入口，还具有合成气出口，所述除尘器的合成气出口作为所述二级分离设备的合成气出口。

4.根据权利要求3所述的生物质焦气化制备合成气的***，其特征在于，

所述除尘器为布袋除尘器。

5.根据权利要求2或3所述的生物质焦气化制备合成气的***，其特征在于，还包括：

换热器(13)，所述换热器(13)具有供热气体入口、废气出口、连通在所述供热气体入口和所述废气出口之间的第一流体通道、液态水入口、水蒸气出口、连通在所述液态水入口和所述水蒸气出口之间的第二流体通道，所述第一流体通道和所述第二流体通道之间能够进行热交换，所述液态水入口与所述冷凝器的液态水出口连通，所述水蒸气出口与所述气化反应器(1)的水蒸气入口连通；

其中，在设置分离器的情况下，所述供热气体入口与所述分离器的贫氧气体出口连通，在所述氧化反应器的载氧体出口与所述气化反应器的载氧体入口连通而不经过分离器的情况下，所述供热气体入口与所述氧化反应器的贫氧气体出口连通。

6.根据权利要求5所述的生物质焦气化制备合成气的***，其特征在于，还包括：

蒸汽管网(12)，所述蒸汽管网(12)可选择地与所述换热器(13)连通，并且所述蒸汽管网(12)可选择地与所述气化反应器(1)连通。

7.根据权利要求6所述的生物质焦气化制备合成气的***，其特征在于，

所述气化反应器(1)的水蒸气入口与所述换热器(13)的水蒸气出口通过第一管线(14)连通，所述蒸汽管网(12)通过第二管线(11)与所述第一管线(14)连通，在所述第二管线(11)上设有控制阀(10)，所述控制阀(10)至少能够在使所述第二管线(11)沿从第一管线(14)朝向所述蒸汽管网(12)的方向单向导通的储存状态和使所述第二管线(11)沿从所述蒸汽管网(12)朝向所述第一管线(14)的方向单向导通的释放状态之间切换。

8.根据权利要求5所述的生物质焦气化制备合成气的***，其特征在于，还包括：

与所述换热器(13)的供热气体入口连通的供热管线(15)；

其中，在设置分离器的情况下，所述供热管线(15)与所述换热器(13)的供热气体入口和所述分离器的贫氧气体出口之间连接的管线连通或者二者并联连接至所述换热器(13)的供热气体入口；

其中，在所述氧化反应器的载氧体出口与所述气化反应器的载氧体入口连通而不经过分离器的情况下，所述供热管线(15)与所述换热器(13)的供热气体入口和所述氧化反应器的贫氧气体出口之间连接的管线连通或者二者并联连接至所述换热器(13)的供热气体入口。

9.根据权利要求2或3所述的生物质焦气化制备合成气的***，其特征在于，

所述冷凝器(6)的冷凝介质出口与所述氧化反应器(3)的含氧气体入口连通。

10.根据权利要求2所述的生物质焦气化制备合成气的***，其特征在于，

所述气化反应器(1)为流化床气化反应器，其水蒸气入口设于其底端，其生物质焦入口和混合物出口设于其顶端，其载氧体入口设于其底部侧壁上；

所述一级分离设备(4)为旋风分离器，其混合物入口设于其侧壁上，其粗合成气出口设于其顶部，其载氧体出口设于其底部；

所述二级分离设备的旋风分离器中，其粗合成气入口和粗合成气出口设于其侧壁上，其灰分出口设于其底部；

所述氧化反应器(3)为移动床氧化反应器，其载氧体入口设于其顶部，其含氧气体入口设于其底部，其贫氧气体出口设于其上部侧壁，其载氧体出口设于其下部侧壁，所述氧化反应器(3)的载氧体出口的位置高于所述气化反应器(1)的载氧体入口的位置，二者之间通过倾斜直管(2)连通。

11.根据权利要求1所述的生物质焦气化制备合成气的***，其特征在于，还包括：

螺旋给料机(9)，所述螺旋给料机(9)的出料口与所述气化反应器(1)的生物质焦入口连通。

12.根据权利要求1所述的生物质焦气化制备合成气的***，其特征在于，还包括：

储气装置(7)，所述储气装置(7)与所述二级分离设备的合成气出口连通。

13.根据权利要求2所述的生物质焦气化制备合成气的***，其特征在于，还包括：

灰斗(8)，所述灰斗(8)与所述旋风分离器(5)的灰分出口连通。