一种生物质热解和气化生产生物炭和蒸汽的装置及方法与流程

1.本发明属于生物质资源利用技术领域，涉及一种生物质热解和气化生产生物炭和蒸汽的装置及方法。

背景技术：

2.生物质资源作为一种含碳可再生能源，可利用生物质总量较多，几乎接近煤炭消耗量，基于目前世界能源紧缺，石化能源储量有限，亟待开发新能源的形势，生物质能源化利用和资源循环利用是低碳经济与可持续发展的必然选择。研究和开发生物质综合利用技术，利用生物质资源生产生物质能源和生物基产品，可以有效推动化石能源向绿低碳可再生能源转型，而提高生物质能的利用效率，对节约常规能源，减少环境污染，保护生态环境具有重要意义。
3.目前，生物质综合利用的技术路线主要包括：生物质直燃技术、生物质热解技术、生物质气化技术、生物质液体燃料技术和燃煤机组耦合生物质发电技术，其中，生物质直燃技术和燃煤机组耦合生物质发电技术的副产品主要是电和蒸汽，生物质综合利用产品的附加值相对较低；生物质液体燃料在交通领域有巨大的发展潜力，生物燃料乙醇、生物柴油、生物航空煤油可以相应替代化石汽油、化石柴油、化石航空煤油，但现有技术利用生物质制作液体燃料生产成本高，难以大规模推广；生物质热解技术、气化技术均可实现生物质梯级利用，多元化产品附加值高，但是前者需要外部提供能量，后者生物炭热值较低，产生的可燃气受限焦油问题难以高效利用。因此，单一的生物质利用技术往往难以达到较好的效果，需要将多种利用技术相结合，提高生物质的利用价值。
4104560216a公开了一种生物质成型燃料的制备系统及方法，所述制备系统包括原料预处理系统、低温热解系统、高温气化系统、致密成型系统和锅炉系统；该制备方法包括将干燥粉碎后的生物质进行低温热解和高温气化，所得残渣与干燥粉碎后的污泥、辅助原料混合挤压成型，得到生物质成型燃料。该系统只明确了对生物质燃料的热解和气化处理，并未进一步进行燃烧，无法解决副产焦油的问题，同时也未涉及到烟气热量利用及处理方面。
5114106860a公开了一种基于生物质热解气化技术的高效高质炭化装置，该装置，包括用于输出生物质原料的送料模块、用于产生高温烟气的第一燃烧模块，第一燃烧模块产生的高温烟气与送料模块输出的生物质原料在一炭化模块内混合，所述炭化模块包括炭化炉，所述炭化炉内设有炭化腔，所述第一燃烧模块与炭化炉通过一输气管连接，所述输气管将高温烟气切向输入炭化腔内并使高温烟气形成旋流，所述炭化炉的底部设有与所述炭化腔导通的卸灰管，所述炭化炉的顶部设有与炭化腔导通的出气管；该装置针对生物质的炭化是基于热解气化技术，属于同一操作，而非将热解和气化分开进行，造成对生物质利用不充分。
6.综上所述，对于生物质的综合利用，还需要根据生物质特性分别进行热解和气化，得到不同固相产物，同时将气相产物再次进行燃烧，以实现生物质的高效利用，同时减少副
产物的影响，得到高价值产品。

技术实现要素：

7.针对现有技术存在的问题，本发明的目的在提供一种生物质热解和气化生产生物炭和蒸汽的装置及方法，所述装置通过气化和热解单元的并列设置，以制备不同种类的生物炭，并通过二燃室的设置，有助于生物质的充分利用，避免产物中焦油难以处理的问题，同时装置中热量的内部循环和梯级利用，有助于解决能量供应的问题，提高系统能效。
8.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
9.一方面，本发明提供了一种生物质热解和气化生产生物炭和蒸汽的装置，所述装置包括原料储存设备、气化单元、热解单元、二燃室、锅炉单元和烟气处理单元，所述原料储存设备的出口分出两支管路，分别与气化单元和热解单元相连，所述气化单元和热解单元并列设置，所述气化单元和热解单元的气相出口均与二燃室的入口相连，所述二燃室的烟气出口分出两支管路，分别与锅炉单元和热解单元相连，所述锅炉单元的烟气出口与烟气处理单元的入口相连。
10.本发明中，对于生物质炭的综合利用，通过将气化单元和热解单元并列设置，以制备不同种类的生物炭产品，提高产品的附加值，而再通过二燃室的设置，将气化和热解的气相产物进行进一步燃烧，以将产物中无法直接分离的焦油等物质燃烧消耗，减少可能带来的污染问题，提高系统安全可靠性；装置内燃烧的热量用于前期热解的供热及锅炉加热产生蒸汽，有助于解决系统的能量供应问题，提高系统能效及节能效果；所述装置结构简单，操作简便，产品附加值高，热量利用率高，适于规模化应用。
11.以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
12.作为本发明优选的技术方案，所述原料储存设备包括原料仓。
13.优选地，所述气化单元包括气化炉、第一冷却器和第一产物储存设备，所述气化炉的固相出口与第一冷却器、第一产物储存设备依次连接，所述气化炉的气相出口与二燃室的入口相连。
14.优选地，所述气化单元和二燃室之间还设有第一除尘器，所述气化炉的固相出口与第一除尘器的入口相连，所述第一除尘器的气相出口与二燃室的入口相连。
15.优选地，所述气化炉包括固定床气化炉、移动床气化炉或循环流化床气化炉中任意一种。
16.优选地，所述第一除尘器包括旋风除尘器、电除尘器或袋式除尘器中任意一种。
17.作为本发明优选的技术方案，所述热解单元包括热解器、第二冷却器和第二产物储存设备，所述热解器的固相出口与第二冷却器、第二产物储存设备依次连接，所述热解器的气相出口与二燃室的入口相连。
18.优选地，所述原料储存设备和热解单元之间还设有干燥器，所述原料储存设备的出口与干燥器的固相入口相连，所述干燥器的固相出口与热解器的入口相连。
19.本发明中，所述干燥器的设置能够将生物质原料中的水分干燥去除，提升热解器中的热解效率。
20.作为本发明优选的技术方案，所述二燃室的其中一个烟气出口与热解器的烟气入
口相连，所述热解器的烟气出口与干燥器的入口相连。
21.作为本发明优选的技术方案，所述锅炉单元包括锅炉给水箱和蒸汽锅炉，所述锅炉给水箱的出口与蒸汽锅炉的入口相连。
22.优选地，所述烟气处理单元包括依次连接的第二除尘器、省煤器和烟囱。
23.优选地，所述第二除尘器包括袋式除尘器或电除尘器。
24.优选地，所述锅炉给水箱的出口分出三支管路，一支管路经过第一冷却器连接至蒸汽锅炉，另一支管路经过第二冷却器连接至蒸汽锅炉，还有一支管路经过省煤器连接至蒸汽锅炉。
25.另一方面，本发明提供了一种采用上述装置进行生物质热解和气化生产生物炭和蒸汽的方法，所述方法包括以下步骤：
26.(1)将生物质原料分两股独立进行气化和热解，所述气化生成气化合成气和第一生物炭，所述热解生成热解气和第二生物炭；
27.(2)将步骤(1)得到的气化合成气和热解气通入二燃室继续燃烧，生成的烟气一部分用于蒸汽锅炉产出蒸汽，然后进行烟气处理，另一部分用作步骤(1)中热解的热源。
28.作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述生物质原料的粒径不大于8cm，例如8cm、6cm、4cm、2cm、1cm、0.5cm或0.1cm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
29.优选地，步骤(1)所述生物质原料的加入方式为螺旋给料机加料。
30.优选地，步骤(1)所述气化在气化炉中进行。
31.优选地，步骤(1)所述气化的温度为600～900℃，例如600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃或900℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；时间为0.1～40min，例如0.1min、1min、5min、10min、15min、20min、30min或40min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
32.优选地，步骤(1)所述气化时，气化炉中还通入空气。
33.优选地，步骤(1)所述气化后生成的第一生物炭经过冷却后储存。
34.作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述热解在热解器中进行。
35.优选地，步骤(1)所述热解的温度为400～550℃，例如400℃、420℃、450℃、480℃、500℃、520℃或550℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；时间为30～60min，例如30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
36.优选地，步骤(1)所述生物质原料在热解前先进行干燥。
37.优选地，步骤(1)所述热解后生成的第二生物炭经过冷却后储存。
38.本发明中，所述气化和热解的区别主要在于气化炉需要通入空气自持缺氧燃烧，而热解器采用外部热源加热反应，其所得生物炭的差异在于气化炉生成的生物质炭热值较低，约为3500kcal～4500kcal/kg，热解器生成的生物炭热值较高，约为4500kcal～7000kcal/kg。
39.作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述气化合成气在通入二燃室前，先进行气固分离。
40.优选地，步骤(2)所述二燃室内的燃烧温度为1100～1300℃，例如1100℃、1150℃、
1200℃、1250℃或1300℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
41.优选地，步骤(2)所述燃烧产生的部分烟气为步骤(1)中的热解供热，这部分烟气占燃烧所产生烟气的比例为20～50％，例如20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
42.优选地，用于热解供热的烟气排出后为生物质原料热解前的干燥供热，然后排出。
43.作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述燃烧产生的另一部分烟气用于蒸汽锅炉的加热生成蒸汽。
44.优选地，步骤(2)所述烟气处理经气固分离、冷却降温后排出。
45.优选地，步骤(2)所述蒸汽锅炉内的水由锅炉给水箱供给，所述锅炉给水箱的水经过加热后进入蒸汽锅炉。
46.优选地，所述锅炉给水箱的水分为三股均以换热的方式进行加热，其中一股用于第一生物炭冷却时的换热，另一股用于第二生物炭冷却时的换热，还有一股用于步骤(2)烟气冷却降温时的换热。
47.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
48.(1)本发明所述装置通过气化和热解单元的并列设置，以制备不同种类的生物炭，并通过二燃室的设置，有助于生物质的充分利用，避免产物中焦油难以处理的问题，提高系统安全可靠性；
49.(2)本发明所述装置内燃烧产生的热量用于前期热解的供热及锅炉加热产生蒸汽，有助于解决系统的能量供应问题，提高系统能效及节能效果；
50.(3)本发明所述装置结构简单，操作简便，产品附加值高，热量利用率高，适于规模化应用。
附图说明
51.图1是本发明实施例1提供的生物质热解和气化生产生物炭和蒸汽的装置的结构示意图；
52.其中，1-原料储存设备，2-气化炉，3-第一冷却器，4-第一产物储存设备，5-第一除尘器，6-锅炉给水箱，7-干燥器，8-二燃室，9-蒸汽锅炉，10-第二除尘器，11-热解器，12-第二冷却器，13-第二产物储存设备，14-省煤器，15-烟囱。
具体实施方式
53.为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
54.本发明具体实施方式部分提供了一种生物质热解和气化生产生物炭和蒸汽的装置及方法，所述装置包括原料储存设备1、气化单元、热解单元、二燃室8、锅炉单元和烟气处理单元，所述原料储存设备1的出口分出两支管路，分别与气化单元和热解单元相连，所述气化单元和热解单元并列设置，所述气化单元和热解单元的气相出口均与二燃室8的入口相连，所述二燃室8的烟气出口分出两支管路，分别与锅炉单元和热解单元相连，所述锅炉
单元的烟气出口与烟气处理单元的入口相连。
55.所述方法包括以下步骤：
56.(1)将生物质原料分两股独立进行气化和热解，所述气化生成气化合成气和第一生物炭，所述热解生成热解气和第二生物炭；
57.(2)将步骤(1)得到的气化合成气和热解气通入二燃室8继续燃烧，生成的烟气一部分用于蒸汽锅炉产出蒸汽，然后进行烟气处理，另一部分用作步骤(1)中热解的热源。
58.以下为本发明典型但非限制性实施例：
59.实施例1：
60.本实施例提供了一种生物质热解和气化生产生物炭和蒸汽的装置，所述装置的结构示意图如图1所示，包括原料储存设备1、气化单元、热解单元、二燃室8、锅炉单元和烟气处理单元，所述原料储存设备1的出口分出两支管路，分别与气化单元和热解单元相连，所述气化单元和热解单元并列设置，所述气化单元和热解单元的气相出口均与二燃室8的入口相连，所述二燃室8的烟气出口分出两支管路，分别与锅炉单元和热解单元相连，所述锅炉单元的烟气出口与烟气处理单元的入口相连。
61.所述原料储存设备1包括原料仓。
62.所述气化单元包括气化炉2、第一冷却器3和第一产物储存设备4，所述气化炉2的固相出口与第一冷却器3、第一产物储存设备4依次连接，所述气化炉2的气相出口与二燃室8的入口相连。
63.所述气化单元和二燃室8之间还设有第一除尘器5，所述气化炉2的固相出口与第一除尘器5的入口相连，所述第一除尘器5的气相出口与二燃室8的入口相连。
64.所述气化炉2为移动床气化炉；所述第一除尘器5为旋风除尘器。
65.所述热解单元包括热解器11、第二冷却器12和第二产物储存设备13，所述热解器11的固相出口与第二冷却器12、第二产物储存设备13依次连接，所述热解器11的气相出口与二燃室8的入口相连。
66.所述原料储存设备1和热解单元之间还设有干燥器7，所述原料储存设备1的出口与干燥器7的固相入口相连，所述干燥器7的固相出口与热解器11的入口相连。
67.所述二燃室8的其中一个烟气出口与热解器11的烟气入口相连，所述热解器11的烟气出口与干燥器7的入口相连。
68.所述锅炉单元包括锅炉给水箱6和蒸汽锅炉9，所述锅炉给水箱6的出口与蒸汽锅炉9的入口相连。
69.所述烟气处理单元包括依次连接的第二除尘器10、省煤器14和烟囱15。
70.所述第二除尘器10为袋式除尘器。
71.所述锅炉给水箱6的出口分出三支管路，一支管路经过第一冷却器3连接至蒸汽锅炉9，另一支管路经过第二冷却器12连接至蒸汽锅炉9，还有一支管路经过省煤器14连接至蒸汽锅炉9。
72.实施例2：
73.本实施例提供了一种生物质热解和气化生产生物炭和蒸汽的装置，所述装置包括原料储存设备1、气化单元、热解单元、二燃室8、锅炉单元和烟气处理单元，所述原料储存设备1的出口分出两支管路，分别与气化单元和热解单元相连，所述气化单元和热解单元并列
设置，所述气化单元和热解单元的气相出口均与二燃室8的入口相连，所述二燃室8的烟气出口分出两支管路，分别与锅炉单元和热解单元相连，所述锅炉单元的烟气出口与烟气处理单元的入口相连。
74.所述原料储存设备1包括原料仓。
75.所述气化单元包括气化炉2、第一冷却器3和第一产物储存设备4，所述气化炉2的固相出口与第一冷却器3、第一产物储存设备4依次连接，所述气化炉2的气相出口与二燃室8的入口相连。
76.所述气化单元和二燃室8之间还设有第一除尘器5，所述气化炉2的固相出口与第一除尘器5的入口相连，所述第一除尘器5的气相出口与二燃室8的入口相连。
77.所述气化炉2为固定床气化炉；所述第一除尘器5为电除尘器。
78.所述热解单元包括热解器11、第二冷却器12和第二产物储存设备13，所述热解器11的固相出口与第二冷却器12、第二产物储存设备13依次连接，所述热解器11的气相出口与二燃室8的入口相连。
79.所述原料储存设备1和热解单元之间还设有干燥器7，所述原料储存设备1的出口与干燥器7的固相入口相连，所述干燥器7的固相出口与热解器11的入口相连。
80.所述二燃室8的其中一个烟气出口与热解器11的烟气入口相连，所述热解器11的烟气出口与干燥器7的入口相连。
81.所述锅炉单元包括锅炉给水箱6和蒸汽锅炉9，所述锅炉给水箱6的出口与蒸汽锅炉9的入口相连。
82.所述烟气处理单元包括依次连接的第二除尘器10、省煤器14和烟囱15。
83.所述第二除尘器10为电除尘器。
84.所述锅炉给水箱6的出口分出三支管路，一支管路经过第一冷却器3连接至蒸汽锅炉9，另一支管路经过第二冷却器12连接至蒸汽锅炉9，还有一支管路经过省煤器14连接至蒸汽锅炉9。
85.实施例3：
86.本实施例提供了一种生物质热解和气化生产生物炭和蒸汽的方法，所述方法采用实施例1中的装置进行，包括以下步骤：
87.(1)将生物质原料分两股独立进行气化和热解，所述生物质原料为木片，生物质原料的平均粒径为2cm，所述气化在气化炉2中进行，所述气化的温度为700℃，时间为20min，气化过程中通入空气，所述气化生成气化合成气和第一生物炭，所述第一生物炭经过冷却后储存；所述生物质原料在热解前先进行干燥，所述热解在热解器11中进行，所述热解的温度为500℃，时间为30min，所述热解生成热解气和第二生物炭，所述第二生物炭经过冷却后储存；
88.(2)将步骤(1)得到的气化合成气和热解气通入二燃室8继续燃烧，所述气化合成气在通入二燃室8前，先进行旋风分离，所述二燃室8内的燃烧温度为1200℃，生成的烟气一部分用作步骤(1)中热解的热源，这部分烟气占燃烧所产生烟气的比例为30％，然后为生物质原料热解前的干燥供热，然后排出；
89.另一部分烟气用于蒸汽锅炉9的加热产出蒸汽，然后进行烟气处理，所述烟气处理经气固分离、冷却降温后排出，所述蒸汽锅炉9内的水由锅炉给水箱6供给，所述锅炉给水箱
6的水分为三股均以换热的方式进行加热后进入蒸汽锅炉9，其中一股用于第一生物炭冷却时的换热，另一股用于第二生物炭冷却时的换热，还有一股用于烟气冷却降温时的换热。
90.本实施例中，采用上述装置及方法进行生物质的热解与气化，可得到两类生物炭产品，并副产蒸汽，产品附加值高，且整个系统无需外部热源，系统热量利用率高达90％左右，有效降低生产成本。
91.实施例4：
92.本实施例提供了一种生物质热解和气化生产生物炭和蒸汽的方法，所述方法采用实施例1中的装置进行，包括以下步骤：
93.(1)将生物质原料分两股独立进行气化和热解，所述生物质原料为秸秆，生物质原料的平均粒径为5cm，所述气化在气化炉2中进行，所述气化的温度为900℃，时间为5min，气化过程中通入空气，所述气化生成气化合成气和第一生物炭，所述第一生物炭经过冷却后储存；所述生物质原料在热解前先进行干燥，所述热解在热解器11中进行，所述热解的温度为550℃，时间为40min，所述热解生成热解气和第二生物炭，所述第二生物炭经过冷却后储存；
94.(2)将步骤(1)得到的气化合成气和热解气通入二燃室8继续燃烧，所述气化合成气在通入二燃室8前，先进行旋风分离，所述二燃室8内的燃烧温度为1300℃，生成的烟气一部分用作步骤(1)中热解的热源，这部分烟气占燃烧所产生烟气的比例为50％，然后为生物质原料热解前的干燥供热，然后排出；
95.另一部分烟气用于蒸汽锅炉9的加热产出蒸汽，然后进行烟气处理，所述烟气处理经气固分离、冷却降温后排出，所述蒸汽锅炉9内的水由锅炉给水箱6供给，所述锅炉给水箱6的水分为三股均以换热的方式进行加热后进入蒸汽锅炉9，其中一股用于第一生物炭冷却时的换热，另一股用于第二生物炭冷却时的换热，还有一股用于烟气冷却降温时的换热。
96.本实施例中，采用上述装置及方法进行生物质的热解与气化，可得到两类生物炭产品，并副产蒸汽，产品附加值高，且整个系统无需外部热源，系统热量利用率高达92％左右，有效降低生产成本。
97.实施例5：
98.本实施例提供了一种生物质热解和气化生产生物炭和蒸汽的方法，所述方法采用实施例2中的装置进行，包括以下步骤：
99.(1)将生物质原料分两股独立进行气化和热解，所述生物质原料为木质素，生物质原料的平均粒径为0.5cm，所述气化在气化炉2中进行，所述气化的温度为600℃，时间为30min，气化过程中通入空气，所述气化生成气化合成气和第一生物炭，所述第一生物炭经过冷却后储存；所述生物质原料在热解前先进行干燥，所述热解在热解器11中进行，所述热解的温度为400℃，时间为60min，所述热解生成热解气和第二生物炭，所述第二生物炭经过冷却后储存；
100.(2)将步骤(1)得到的气化合成气和热解气通入二燃室8继续燃烧，所述气化合成气在通入二燃室8前，先进行电除尘，所述二燃室8内的燃烧温度为1100℃，生成的烟气一部分用作步骤(1)中热解的热源，这部分烟气占燃烧所产生烟气的比例为20％，然后为生物质原料热解前的干燥供热，然后排出；
101.另一部分烟气用于蒸汽锅炉9的加热产出蒸汽，然后进行烟气处理，所述烟气处理
经气固分离、冷却降温后排出，所述蒸汽锅炉9内的水由锅炉给水箱6供给，所述锅炉给水箱6的水分为三股均以换热的方式进行加热后进入蒸汽锅炉9，其中一股用于第一生物炭冷却时的换热，另一股用于第二生物炭冷却时的换热，还有一股用于烟气冷却降温时的换热。
102.本实施例中，采用上述装置及方法进行生物质的热解与气化，可得到两类生物炭产品，并副产蒸汽，产品附加值高，且整个系统无需外部热源，系统热量利用率高达90％左右，有效降低生产成本。
103.综合上述实施例可以看出，本发明所述装置通过气化和热解单元的并列设置，以制备不同种类的生物炭，并通过二燃室的设置，有助于生物质的充分利用，避免产物中焦油难以处理的问题，提高系统安全可靠性；所述装置内燃烧产生的热量用于前期热解的供热及锅炉加热产生蒸汽，有助于解决系统的能量供应问题，提高系统能效及节能效果；所述装置结构简单，方法操作简便，产品附加值高，热量利用率高，适于规模化应用。
104.本发明通过上述实施例来说明本发明的详细装置与方法，但本发明并不局限于上述详细装置与方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细装置与方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明装置的等效替换及辅助装置的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

技术特征：

1.一种生物质热解和气化生产生物炭和蒸汽的装置，其特征在于，所述装置包括原料储存设备、气化单元、热解单元、二燃室、锅炉单元和烟气处理单元，所述原料储存设备的出口分出两支管路，分别与气化单元和热解单元相连，所述气化单元和热解单元并列设置，所述气化单元和热解单元的气相出口均与二燃室的入口相连，所述二燃室的烟气出口分出两支管路，分别与锅炉单元和热解单元相连，所述锅炉单元的烟气出口与烟气处理单元的入口相连。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述原料储存设备包括原料仓；优选地，所述气化单元包括气化炉、第一冷却器和第一产物储存设备，所述气化炉的固相出口与第一冷却器、第一产物储存设备依次连接，所述气化炉的气相出口与二燃室的入口相连；优选地，所述气化单元和二燃室之间还设有第一除尘器，所述气化炉的固相出口与第一除尘器的入口相连，所述第一除尘器的气相出口与二燃室的入口相连；优选地，所述气化炉包括固定床气化炉、移动床气化炉或循环流化床气化炉中任意一种；优选地，所述第一除尘器包括旋风除尘器、电除尘器或袋式除尘器中任意一种。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述热解单元包括热解器、第二冷却器和第二产物储存设备，所述热解器的固相出口与第二冷却器、第二产物储存设备依次连接，所述热解器的气相出口与二燃室的入口相连；优选地，所述原料储存设备和热解单元之间还设有干燥器，所述原料储存设备的出口与干燥器的固相入口相连，所述干燥器的固相出口与热解器的入口相连。4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述二燃室的其中一个烟气出口与热解器的烟气入口相连，所述热解器的烟气出口与干燥器的入口相连。5.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述锅炉单元包括锅炉给水箱和蒸汽锅炉，所述锅炉给水箱的出口与蒸汽锅炉的入口相连；优选地，所述烟气处理单元包括依次连接的第二除尘器、省煤器和烟囱；优选地，所述第二除尘器包括袋式除尘器或电除尘器；优选地，所述锅炉给水箱的出口分出三支管路，一支管路经过第一冷却器连接至蒸汽锅炉，另一支管路经过第二冷却器连接至蒸汽锅炉，还有一支管路经过省煤器连接至蒸汽锅炉。6.一种采用权利要求1-5任一项所述的装置进行生物质热解和气化生产生物炭和蒸汽的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将生物质原料分两股独立进行气化和热解，所述气化生成气化合成气和第一生物炭，所述热解生成热解气和第二生物炭；(2)将步骤(1)得到的气化合成气和热解气通入二燃室继续燃烧，生成的烟气一部分用于蒸汽锅炉产出蒸汽，然后进行烟气处理，另一部分用作步骤(1)中热解的热源。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述生物质原料的粒径不大于8cm；优选地，步骤(1)所述生物质原料的加入方式为螺旋给料机加料；优选地，步骤(1)所述气化在气化炉中进行；
优选地，步骤(1)所述气化的温度为600～900℃，时间为0.1～40min；优选地，步骤(1)所述气化时，气化炉中还通入空气；优选地，步骤(1)所述气化后生成的第一生物炭经过冷却后储存。8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述热解在热解器中进行；优选地，步骤(1)所述热解的温度为400～550℃，时间为30～60min；优选地，步骤(1)所述生物质原料在热解前先进行干燥；优选地，步骤(1)所述热解后生成的第二生物炭经过冷却后储存。9.根据权利要求6-8任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述气化合成气在通入二燃室前，先进行气固分离；优选地，步骤(2)所述二燃室内的燃烧温度为1100～1300℃；优选地，步骤(2)所述燃烧产生的部分烟气为步骤(1)中的热解供热，这部分烟气占燃烧所产生烟气的比例为20～50％；优选地，用于热解供热的烟气排出后为生物质原料热解前的干燥供热，然后排出。10.根据权利要求6-9任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述燃烧产生的另一部分烟气用于蒸汽锅炉的加热生成蒸汽；优选地，步骤(2)所述烟气处理经气固分离、冷却降温后排出；优选地，步骤(2)所述蒸汽锅炉内的水由锅炉给水箱供给，所述锅炉给水箱的水经过加热后进入蒸汽锅炉；优选地，所述锅炉给水箱的水分为三股均以换热的方式进行加热，其中一股用于第一生物炭冷却时的换热，另一股用于第二生物炭冷却时的换热，还有一股用于步骤(2)烟气冷却降温时的换热。

技术总结

本发明提供了一种生物质热解和气化生产生物炭和蒸汽的装置及方法，所述装置包括原料储存设备、气化单元、热解单元、二燃室、锅炉单元和烟气处理单元，原料储存设备的出口分出两支管路，分别与气化和热解单元相连，气化单元和热解单元并列设置，气化和热解单元的气相出口均与二燃室相连，二燃室的烟气出口分出两支管路，分别与锅炉和热解单元相连，锅炉单元的出口与烟气处理单元相连。本发明通过气化和热解单元的并列设置，以制备不同种类的生物炭，通过二燃室的设置，避免焦油难以处理的问题，提高系统安全可靠性；装置内热量用于热解供热及锅炉加热产生蒸汽，可提高系统能效及节能效果；所述装置结构简单，方法操作简便，适于规模化应用。化应用。化应用。