电站锅炉烟气二氧化碳转化系统

1.本实用新型涉及二氧化碳转化技术领域，特别是一种电站锅炉烟气二氧化碳转化系统。

背景技术：

2.自工业革命以来，随着科学技术的进步和不断发展，人们对能源的需求量与日俱增。化石燃料的大规模开发利用产生了大量二氧化碳的排放，煤炭、石油和天然气等化石燃料作为主要的能量来源，在目前阶段仍然作为推进我们经济社会快速发展的重要推动力。二氧化碳的过量排放，不仅产生了一系列的气候和环境问题，而且也给全球范围带来诸多灾难。如：南北极冰川消融、极端天气频繁出现，海平面上升、新型疾病蔓延、全球粮食危机及区域政局和战争等。二氧化碳既是一种主要温室气体，同时也是资源丰富的可再生碳一资源。二氧化碳资源化转化即将二氧化碳作为碳一资源转化为具有高附加值的能源产品，现阶段二氧化碳资源化转化的方式主要有生物转化法、电化学还原法、光催化还原法及催化氢化法等。上述方法中，二氧化碳的转化率不高，不能较好的实现对二氧化碳资源的再利用和有效转化。
3.生物质气化技术指利用还原性气体作为气化剂，在高温条件下将生物质燃料中的部分物质转化氢气、一氧化碳、甲烷和其他碳氢化合物等可燃气体的混合气。生物质气化技术对于处理大量的农作物固体废物，减少生物质固体废物对环境的危害等方面发挥重要作用。
4.电站锅炉烟气中的二氧化碳含量高，未经处理的锅炉烟气释放到大气中会引起严重的温室效应、极地冰川融化、海平面上升等问题。如果利用生物质气化技术对高温烟气的二氧化碳进行回收利用，可以大大降低燃气锅炉的二氧化碳排放量。

技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种电站锅炉烟气二氧化碳转化系统，其依托生物质气化技术，利用电站锅炉的烟气作为生物质气化气氛，锅炉烟气的余热作为生物质气化的热量来源，固体生物质废料在生物质气化装置中实现气化过程，电站锅炉烟气中的二氧化碳作为还原性气体与固定生物质废料中的碳元素发生氧化还原反应，促进气化反应产气中的一氧化碳和其他碳氢化合物的产率，从而减少电站锅炉尾气中的二氧化碳排放量，实现了二氧化碳气体的充分转化和再利用。
6.本实用新型的技术方案是：一种电站锅炉烟气二氧化碳转化系统，其中，包括电站锅炉烟气处理部、生物质气化部、残炭收集部和燃气处理部，电站锅炉烟气处理部、残炭收集部和燃气处理部分别与生物质气化炉连接；
7.所述电站锅炉烟气处理部包括依次连接的电站锅炉、换热器、scr反应器、布袋除尘器、静电除尘器和脱硫塔，电站锅炉的出气口与换热器的进气口连接，换热器与生物质气化部之间产生热交换，换热器的出气口与scr反应器的进气口连接，scr反应器的出气口与
布袋除尘器的进气口连接，布袋除尘器的出气口与静电除尘器的进气口连接，静电除尘器的出气口与脱硫塔的进气口连接，脱硫塔的出气口与生物质气化部连接；
8.所述生物质气化部包括依次连接的生物质输送机、烘干机、破碎机、粉碎机、生物质气化炉，生物质气化炉的顶部设有原材料进料口，经粉碎后得到的固体生物质废料通过生物质气化炉顶部的进料口落入炉内，生物质气化炉的底部设有进气口，进气口与脱硫塔的出气口连接，生物质气化炉的炉体外侧缠绕有换热管，换热管与换热器连接，换热管内流动有换热介质。
9.本实用新型中，所述残炭收集部包括依次连接的残炭分离收集器、残炭压缩器、残炭储存箱，残炭分离收集器与生物质气化炉的底部连接，生物质气化后产生的残炭先通过残炭分离收集器进行收集，然后进入残炭压缩器进行压缩处理，压缩得到的块状生物质残炭被输送至残炭储存箱内进行储存。
10.所述燃气处理部包括依次连接的燃气分离器、燃气除尘器、燃气压缩器、燃气储存罐，生物质气化产生的可燃气体首先通过燃气分离器去除燃气中的水分，然后进入燃气除尘器中去除燃气中的灰尘，再进入燃气压缩器中进行压缩处理，经过压缩后的燃气通过燃气储存罐进行储存。
11.所述烘干机内的干燥温度为60-110℃，经破碎机内破碎处理得到的固体生物质废料颗粒直径≤10mm，经粉碎机粉碎后的固体生物质废料颗粒直径≤3mm，便于固体生物质废料在生物质气化炉内进行热解和气化。
12.所述scr反应器内脱除氮氧化物的反应温度为300-400℃，所述脱硫塔内脱除硫化物的反应温度为90-180℃。
13.该系统的工作原理如下所述。首先，以固体生物质废料为原材料，依次经过烘干、破碎和粉碎，将固体生物质废料加工成为更有利于生物质气化的生物质废料粉末状颗粒。其次，电站锅炉出口的烟气在换热器2内换热，提取烟气的高温热源，经过换热器2后的烟气依次经过脱硝、除尘、脱硫处理后，成为净化低温烟气，并进入生物质气化炉11内。然后，粉碎后的生物质废料粉末状颗粒进入生物质气化炉11内，从换热器2中提取的高温热源为生物质气化炉11内的气化过程提供所需的热源，生物质废料粉末状颗粒和净化低温烟气在生物质气化炉内进行生物质气化反应，气化反应过程中二氧化碳得到了充分的转化和再利用。最后，生物质气化炉内反应得到的可燃气体依次经过去除水分、除尘、压缩并储存，生物质气化炉内反应得到的残炭依次经过收集、压缩并储存。
14.本实用新型的有益效果是：
15.(1)该系统可以利用修剪绿化制备、稻壳、玉米芯或者枯树枝等固体生物质废料为原料，利用生物质气化技术，将生物质废料转化为高附加值的可燃气体，如一氧化碳、甲烷和其他碳氢化合物等，实现了固体生物质废料的循环再利用，解决了生物质固体废料对环境的威海，提高原料的循环利用价值；
16.(2)通过生物质气化技术，将电站锅炉烟气中的二氧化碳作为还原性气体还原固体生物质废料中的碳元素，对二氧化碳气体进行转化和再利用，既能够有效降低电站锅炉烟气中的二氧化碳含量，同时还可以得到高利用价值的可燃气体，有利于全球减碳排放和环境保护；
17.(3)通过换热器可以将大量高温锅炉烟气中的热量提取出来，作为生物质气化炉
所需的能量来源，有利于生物质气化炉内高品质燃气的合成，提高了整个系统的能量利用效率，也提高了系统的经济性。
附图说明
18.图1是本实用新型的结构示意图。
19.图中：1电站锅炉；2换热器；3scr反应器；4布袋除尘器；5静电除尘器；6脱硫塔；7粉碎机；8破碎机；9烘干机；10生物质输送机；11生物质气化炉；12残炭分离收集器；13残炭压缩器；14残炭储存箱；15燃气分离器；16燃气除尘器；17燃气压缩器；18燃气储存罐。
具体实施方式
20.为了使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
21.在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广。因此本实用新型不受下面公开的具体实施方式的限制。
22.如图1所示，本实用新型所述的电站锅炉烟气二氧化碳转化系统包括电站锅炉烟气处理部、生物质气化部、残炭收集部和燃气处理部，电站锅炉烟气处理部、残炭收集部和燃气处理部分别与生物质气化炉连接。
23.电站锅炉烟气处理部包括依次连接的电站锅炉1、换热器2、scr反应器3、布袋除尘器4、静电除尘器5和脱硫塔6，电站锅炉1产生的烟气从锅炉尾部的烟道进入换热器2中，换热器2与生物质气化部之间产生热交换，生物质气化部充分利用了高温锅炉烟气的热量。换热器2的出气口通过连接管路与scr反应器3的进气口连接，在scr反应器3内实现锅炉烟气的脱硝处理，脱硝处理过程中脱除氮氧化物的反应温度为300-400℃。scr反应器3的出气口通过连接管路与布袋除尘器4的进气口连接，布袋除尘器4的出气口通过连接管路与静电除尘器5的进气口连接，通过布袋除尘器4和静电除尘器5，出去锅炉烟气中的飞灰。静电除尘器5的出气口通过连接管路与脱硫塔6的进气口连接，脱硫塔6的出气口通过连接管路与生物质气化部连接，脱除硫化物的反应温度为90-180℃。在脱硫塔内实现锅炉烟气脱硫处理，最终得到净化后的低温烟气，净化后的低温烟气作为生物质气化剂进入生物质气化部。
24.生物质气化部包括依次连接的生物质输送机10、烘干机9、破碎机8、粉碎机7、生物质气化炉11，固体生物质废料由生物质输送机10运载进入烘干机9进行烘干脱水处理，烘干机9内的干燥温度为60-110℃，干燥后的固体生物质废料进入破碎机8内进行破碎处理，破碎后的固体生物质废料颗粒直径≤10mm，再经过粉碎机7粉碎后令固体生物质废料变为颗粒更小的生物质粉末状颗粒，粉碎后的固体生物质废料颗粒直径≤3mm，便于固体生物质废料在生物质气化炉11内进行热解和气化。粉碎后得到的固体生物质废料通过生物质气化炉11顶部的原材料进料口落入炉内。生物质气化炉11的底部设有进气口，进气口与脱硫塔6的出气口连接，脱硫塔6流出的净化后的低温烟气进入生物质气化炉11内。生物质气化炉11的炉体外侧缠绕有换热管，换热管与换热器2连接，换热管内流动有换热介质，例如水或者导热油，当换热介质流动至换热器2内时，换热介质吸收换热器2内的高温锅炉烟气的热量，使换热介质的温度升高，同时高温锅炉烟气的温度降低。当换热介质流动至生物质气化炉11
外侧壁时，生物质气化炉11吸收换热介质的热量，使生物质气化炉11内的温度达到生物质热解气化温度，一般为600-800℃。
25.电站锅炉产生的烟气中的可燃气体主要包括co、ch4、h2及其他cahb，在生物质气化炉内的热解气化过程如下所述：
26.炭气化反应为：
27.c+h2o
→
h2+co
ꢀꢀꢀꢀꢀ
δh
298k
＝131kj/mol
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
28.水气转换反应为:
29.co+h2o
→
h2+co2ꢀꢀꢀꢀ
δh
298k
＝-40.9kj/mol
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
30.甲烷重整反应为:
31.ch4+h2o
→
3h2+co
ꢀꢀꢀ
δh
298k
＝206.3kj/mol
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
32.碳氢化合物重整反应为:
33.cahb+ah2o＝aco+(a+b/2)h2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
34.二氧化碳还原反应：
35.c+co2→
co
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
δh
298k
＝-393.5kj/mol
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
36.残炭收集部包括依次连接的残炭分离收集器12、残炭压缩器13、残炭储存箱14，残炭收集器12与生物质气化的底部连接，生物质气化后产生的残炭先通过残炭收集器12进行收集，然后进入残炭压缩器13中进行压缩处理，压缩得到的块状生物质残炭被输送至残炭储存箱14内进行储存，有利于后续对残炭资源利用的深度挖掘。
37.燃气处理部包括依次连接的燃气分离器15、燃气除尘器16、燃气压缩器17、燃气储存罐18，生物质气化炉气化产生的可燃气体首先通过燃气分离器15去除燃气中的水分，然后进入燃气除尘器16中去除燃气中的灰尘，再进入燃气压缩器17中对燃气进行压缩处理，经过压缩后的燃气通过燃气储存罐进行储存。
38.该系统的工作原理如下所述。首先，以固体生物质废料为原材料，依次经过烘干、破碎和粉碎，将固体生物质废料加工成为更有利于生物质气化的生物质废料粉末状颗粒。其次，电站锅炉出口的烟气在换热器2内换热，提取烟气的高温热源，经过换热器2后的烟气依次经过脱硝、除尘、脱硫处理后，成为净化低温烟气，并进入生物质气化炉11内。然后，粉碎后的生物质废料粉末状颗粒进入生物质气化炉11内，从换热器2中提取的高温热源为生物质气化炉11内的气化过程提供所需的热源，生物质废料粉末状颗粒和烟气在生物质气化炉内产生生物质气化反应，气化反应过程中二氧化碳得到了充分的转化和再利用。最后，生物质气化炉内反应得到的可燃气体依次经过去除水分、除尘、压缩并储存，生物质气化炉内反应得到的残炭依次经过收集、压缩并储存。
39.以上对本实用新型所提供的电站锅炉烟气二氧化碳转化系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的
这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：

1.一种电站锅炉烟气二氧化碳转化系统，其特征在于：包括电站锅炉烟气处理部、生物质气化部、残炭收集部和燃气处理部，电站锅炉烟气处理部、残炭收集部和燃气处理部分别与生物质气化炉连接；所述电站锅炉烟气处理部包括依次连接的电站锅炉(1)、换热器(2)、scr反应器(3)、布袋除尘器(4)、静电除尘器(5)和脱硫塔(6)，电站锅炉的出气口与换热器(2)的进气口连接，换热器(2)与生物质气化部之间产生热交换，换热器(2)的出气口与scr反应器(3)的进气口连接，scr反应器(3)的出气口与布袋除尘器(4)的进气口连接，布袋除尘器(4)的出气口与静电除尘器(5)的进气口连接，静电除尘器(5)的出气口与脱硫塔(6)的进气口连接，脱硫塔(6)的出气口与生物质气化部连接；所述生物质气化部包括依次连接的生物质输送机(10)、烘干机(9)、破碎机(8)、粉碎机(7)、生物质气化炉(11)，生物质气化炉(11)的顶部设有原材料进料口，粉碎后得到的固体生物质废料通过生物质气化炉(11)顶部的进料口落入炉内，生物质气化炉(11)的底部设有进气口，进气口与脱硫塔(6)的出气口连接，生物质气化炉(11)的炉体外侧缠绕有换热管，换热管与换热器(2)连接，换热管内流动有换热介质。2.根据权利要求1所述的电站锅炉烟气二氧化碳转化系统，其特征在于：所述残炭收集部包括依次连接的残炭收集器(12)、残炭压缩器(13)、残炭储存箱(14)，残炭收集器(12)与生物质气化的底部连接，生物质气化后产生的残炭先通过残炭收集器(12)进行收集，然后进入残炭压缩器(13)中进行压缩处理，压缩得到的块状生物质残炭被输送至残炭储存箱(14)内进行储存。3.根据权利要求1所述的电站锅炉烟气二氧化碳转化系统，其特征在于：所述燃气处理部包括依次连接的燃气分离器(15)、燃气除尘器(16)、燃气压缩器(17)、燃气储存罐(18)，生物质气化炉气化产生的可燃气体首先通过燃气分离器(15)去除燃气中的水分，进入燃气除尘器(16)中去除燃气中的灰尘，再进入燃气压缩器(17)中对燃气进行压缩处理，经过压缩后的燃气通过燃气储存罐(18)进行储存。4.根据权利要求1所述的电站锅炉烟气二氧化碳转化系统，其特征在于：所述烘干机(9)内的干燥温度为60-110℃，经破碎机(8)内破碎处理得到的固体生物质废料颗粒直径≤10mm，经粉碎机(7)粉碎后的固体生物质废料颗粒直径≤3mm。5.根据权利要求1所述的电站锅炉烟气二氧化碳转化系统，其特征在于：所述scr反应器(3)内脱除氮氧化物的反应温度为300-400℃，所述脱硫塔(6)内脱除硫化物的反应温度为90-180℃。

技术总结

本实用新型涉及二氧化碳转化技术，特别是一种电站锅炉烟气二氧化碳转化系统。包括电站锅炉烟气处理部、生物质气化部、残炭收集部和燃气处理部，所述生物质气化部包括依次连接的生物质输送机、烘干机、破碎机、粉碎机、生物质气化炉，生物质气化炉的顶部设有原材料进料口，经粉碎后得到的固体生物质废料通过生物质气化炉顶部的进料口落入炉内，生物质气化炉的底部设有进气口，进气口与脱硫塔的出气口连接，生物质气化炉的炉体外侧缠绕有换热管，换热管与换热器连接。利用电站锅炉的烟气作为生物质气化气氛，减少电站锅炉尾气中的二氧化碳排放量，实现了二氧化碳气体的充分转化和再利用。用。用。