一種高溫裂解碳化氣化活化爐、裂解氣重整系統及方法與流程

本發明涉及裂解氣返燒重整，具體而言，涉及一種高溫裂解碳化氣化活化爐、裂解氣重整系統及方法。

背景技術：

1、生物質是地球上存在的最豐富的可再生資源，將低能量密度的生物質轉化為高能量密度的氣、液、固產品。通過干餾、熱解、活化和氣化技術實現生物質高值轉化是一種非常具有前景的生產工藝。而干餾、熱解、活化和氣化技術是熱化學處理技術研究的核心和熱點，現有情況是固體生物質碳化通過外加熱熱解生成氣、液、固產品，然后進行氣、液、固的單獨應用。生產高值碳基材料時將裂解、碳化與活化分開生產，低溫碳化爐一般為臥式滾筒式低溫碳化爐，活化爐為斯普列爐或耙式爐。導致生產流程長，占地面積大，綜合利用能力差，生產環境不友好、熱損失大，搬運成本高，產品附加值低，經濟效益差。也有采用自循環內加熱，通過將固體生物質與熱載氣流逆向接觸換熱，進行熱解、碳化、活化一體運行；現有爐體結構和生產工藝不能滿足高值高質量氣體和高性能高值碳基材料的生產要求，產品附加值較低、焦油、碳氫化合物、醋液產量大，處理困難、環境不友好。并且這種一體化工藝僅在實驗室階段，還沒有進行工業化生產運營。對于垃圾廢棄輕質物處理還存在二惡英不能高溫消除的問題。

技術實現思路

1、為了克服上述問題或者至少部分地解決上述問題，本技術實施例提供一種高溫裂解碳化氣化活化爐，包括：

2、爐體，所述爐體包括上部的高溫干餾裂解碳化段和下部的氣化劑活化段，所述爐體由耐高溫高錳鋼制成或為高位水箱對流式夾套，所述爐體的內表面設有保溫層，底部設有碳基料出口，頂部設有第一裂解氣出氣口；

3、第一料倉，所述第一料倉設于所述爐體的頂部，所述第一料倉與所述爐體的內部連通；

4、冷卻轉軸，所述冷卻轉軸同軸穿設于所述爐體，所述冷卻轉軸為中空結構，所述冷卻轉軸的頂部通過驅動電機驅動，所述驅動電機設于所述爐體的上方；

5、耙式布料器，所述耙式布料器設于所述爐體內的上部，所述耙式布料器與所述冷卻轉軸連接；

6、平料器，所述平料器設于所述爐體內的所述耙式布料器的下方，所述平料器與所述冷卻轉軸連接；

7、螺旋多孔板，所述冷卻轉軸用以對所述螺旋多孔板降溫，所述螺旋多孔板設于所述爐體內的所述平料器的下方，所述螺旋多孔板繞所述冷卻轉軸螺旋設置，并與所述冷卻轉軸螺旋連接；

8、水平支撐冷卻管，所述水平支撐冷卻管包括多根，所述水平支撐冷卻管與所述冷卻轉軸和所述螺旋多孔板連接；

9、排碳刮板，所述排碳刮板設于所述爐體內的底部，所述排碳刮板與所述冷卻轉軸的底部連接；

10、其中，所述螺旋多孔板包括碳化段螺旋多孔板和活化氣化段螺旋多孔板，所述碳化段螺旋多孔板的軸向間距為100mm-500mm，所述活化氣化段螺旋多孔板的軸向間距為100mm-300mm。

11、在一些實施例中，所述保溫層包括保溫內層、保溫中層和保溫外層；

12、所述保溫內層由高鎂耐火磚制成，或由高鋁、高鉻澆注料制成；

13、所述保溫中層由輕質莫來石澆筑料制成，或由耐火磚制成；

14、所述保溫外層由陶瓷纖維保溫。

15、在一些實施例中，所述螺旋多孔板的傾斜角小于所述螺旋多孔板上的物料的堆積安息角。

16、在一些實施例中，所述螺旋多孔板上開設有多個圓孔，所述螺旋多孔板的開孔率為15％-30％，所述圓孔的直徑為10-20mm，多個所述圓孔之間的間距大于10mm；多根所述水平支撐冷卻管之間的間距為100-200mm。

17、在一些實施例中，所述爐體為高位水箱對流式夾套，所述高位水箱對流式夾套的寬度為80-100mm。

18、本技術實施例還提供一種裂解氣重整系統，包括如前述任一項所述的高溫裂解碳化氣化活化爐，還包括：

19、轉軸冷卻裝置，所述轉軸冷卻裝置與所述冷卻轉軸的至少一端連通，軸冷卻采用高位水箱對流式冷卻；

20、重整燃燒室，所述重整燃燒室包括重整燃燒器和催化重整室，所述重整燃燒器設于所述催化重整室，所述重整燃燒器設有第一燃燒氣進氣口和第一混合裂解氣進氣口；所述催化重整室設有重整氣出氣口，所述第一燃燒氣進氣口和所述第一混合裂解氣進氣口均通過氣體輸送管道與所述爐體的所述第一裂解氣出氣口連通；

21、供能燃燒室，所述供能燃燒室設有第二燃燒氣進氣口、第二混合裂解氣進氣口，所述第二燃燒氣進氣口和所述第二混合裂解氣進氣口均通過氣體輸送管道與所述爐體的所述第一裂解氣出氣口連通，所述供能燃燒室設于所述爐體的外壁面并與所述爐體的內部連通；

22、低溫碳化爐，所述低溫碳化爐為管殼式低溫碳化爐，所述低溫碳化爐的管程內設有推料絞龍，所述低溫碳化爐的殼程用以通高溫高質量氣體，所述低溫碳化爐的頂部設有與所述管程頂部連通的第二料倉，所述管程頂部設有第二裂解氣出氣口，所述第二裂解氣出氣口與所述第一裂解氣出氣口連通，所述管程的底部設有與所述爐體頂部連通的生物炭出口，所述殼程的底部設有與所述重整氣出氣口連通的重整氣進氣口，所述殼程的頂部設有凈化氣出氣口。

23、在一些實施例中，裂解氣重整系統還包括熱交換器和蒸汽發生器，所述熱交換器和所述蒸汽發生器均為管殼式換熱器；所述重整燃燒室的重整氣出氣口與所述蒸汽發生器的進口連通，所述蒸汽發生器的出口與所述熱交換器的第一進口連通，所述熱交換器的第一出口與所述低溫碳化爐的重整氣進氣口連通；所述熱交換器的第二進口與所述第一裂解氣出氣口以及第二裂解氣出氣口連通，所述熱交換器的第二出口與所述重整燃燒室的第一燃燒氣進氣口、第一混合裂解氣進氣口，以及所述供能燃燒室的第二燃燒氣進氣口、第二混合裂解氣進氣口連通；

24、所述第一進口和第一出口連通，所述第二進口和所述第二出口連通；

25、所述蒸汽發生器蒸汽出口與第一混合裂解氣進氣口，以及所述供能燃燒室的第二混合裂解氣進氣口連通。

26、在一些實施例中，裂解氣重整系統還包括間冷器和儲氣柜，所述間冷器包括進水管、出水管、凈化氣進氣口、產品氣出氣口，所述間冷器用以對凈化氣進行降溫；所述間冷器的產品氣出氣口與所述儲氣柜連通。

27、本技術實施例還提供一種裂解氣重整方法，包括以下步驟：

28、將生物質送入低溫碳化爐中進行第二裂解，得到生物炭和第二裂解氣；

29、將生物質和生物炭送入高溫裂解碳化氣化活化爐進行第一裂解，得到生物炭產品和第一裂解氣；

30、將第一裂解氣和第二裂解氣混合，得到混合裂解氣，將混合裂解氣通過換熱升溫；

31、將一部分升溫后的混合裂解氣用于在供能燃燒室燃燒向高溫裂解碳化氣化活化爐供能和氣化活化劑，另一部分用于冷卻平衡高溫煙氣溫度；

32、將剩下一部分的混合裂解氣用于重整燃燒室供能和提供重整催化劑，剩余混合裂解氣在重整燃燒室中進行焦油及醋液的催化重整，得到重整氣；

33、將所述重整氣降溫后與所述混合裂解氣進行換熱，降低重整氣的溫度后，再和低溫碳化爐進行熱交換，降溫后得到凈化氣。

34、在一些實施例中，所述第一裂解氣的溫度為120-150℃，所述第二裂解氣的溫度為80-100℃，所述混合裂解氣換熱升溫后的溫度為120-200℃，所述重整燃燒室的溫度為1100-1600℃，所述供能燃燒室的溫度為700-1300℃。