竖窑CO2转新能源联产石灰与矿化零碳排的装置与方法

技术领域

本申请涉及石灰窑技术领域，尤其涉及石灰窑生产石灰过程中的能源回收与利用，具体设涉及一种能够实现石灰竖窑CO

背景技术

资源与环境是人类生存和发展的基础，现阶段资源短缺和环境问题日趋严重。如何使化学工业在创造物质财富的同时，不破坏人类赖以生存的环境，并充分节省资源和能源，实现可持续发展，是人类面临的重大挑战。

纵观历史长河，人类社会自使用火种以来，能源利用经历了“薪柴向煤炭”“煤炭向油气”“油气向新能源”的3次转变，伴生了4次科技(工业)革命。每一次能源的更替都伴随着生产力的巨大飞跃，极大地促进了人类社会的发展。从化学角度看，能源革命的本质就是“减碳趋氢”的过程，即逐渐减少高碳(煤炭)、中碳(石油)、低碳(天然气)能源的使用，大力发展零碳(氢能等)能源，提高其在能源结构中的占比。

从化学化工的角度看，人类利用能源的方式往往不是直接利用能源本身，而是将煤炭、石油、天然气等初级能源通过不同转换过程产生各种可用能量。目前的能源大多来自“火”，即煤、石油和天然气等常规化石能源通过燃烧将化学能转化为热能。化石能源燃烧所产生的热能主要源于新化学键形成释放能量与原化学键断裂吸收能量之间的正向差。

但是，这种集中式、不环保、不安全的化石能源系统越来越不可持续。截至2020年底，全球燃烧化石燃料产生的CO

CO

虽然碳捕获、利用和储存过程并不是一个新想法，但在材料科学和化学工程的最新进展发现二氧化碳有益利用的新途径之前，其成本高昂得令人望而却步。关于碳捕获，传统的方法是通过管道将纯二氧化碳注入地下储层，以确保地质构造或咸水层中的纯二氧化碳，国外实施的案例中，每吨的成本达到150美元，显然，其成本在实际工业应用中是无法承受的。

那么，又该如何破局呢？“新能源”一定是破解危机的重要手段。“新能源”，又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式。其中，有一种能源，只要太阳还在，只要地球上的绿色植物还在，它就永远不会枯竭，这就是继煤炭、石油、天然气之后人类的第四大能源——生物质能。它是直接或者间接通过光合作用产生的能量。所以，本质上，生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的一种能量形式，而且是唯一可以直接获取的太阳能能量。自然中，生物质能源的蕴藏量极其丰富，生物质能就成了取之不尽、用之不竭的一种可再生能源，也是当下唯一一种可再生的碳源，可以说，其是一种绿色环保、无污染的可再生资源。

目前，拥有“零碳排”基因的生物质能未来发展极具想象空间。从长期来看，可以预见，随着生物质能技术持续发展、产业体系不断完善、装备制造能力不断提升，未来通过发展生物质能，即可将数以亿吨计的“问题废弃物”变成宝贵的原料，彻底解决其无处安放的难题。

近十多年来，我国的生物质在工业应用中采用的直燃方式已经开始被限制和禁止，我国已经开始大力推广生物质气化和生物质天然气技术的应用，尤其是生物质能利用技术中的热解气化技术推广和发展较快。生物质气化是指固体生物质经过高温处理反应得到小分子可燃气体的过程，分为有介质气化和无介质气化。无介质气化称为热解或干馏。常用的气化介质为空气、氧气和水蒸气。依气化介质的不同，气化反应分为部分氧化和蒸汽重整。

生物质气化的目标产物为一氧化碳(CO)或/和(H

生物质可燃气中的主要成分有CO、H

虽然热解气化技术作为一种非常重要的生物质热化学转换技术，已经受到越来越多的关注。然而生物质气化气中含有1.0-10％的焦油，对热解气化过程以及相关的设备都有着非常不利的影响，阻碍了气化技术的推广。常用焦油脱除方法中的水洗、干式过滤等不能满足高效焦油脱除的要求，焦油催化裂解作为一种极具潜力的气化气体净化技术，目前已成为该领域研究的热点。

作为广大制造业不可或缺的关键和基础，石灰产业传统生产工艺正面临着巨大挑战。诸如：碳减排、循环发展、节能降耗以及大型设备升级等。石灰是由石灰石经高温煅烧而成，主要是以石灰石和白云石等煅烧制取氧化钙和高镁石灰，石灰石(CaCO

进入“十四五”时期，我国生态环境保护已经进入减污降碳协同治理的新阶段，在“双碳”背景下，采用煤炭等化石燃料生产石灰的工艺已经被严格限制和禁止。尤其是在石灰生产中要同时排放出石灰产能1.4倍的CO

发明内容

本申请提供一种竖窑CO

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一方面，本申请提供一种竖窑CO

所述生物质合成气发生装置底部设置蒸汽进气口，所述石灰窑顶部设置集热装置，所述集热装置与蒸汽发生装置相连，所述蒸汽发生装置将石灰窑窑顶烟气余热生产为蒸汽，所述蒸汽进气口通过管道与所述生物质合成气发生装置的蒸汽进气口相连；

所述生物质合成气发生装置上设置催化剂入口，所述催化剂入口与石灰窑上设置的气力输送管道相连，所述气力输送管道用以将石灰窑自产的氧化钙粉或轻烧白云石石灰粉送入所述生物质合成气发生装置。

上述技术方案中进一步的，所述石灰窑为单膛竖窑或双膛竖窑。

进一步的，所述单膛竖窑上设置的气力输送管道为窑体重力除尘气力输送管道。

进一步的，所述单膛竖窑顶部设置窑顶集气管道一，所述窑顶集气管道一上设置窑顶重力除尘器和多级复合水膜除尘脱硫装置，所述单膛竖窑内的CO

进一步的，所述双膛竖窑上设置的气力输送管道为窑体循环烟气通道气力输送管道。

进一步的，所述双膛竖窑顶部设置窑顶集气管道二，所述窑顶集气管道二与生物质合成气发生装置底部的CO

进一步的，所述生物质供料装置用以将破碎后的外径处于100mm以下的生物质固体燃料颗粒或碎片输送至生物质合成气发生装置中。

进一步的，所述密封布料装置内部设置活动升降压料装置，当生物质合成气发生装置内物料棚料或下料不畅时，所述活动升降压料装置用以通过上下行程的压料操作使物料顺畅下降。

进一步的，还包括CO

进一步的，所述CO

进一步的，所述CO

进一步的，所述CO

进一步的，还包括CO

进一步的，所述石灰窑的顶部设置窑顶集气管道，所述窑顶集气管道与所述CO

进一步的，所述CO

进一步的，所述CO

进一步的，所述CO

进一步的，所述CO

进一步的，所述CO

进一步的，还包括碳化塔和氢氧化钙制备系统。

进一步的，所述碳化塔底部设置进气口，所述进气口与所述CO

进一步的，所述氢氧化钙制备系统包括石灰料仓，所述石灰料仓用以存储经石灰输送管道输送的粉状石灰，所述石灰料仓的底部设置用以实现石灰料仓内石灰下料的震荡机和破拱装置，所述石灰料仓底部的出料口上设置定量给料机和螺旋输送机，所述螺旋输送机将石灰输送至溶解槽内，所述溶解槽内形成氢氧化钙，所述溶解槽的顶部设置用以旋转搅拌氢氧化钙的搅拌机，所述溶解槽上设置出料口，所述出料口通过螺杆泵和上升管道四与所述碳化塔相连。

进一步的，所述溶解槽的顶部设置氢气集气装置，所述氢气集气装置用以收集溶解槽内产生的H

另一方面，本申请还提供一种竖窑CO

S1：将石灰窑自产的CO

S2：通过石灰窑顶部设置的集热装置和蒸汽发生装置，将石灰窑窑顶烟气余热生产为蒸汽，并通过管道将蒸汽输送至生物质合成气发生装置中；

S3：将石灰窑自产的氧化钙粉或轻烧白云石石灰粉送入所述生物质合成气发生装置中，所述氧化钙粉或轻烧白云石石灰粉作为催化剂于所述生物质合成气发生装置参与反应，经所述生物质合成气发生装置生产的合成气输出至石灰窑燃烧系统中用以制备石灰及CO

上述技术方案中进一步的，所述生物质合成气发生装置产出合成气和炽热焦炭；通过所述旋转排料装置和垂直螺旋上料装置将产出的炽热焦炭送至CO

再一方面，本申请还提供另一种竖窑CO

S1：将石灰窑自产的混合气体输送至CO

S2：混合气体在所述CO

S3：当CO

S4：CO

S5：CO

上述技术方案中，步骤S5中，将自排气管道排出的CO

相比现有技术，本申请具有以下有益效果：

1、本申请提供的一种竖窑CO

2、本申请提供的竖窑CO

3、现有的生物质气化或煤气化过程通常用空气(或纯氧)和水蒸汽作为气化剂，其中氧气与生物质中的C发生的反应为强放热反应。水蒸汽与C发生的反应为吸热反应。实际上CO

4、本申请解决了目前传统生物质发生炉的工艺缺陷，而且把石灰单膛竖窑与双膛竖窑的结构特征与生物质气发生装置的结构特点有机的结合在一起，实现石灰生产与燃气制备装置的融合，达到CO

5、本申请提供的装置结构简明实用、结构紧凑，生产效率高，产量高、经济性好；尤其是对传统石灰竖窑改造、提升，对提高整体石灰生产工艺水平、降低生产成本、提高产品品质，以及在减污降碳、改善生态环境等方面具有重要意义。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。应当理解，附图中所示的具体形状、构造，通常不应视为实现本申请时的限定条件；例如，本领域技术人员基于本申请揭示的技术构思和示例性的附图，有能力对某些单元(部件)的增/减/归属划分、具体形状、位置关系、连接方式、尺寸比例关系等容易作出常规的调整或进一步的优化。

图1为一种实施例中石灰窑单膛竖窑装置的结构示意图；

图2为一种实施例中石灰窑双膛竖窑装置的结构示意图，包括位于图面左边的的窑膛一和位于图面右边的窑膛二；

图3为一种实施例中生物质合成气发生装置与CO

图4为一种实施例中CO

图5为一种实施例中碳化塔和氢氧化钙制备系统的连接结构示意图。

附图标记说明：

1、石灰窑单膛竖窑装置；2、石灰窑双膛竖窑装置；3、窑顶集气管道一；4、窑顶集气管道二；5、窑体循环烟气通道气力输送管道；6、窑体重力除尘器；7、窑体重力除尘气力输送管道；8、多级复合水膜除尘脱硫装置；9、生物质合成气发生装置；10、CO

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

以下结合附图，通过具体实施例对本申请作进一步详述。

为了解决现有技术中存在的问题，发明人结合多年实践技术经验和本领域相关技术理论实践等进行技术创新。

20世纪80年代德国学者Richter等开发了一种新型的燃烧技术，即化学链燃烧技术(chemical looping combustion，CLC)，其目的是减少常规化石燃料燃烧过程中CO

本申请技术方案就应用了上述技术原理，以化学链燃烧技术原理为中心点，通过对石灰生产中CO

本申请提供一种能够克服现有生物质热气化装置存在的不足和缺陷，采用化学链燃烧技术来进一步提高生物质气化气的H

本申请提供的方案可以与单膛石灰窑配套应用，也可以与双膛石灰窑配套应用。在一种实施例中，可使用申请人于2023年4月18日获得授权的中国实用新型专利CN202320170978.7公开的一种中心烧嘴式石灰窑(即中心烧嘴式单膛竖窑)作为本申请中生产石灰(氧化钙)及CO

除石灰窑外，本申请中采用的关键机械设备包括：生物质合成气发生装置、CO

其中，本申请中的生物质合成气发生装置在能量转化率副产品工艺创新、操作稳定性、产气灰分以及焦油含量等方面都较常规气化炉有突出优势。与常规生物质固定床气化炉相比，本申请中的生物质合成气发生装置能使还原反应后的气体再次穿过氧化区和木炭层，这种创新的生物质合成气发生装置的灰渣以及生成可燃气中的飞灰及焦油明显减少。

上述生物质合成气发生装置产出的木炭及固体剩余物全部进入CO

上述的CO

碳化过程是实现CO

在CO

下面对本申请提供的方案进行详述。

本申请中，石灰石在单膛或双膛石灰窑中890℃时开始初始分解，在950℃～1100℃范围的理想分解温度时石灰石能够完全分解，石灰石中的CO

石灰窑中分解的CO

石灰窑的煅烧燃料来自于生物质合成气发生装置燃烧生物质固体燃料生成的可燃气体、二氧化碳气化还原装置经气化后生成的CO、H

生物质合成气发生装置炉体为密闭结构，底部设置蒸汽接口通入蒸汽进行给氧和气化还原，石灰窑中分解的CO

在氧化层中生成的热气体进入还原层，形成约为600～800℃的区域，在此区域生成的CO

未裂解的固定碳和灰份等无机类物质继续下行，排出的少量无机类固态炭灰渣，经过炉内高温燃烧层加热，消除和分解了有害物质，形成焦炭。

生物质合成气发生装置底部排料装置采用旋转出灰方式，旋转盘出口与垂直螺旋上料装置联结，把生物质合成气发生装置内部产生的焦炭输送至二氧化碳气化还原装置内部中进行气化还原反应。作为还原气化剂的CO

气化后的可燃气体由二氧化碳气化还原装置设在顶部的燃气出口输送至石灰窑窑体燃烧系统进行煅烧石灰。煅烧石灰后分解的二氧化碳烟气作为气化剂再次循环至生物质合成气发生装置内部和二氧化碳气化还原装置内部中进行合成气生产和气化还原反应，如此循环多次，实现CO

富集的CO

下面对本申请技术方案中采用的关键工艺机理及具体措施进行说明。

一、本申请采用新型生物质燃料气化反应与还原反应双循环生产工艺

1、生物质气化反应机理：生物质气化通过气化反应装置气化炉完成下列反应：C+O

2H

2、CO

①生物质焦炭及半焦炭与CO

C(S)+CO

②生物质与CO

C

二、本申请淘汰传统的采用空气气化剂生产方式，改进的使用水蒸气、空气－水蒸气，作为气化剂。

传统的生物质气化生产中，都是以空气作为气化剂为主。空气气化原理是利用空气中的氧与生物质及其热分解产物所发生的氧化还原反应，并为生物质气化提供热量，从而实现生物质气化转化。用空气作为气化介质进行的生物质气化具有较强的可操作性。但这种气化方式所得到的气体产物中由于含有较多的氮气，因此其燃气热值较低，只有4～6MJ/m

水蒸气气化是一种制取中热值(10～16MJ/m

实验及生产实例数据显示：在新型气化装置中，通入750～900℃水蒸气，在0.6～0.7的S/B等条件下进行生物质气化，制得了H

上述空气－水蒸气气化是用空气和水蒸气作为气化介质的气化方式。在空气－水蒸气气化过程中，空气中的氧与生物质部分燃烧可以为水蒸气重整提供热量。它比空气(氧气)或水蒸气气化方式优越。它在气化过程中是自供热量，不需要外供热量；水蒸气重整焦油得到更多的H

三、本申请采用菱镁矿作为一级催化剂裂解焦油转化为燃气

白云石煅烧获得的轻烧高镁氧化钙也是一种石灰，是本申请中石灰窑的主要产品。采用价廉易得的菱镁矿系白云石为催化剂原料，其分子式为CaMg(CO

四、本申请采用CaO为二级催化剂裂解焦油转化为燃气

CaO即氧化钙、石灰，是本申请中石灰窑的主要产品。CaO是去除焦油的一种有效催化剂。它具有很强的脱氧能力，促进酸类转化为烃类和CH

CaO催化剂能够改善生物质气化气体成分，提高气体热值。CaO的加入促进了焦油的催化裂解，使焦油转变为不凝性气体，这些不凝性气体的组分与产物气体的组分相似，尤其能够提高气体中氢、甲烷以及二碳烃的含量，使气体中可燃成分增加。其次CaO吸收了气体中的CO

另外，CaO催化剂可以与气体产物中的含S(硫)成分反应，使最终的气体中几乎不含有S，从而达到脱硫的目的。生物质本身S含量低(0.1％～1.5％)，CaO能够和S反应，使S以CaS的形式固定下来，从而使生物质催化气化过程中几乎没有硫化物排出。

五、本申请采用木炭作为三级催化剂裂解焦油转化为燃气

木炭属于非金属催化剂，通过本申请中的生物质气化反应装置生产所得，是生物质气化后的产物，为气化自身产物，成本低；木炭是一种多孔性炭材料，在焦油裂解反应中的催化性能及去除焦油的活性取决于其孔径尺寸、比表面积和无机盐种类有关。以木炭为催化剂原料的裂解炉在高温条件下可以有效降低焦油的含量，当裂解温度在800℃以上时，燃气中的焦油有明显的裂解作用；而且它能与水蒸气和CO

通过生产实例验证：对于433kg/(h.m

六、本申请通过高温煤气化转化CO

以生物质制过程中产生的木炭为原料，采用二氧化碳为气化剂，采用还原装置进行氧化还原法连续气化制CO气，其反应根据物料和热量平衡的原则，通过测算和平衡，在理论上可以用下面一个简化总反应式来表示。

即：4C+1.5O

从上式可以看出，3个C被1.5个O

在反应过程中，通过对CO

七、本申请采用CaO和煅烧白云石富产H

通过实验发现：CaO和煅烧白云石均有利于热解生物质焦炭的水蒸气气化制氢，在气体产物的组成和产率随温度的变化趋势均非常相似，两者均有效地提高了H

八、本申请采用热碳酸法富集及回收CO

采用热碳酸盐溶液从石灰窑窑气混合气体中选择性吸收CO

九、本申请采用CO

碳化是CO

反应的控制步骤为Ca(OH)

碳化的次要反应是Mg(OH)

Ca(OH)

气相中的CO

在反应过程中，当生成的CO

只要有CO

根据上述反应原理，Ca(OH)

其中，CO

根据过程的理论和生产实践，碳化的适宜工艺条件为：碳化时间4小时，碳化终点用酚酞判定，当用酚酞将不变红，再通窑气10分钟即停止。

下面对本申请技术方案中涉及到的化学链工艺进行说明。

一、CO

石灰窑中二氧化碳的来源一部分由碳酸钙(石灰石)加热分解成氧化钙(石灰)而产生，其反应式为：CaCO

另一部分由炭的燃烧而生成，其反应式为：C+O→CO+404kJ；

石灰窑顶出来的气体中含二氧化碳(35～42％)、一氧化碳(1～2％)、氧(<1％)、氮气，以及微量的二氧化硫、尘粒等。

石灰窑生成的含量在35～42％的二氧化碳气体直接用于生物质合成气发生装置和二氧化碳气化还原装置的气化剂和还原剂。

二、CO

从含有35～42％二氧化碳的石灰窑气中富集到98～99％的二氧化碳，采用碳酸的水溶液吸收法，生产过程如下：

从石灰窑窑顶引出的混合气经过多级复合水膜除尘脱硫装置处理后，再用碳酸钙水溶液除去溶解度大的CO

三、生物质生成合成气反应

采用限氧燃烧方式，由于气化剂采用O

四、制取CO气体的还原反应

采用“CO

根据布多尔反应平衡曲线可知，在1大气压、1000C条件下反应基本是不可逆的，可获含量较高的CO气体。

五、煤焦油的裂解反应

气体产物中焦油含量随气化温度的升高而降低，通过催化裂解、热裂解将焦油转化为燃料，焦油裂解通过如下反应实现：

干重整：

水蒸气重整：

积碳形成：

焦油裂解：

六、CO

在煤气化过程中通常发生的主要反应有以下几个：

其中，反应(1)、(2)为强放热反应，反应(3)、(4)为吸热反应，反应(3)、(4)吸热量相近，平衡常数也近似。替代H

在气化过程中，在保持氧、生物质的质量比不变的条件下，传统工艺(即以水蒸汽为气化剂)需853.6kg水蒸气，用CO

七、CaO和煅烧白云石富产H

在焦炭的水蒸汽气化反应中，主要存在以下几种反应：

1、水蒸汽转化反应：

2、二氧化碳转化反应：

3、水煤气变换反应：

4、甲烷化反应：

生产中：CaO和煅烧白云石存在情况下，500-600℃时的H

八、CO

1、碳酸钠溶液吸收CO

采用碳酸钠溶液吸收CO

Na

Na

式中的反应热系根据Vanderzee(1982)提供的化合物标准生成热△H

2、碳酸氢钠生成二氧化碳的反应：

NaHCO

该反应式表明，当碳酸氢钠受到热或酸的刺激时，它会分解成碳酸钠、二氧化碳和水，这是个放热反应，反应可释放大量热量。

九、矿化反应生成氢气反应

高温下，氧化钙与水蒸气反应生成氢气和氢氧化钙，反应式如下：

CaO+H

下面结合附图对本申请提供的方案的结构及主要工艺流程进行说明。

本申请提供的方案可分为四个系统，既可以实现四个系统整体联通闭路循环生产，也可以实现单个系统独立生产。该四个系统为：a、生物质合成气生产石灰系统；b、CO燃气制取生产石灰系统；c、CO

下面用四个实施例对该四个系统分别进行说明。

实施例一

本实施例对上述a、生物质合成气生产石灰系统(下面简称a系统)的工艺流程进行说明，参见图1至图3。

本实施例中，a系统可适应单膛竖窑生产及双膛竖窑生产两种工艺。两种工艺只是催化剂(氧化钙粉或白云石钙粉)气力输送的位置不同。单膛竖窑气力输送由窑体重力除尘气力输送管道7完成，双膛竖窑由窑体循环烟气通道气力输送管道5完成，其它生产工艺相同。

参见图1，当采用石灰窑单膛竖窑装置1生产时，所获得的初级CO

参见图2，当采用石灰窑双膛竖窑装置2生产时，所获得的初级CO

继续参见图3，生物质合成气发生装置9在顶部设置两段式密封布料装置12进行给料，破碎好的外径处于100mm以下的生物质固体燃料颗粒或碎片通过生物质供料装置11把燃料输送至生物质合成气发生装置9内部，燃料由顶部进口缓缓进入且慢慢下降。在下降过程中由活动升降压料装置13根据下料状况对物料进行下压助推，防止物料在下降过程出现棚料、悬料等现象。

生物质合成气发生装置9为密闭型结构，内部从上至下分为干燥层、热解层、氧化层、还原层四个区域。在实际的操作过程中，上述四个区域没有明确的边界，是相互渗透和交错的，该四个区域也可以称为四个反应区。

最上层为干燥区，从上面加入的物料直接进入到干燥区，物料在这里同下面三个区域生成的热气体产物进行换热，使原料中的水分蒸发出去，该层温度为200～300℃。干燥层的产物为干物料和水蒸气，水蒸气随着下面的三个反应区的产热排出气化炉，而干物料则落入热解层。

干燥后的物料向下运行进入热解区域，同时将生物质加热，生物质受热后发生热解反应，热解反应使得生物质中大部分的挥发分从固体中分离出去，在500～600℃时基本完成，剩下木炭。热解层的主要产物为炭、氢气、水蒸气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、焦油及其他烃类物质等。

物料进一步进入氧化层后，热解的剩余木炭与空气及CO

物料进入还原层后，在还原区已没有氧气存在，在氧化反应中生成的二氧化碳在这里同炭及水蒸气发生还原反应，生成一氧化碳(CO)和氢气(H

生物质合成气发生装置9最终产出的合成气(平均值)可燃气体中含氢15.27％、氧3.12％、氮56.22％、甲烷1.57％、一氧化碳9.76％、二氧化碳13.75％、乙烯0.10％、乙烷0.13％、丙烷0.03％、丙烯0.05％，合计100％。

生物质合成气发生装置9生产的合成气由合成气出气总管一21-1输出至炉外，并与CO

合成气出气总管二21-2把合成气直接输送至石灰窑单膛竖窑装置1的单膛竖窑周边烧嘴燃烧系统25-1和单膛竖窑炉内中心烧嘴燃烧系统25-2内进行石灰石的煅烧，制取石灰(氧化钙)及CO

生物质合成气发生装置9需要的还原剂采用水蒸气，水蒸气来自于单膛竖窑装置1或石灰窑双膛竖窑装置2生产过程中产生的窑顶烟气余热生产蒸汽，如图1、2，窑顶内部设置集热装置60，集热装置60与蒸汽发生装置一26及蒸汽发生装置二27联通，参见图3，产生的蒸汽通过管道输送至蒸汽进气口一16-1进入生物质合成气发生装置9中进行气化还原。

生物质合成气发生装置9需要的煤焦油催化裂解剂采用石灰窑自产的氧化钙粉(石灰粉)或轻烧白云石石灰粉，当采用石灰窑单膛竖窑装置1生产时，氧化钙粉或轻烧白云石石灰粉，通过窑顶重力除尘气力输送管道7把除尘收集的粉体输送至催化剂入口一61-1进入炉内进行催化裂解焦油。

实施例二

本实施例对上述b、CO燃气制取生产石灰系统的工艺流程进行说明，参见图1至图3。

本实施例中，合成气出气口分支管道一22-1把合成气输送至CO

还原完毕，富含CO的气体由还原气出口管道24进入合成气出气总管二21-2混合后输送至石灰窑单膛竖窑装置1的单膛竖窑周边烧嘴燃烧系统25-1和单膛竖窑炉内中心烧嘴燃烧系统25-2，内进行石灰石的煅烧，制取石灰(氧化钙)及CO

或者，还原完毕后富含CO的气体由还原气出口管道24进入合成气出气总管二21-2混合后输送至石灰窑双膛竖窑装置2的双膛竖窑燃烧系统25-3内进行石灰石的煅烧，制取石灰(氧化钙)及CO

实施例三

本实施例对上述c、CO

石灰窑单膛竖窑装置1或石灰窑双膛竖窑装置2生产过程产生的混合气体(含CO

在反应过程中，塔内的温度控制在25℃左右，大部分Na

CO

转化为Na

实施例四

本实施例对上述d、CO

98-99％范围的高浓度CO

生石灰(氧化钙)在溶解槽52内部水化形成氢氧化钙的过程为放热过程，由于水的高温作用，水中产生了大量的H

碳化塔45碳化完毕的洁净剩余氮气由氮气出口58排出塔外，CO

与现有技术相比，本申请提供的方案至少具有如下有益效果：

一、技术创新及效益方面

(1)本申请采用具有“零碳”属性的生物质原料气化为清洁燃气生产石灰，改变了传统石灰竖窑使用煤炭或焦炭等石化能源的生产方式，实现传统能源向绿色能源应用的转变。

(2)本申请实现单膛及双膛石灰竖窑直接喷吹燃烧生物质气等可再生清洁绿色能源燃料，实现环境治理和减碳效益。

(3)本申请实现石灰窑生产的CO

(4)本申请实现了能源替代，在CO

对于石灰生产而言，石灰石的CO

木炭在反应过程中1kg木炭可产生1.8～2m

从上述数据中可以得知，采用生物质燃料生产合成气生产石灰，通过利用产生的木炭生产CO气体每生产一吨石灰按照最低可产30kg及转化12Nm

(5)本申请淘汰传统生物质气化采用空气作为气化剂的方式，与传统的生物质气化炉相比，由于本申请中蒸汽H

(6)传统石灰生产的CO

(7)本申请采用新型钠基法热平衡式吸收塔和解吸塔工艺进行CO

(8)本申请能实现传统生物质气制备的技术提升，由于多种催化剂的组合应用及水蒸气气化特征，使生物质合成气有效燃烧成分大幅的提高，与传统生物质发生炉等生物质制气技术相比，气化率可以从其70％左右提高至95％以上，产气率从原来的1.8－2.2m

(9)实现利用石灰窑窑顶烟气余热热能进行水蒸气制备，与生物质气化反应装置自产水蒸气有机结合，在不借助利用外部热能的基础上自产水蒸气用作生物质气化剂，实现节能目的。

(10)实现石灰窑粉尘面灰直接气力输送至生物质合成气装置内，即避免了石灰面灰卸灰及二次倒运的污染环境问题和运输费用，而且实现了石灰面灰作为催化剂直接的、均匀的喷吹至合成气装置内部的目的。

(11)通过对石灰(CaO)加水消化生成氢氧化钙，然后与CO

(12)在生成氢氧化钙的过程中实现生成氢气及蒸汽回收用于生产，实现节能目的。

(13)与传统的采用煤炭煅烧石灰相比，燃料成本可以降低40％以上，可以有效的降低石灰生产成本。

(14)与传统的采用煤炭煅烧石灰相比，不需要布袋除尘器、脱硫、脱硝的环境治理设备投资，可以有效的降低环境治理设备的投资。

(15)由于实现了清洁燃气生产石灰，使生产的石灰品质更高，而且产品含硫量极低，达到了一级和特级冶金石灰的质量标准。

(16)由于采用了物料全密闭生产，全部烟气实现全系统内循环应用，整个生产无烟气外排，实现“无烟囱”式生产。

(17)投资低，延续了传统石灰竖窑投资回报率和投资性价比高的特征。

二、本申请采用的化学链气化技术在如下方面优于传统气化技术

(1)氧载体在氧化反应器中氧化所放出的热量被其带入还原反应器中，为生物质气化提供了热量，氧载体同时起到热载体的作用，从而降低了系统能耗。

(2)避免了传统的空气气化剂的引人，从而提高了合成气低位热值(LHV)。

(3)化学链气化中氧载体的选择一般为金属氧化物，对焦油具有一定的催化作用可以促进焦油在气化过程中的裂解。

(4)在高温下反应时，能有效减少氮氧化物等污染气体的产生。

(5)本申请采用的化学链气化技术中的反应器可以装载反应所需的氧载体，氧载体在空气反应器和燃料反应器间循环，能有效地阻隔两个反应器间气体的接触与交换，可以保证反应有足够的停留时间，且可承受一定的压力。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。

上文中通过一般性说明及具体实施例对本申请作了较为具体和详细的描述。应当理解，基于本申请的技术构思，还可以对这些具体实施例作出若干常规的调整或进一步的创新；但只要未脱离本申请的技术构思，这些常规的调整或进一步的创新得到的技术方案也同样落入本申请的权利要求保护范围。