[發明專利]一種生物質混流式氣化方法及裝置

無效

• 申請號: 201110132732.2
• 申請日: 2011-05-20
• 公開（公告）號: CN102226105A
• 公開（公告）日: 2011-10-26
• 發明（設計）人: 吳創之;潘賢齊;周肇秋;蘇德仁;陰秀麗
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: C10J3/20
• 分類號: C10J3/20;C10J3/66;C10J3/72
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 黃培智;莫瑤江

技術領域

本發明涉及生物質熱化學轉化領域，尤其涉及一種生物質混流式氣化方法及裝置。

背景技術

我國生物質資源儲備非常豐富，作為一種清潔環保的可再生能源，其利用可有效減輕對日益枯竭的化石燃料的需求壓力，同時減緩大量使用化石燃料帶來的日益嚴重的環境問題。生物質氣化可將生物質轉化為可燃氣，可進行供氣、供熱、發電或合成液體燃料，是當前生物質利用的重要技術之一，具有廣闊的應用前景。

氣化爐是生物質氣化工藝中的核心設備，目前國內外常用的生物質氣化爐主要有流化床氣化爐(包括鼓泡流化床和循環流化床)和固定床氣化爐(包括上吸式固定床和下吸式固定床)。流化床的優點是連續運行能力強、燃氣質量穩定、氣化強度高，適用于工業化大規模生產，其缺點是粗燃氣中灰塵含量高，焦油含量也偏高，而且氣化爐結構比較復雜，需要使用粉碎的原料，設備投資和運行成本較高；下吸式氣化爐的主要優點是燃氣中焦油含量低，其主要缺點是生產強度低，規模放大能力較弱，只適合小規模生產；上吸式氣化爐的主要優點是氣化效率高，規模放大能力較強，其主要缺點是粗燃氣中焦油含量高；與流化床氣化爐相比，下吸式和上吸式氣化爐結構簡單，易于操作，原料適應性強，設備投資成本低，但上吸式與下吸式氣化爐各自的缺點限制了其應用領域。

授權公開號為CN1354220A的中國發明專利公開了一種復合式生物質氣化爐及其燃氣制備方法，該裝置由一個下吸式生物質氣化爐和一個生物質干餾爐連接組成，利用下吸式氣化爐的高溫燃氣對干餾爐內的農林廢棄物進行熱解干餾，同時農林廢棄物對高溫燃氣中的焦油進行吸附清除，以達到降低焦油、提高熱能轉換效率和燃氣熱值的目的。實際上，該方法中的干餾爐類似于上吸式氣化爐，高溫燃氣通過農林廢棄物時，部分焦油可被過濾清除，然而，生物質干餾過程中也產生大量焦油，混合于高溫燃氣中，最終出口燃氣的焦油含量并不一定降低。

授權公開號為CN101164866A的中國發明專利公布了一種生物質分步式富氧氣化制備合成氣的方法和裝置，使用兩個串聯的反應器實現將熱解和下吸式氣化兩個過程分開，確實可以降低合成氣中焦油含量，但由于熱解反應器需要外供熱源，運行成本高，經濟性較差，也未解決下吸式氣化生產強度低的缺點，難以真正應用于實際生產中。

目前固定床氣化工藝的改進多是氣化設備的簡單分離或組合，而很少針對下吸式和上吸式氣化各自的關鍵特點作改動，未能很好地解決下吸式氣化強度低和上吸式焦油含量高的問題，所以實用性不強。

因此，現有技術還有待于改進和發展。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種生物質混流式氣化方法及裝置，是一種焦油含量低、規模放大能力較強、并且氣體組分調控能力強、經濟可行的混流式氣化方法和裝置，旨在解決現有技術中所存在的問題。

本發明的技術方案如下：

一種生物質混流式氣化裝置，其中，所述混流式氣化裝置包括混流式固定床氣化爐，所述混流式固定床氣化爐由內部連通的下吸式氣化段和上吸式氣化段組成；在下吸式氣化段的上端設置有生物質加料裝置和一次氣化劑入口，上吸式氣化段的下端設置有爐排、一次氣化劑入口和排灰裝置；所述混流式氣化裝置還包括燃氣出口，設置在從下吸式氣化段的一次氣化劑入口和上吸式氣化段的一次氣化劑入口之間。

所述的生物質混流式氣化裝置，其中，所述下吸式氣化段和上吸式氣化段為圓截面或方形截面，兩氣化段內部采用同截面或變截面結構；

所述下吸式氣化段和上吸式氣化段可為豎直連接、水平連接或傾斜連接。

所述的生物質混流式氣化裝置，其中，所述下吸式氣化段的一次氣化劑入口與爐頂之豎直距離小于爐排與爐頂之豎直距離的1/2；所述上吸式氣化段的一次氣化劑入口與氣化爐頂部之豎直距離大于爐排與爐頂之豎直距離的1/2。

所述的生物質混流式氣化裝置，其中，下吸式氣化段的一次氣化劑入口與上吸式氣化段的一次氣化劑入口之間可設置二次氣化劑入口。

使用上述的生物質混流式氣化裝置的制備燃氣的方法，其中，包括以下步驟：

S100、前氣化階段：將生物質原料通過加料裝置加入下吸式氣化段中，同時通過下吸式氣化段的一次氣化劑進入口鼓入氣化劑，進行熱解氣化；

S200、后氣化階段：在前氣化階段尚未反應完全的生物質焦炭進入上吸式氣化段，同時通過上吸式氣化段的一次氣化劑進入口鼓入氣化劑，繼續熱解氣化。