[發明專利]消除流化床生物質氣化結渣的方法和裝置

有效

• 申請號: 201110402031.6
• 申請日: 2011-12-07
• 公開（公告）號: CN102492481A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 初雷哲;范曉旭;楊立國
• 申請（專利權）人: 山東省科學院能源研究所
• 主分類號: C10J3/54
• 分類號: C10J3/54;C10J3/56;C10J3/72
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 曲志波

技術領域

本發明涉及一種消除流化床生物質氣化結渣的方法。本發明還涉及一種用于實現上述方法的裝置。

背景技術

我國生物質燃料資源豐富，大力開發生物質燃料資源，有助于改善我國以化石燃料為主的能源結構，既能減少硫化物和氮氧化物的排放，又可緩解溫室效應。在生物質利用技術中，生物質氣化技術采用熱化學方法將生物質轉化為燃氣進行利用可以提高生物質能源的品味，擴大其利用范圍，同時便于規模化生產，因而是現在生物質能利用的重要方向。現有的生物質氣化技術主要分為固定床技術和流化床技術，其中固定床技術設備簡單，但是氣化效率較低，采用流化床技術可以提高生物質氣化效率。在目前的大多數流化床生物質氣化設備中，流化床中并不添加床料，雖然在流化床中加入惰性床料，可以使得內溫度分布更加均勻，進一步提高反應效率，同時可以提高系統的穩定性和原料適應性，并使得流化床內溫度更易于控制，避免局部溫度使得生物質灰熔融引起結渣，但是生物質燃料中的K、Na等堿金屬元素含量遠高于一般煤中的含量，在添加床料的流化床生物質氣化過程時，尤其是高堿金屬含量的生物質，會存在生物質灰中堿金屬與床料反應生成低熔點的化合物，很容易產生床料粘結現象，從而導致床料結渣，所以進一步解決添加床料帶來的床料結渣問題后，可以推廣添加床料的流化床生物質氣化技術的應用，提高生物質能源的利益效率。

中國發明專利200710024858.1公開了一種灰渣自凝聚生物質流化床氣化爐，采用立式三段組合的錐柱狀爐體，下段為膨脹柱筒、上段位氣化柱筒、中段為倒圓錐筒，膨脹柱底部為排渣口，加料口設置在膨脹柱筒的側部，燃氣出口位于氣化柱筒的頂部。優點是在同一臺設備內完成生物質燃料的干餾、氣化、還原及催化裂解等完整的能量轉化過程，解決灰渣結渣、掛渣與提高原料氣化爐及燃氣質量的矛盾。該發明的流化床氣化爐并未添加床料，其針對的結渣問題是生物質灰本身熔融形成，并非生物質灰與床料反應引起。中國發明專利201010251275.4提供了一種有效防止低灰熔點、生物質原料氣化爐內結渣的方法，采用以水蒸氣和空氣混合得到的混合氣體作為生物質氣化的氣化劑，可降低固定床氧化層的溫度至生物質灰渣熔融溫度以下，有效地緩解氣化爐內的結渣等優點。該發明是針對固定床中結渣問題，并且也是生物質灰本身引起的結渣，與本發明應用范圍不同。

發明內容

本發明的目的在于提供一種消除流化床生物質氣化結渣的方法。

本發明的又一目的在于提供一種實現上述方法的裝置。

本發明為實現上述目的，解決技術問題所提供的技術措施是：一種消除流化床生物質氣化結渣的方法，它包括如下步驟：

（1）向流化床中加入高度為200~600mm的床料；

（2）運行中控制流化床底部的風速控制在2~6m/s；

（3）運行中控制流化床氣化爐內反應溫度為650~700℃。

一種消除流化床生物質氣化結渣的方法，它包括如下步驟：

（1）向流化床中加入高度為200~600mm的床料；

（2）運行中控制流化床底部的風速控制在2~6m/s；

（3）運行中控制流化床氣化爐內反應溫度為650~700℃。

（4）每隔4~9小時將流化床氣化爐床料排出，每次排出床料量為床料總量的1/10~1/4；

（5）將排出床料進行水洗；水洗后的床料鉀、鈉含量小于1%；

（6）水洗后床料進入烘干機，烘干后床料含水量小于5%；

（7）再將烘干后的床料通過加床料裝置加入流化床氣化爐。

本方案的具體特點還有，所述烘干機對水洗后床料烘干的熱量來自于從流化床氣化爐排出高溫床料的顯熱。

水洗所用水中鉀、鈉離子含量小于20mg/L；

所述水洗過程中床料需要被水全部浸沒，時間大于5小時。

所述床料為河沙、石英砂、煤渣、石灰石，粒徑范圍為0~1mm。

為實現所述方法置，本發明還提供了一種消除流化床生物質氣化結渣的裝置，它包括流化床氣化爐，其特征是在流化床氣化爐底部連通排床料裝置，排床料裝置出口接水洗裝置，水洗裝置后連接烘干機，烘干機后連接加床料裝置，加床料裝置與流化床氣化爐下部連通。

生物質流化床氣化時的結渣的形成主要分為兩類。一類是氣化過程產生的灰份熔融而導致結渣。第二類是在向流化床中添加床料后，由于生物質灰中堿金屬與床料發生反應，形成熔點低于流化床通常運行溫度的化合物，這些熔融態的物質充當顆粒之間的粘合劑引起了床料結渣。