[發明專利]一種高溫常壓生物質氣化島工藝

有效

• 申請號: 201110449566.9
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102618330A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 張巖豐;夏明貴;聶洪濤;劉文焱;張亮
• 申請（專利權）人: 武漢凱迪工程技術研究總院有限公司
• 主分類號: C10J3/10
• 分類號: C10J3/10;C10J3/46;C10J3/86;C10J3/84
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張安國;伍見

技術領域

本發明涉及高溫常壓生物質氣化的整體氣化島工藝，具體地指一種包括生物質預處理與儲存單元、生物質氣化爐氣化單元、氣化的粗氣化氣冷卻、洗滌、除塵單元和新鮮氣化氣存儲單元的整套高溫常壓生物質氣化島工藝。

背景技術

提高能源效率、節約能源是我國國民經濟發展的一項長遠戰略方針，也是我國節能減排的主要對策之一。

與燃料燃燒這種相對落后的低級利用形態相比，燃料氣化后形成的氣化氣其價值大大提高，其用途也很廣泛。例如，氣化氣可以通過合成制成油品，對解決液體燃料短缺，保護環境有重要意義；同時，氣化氣也是生產甲醇、乙醇、醋酸等大宗化學品的原料。此外，還可以應用于整體氣化聯合循環發電(IGCC)，發電效率比常規直燃發電提升15％以上。另外，由于氣化氣中提取氫的成本較低，因而它又是被人們看好的燃料電池原料——氫氣的重要來源。

現有的氣化技術主要包括固定床氣化技術、流化床氣化技術、噴流床氣化技術。固定床對原料的熱穩定性、機械強度、粘結性等性能指標有較高要求，采用常規固定床氣化生物質，實際表明：粗氣化氣中焦油含量較高，工程應用中不能長期穩定運行，經濟性很差。流化床氣化工藝雖然燃料適應性廣，但是出口粗煤氣CH₄、焦油、飛灰含量高，而有效氣體(CO+H₂)的轉化效率低，粗氣化氣清洗、凈化工藝比較復雜。氣流床氣化效率高，是目前較為先進的氣化技術，但是燃料的適應性差，生物質燃料的破碎成本極高且難以實現。

國外煤氣化技術早在20世紀50年代已實現工業化，20世紀末因石油天然氣供應緊張使得煤氣化新工藝研究和開發得到快速發展，并成功地開發出對煤種適用性廣、氣化壓力高、氣化效率高、污染少的新一代煤氣化爐。其中，具有代表性的有荷蘭的殼牌爐、美國的德士古爐和德國的魯奇爐等。

生物質氣化技術是本世紀出現的利用生物質作為能源的一種新技術，現今已有了較快的發展。很多研究人員在該領域進行了不同技術的研究。20世紀80年代初我國就開始對生物質氣化技術進行了研究，近幾年有了較大發展，從單一固定床氣化爐到流化床、循環流化床、雙循環流化床和氧化氣化流化床；由低熱值氣化裝置到中熱值氣化裝置；由家用燃氣爐到工業烘干、集中供氣和發電系統等工程應用。但總體水平還很落后，在技術上還不成熟，存在很多技術問題。國內建設的很多示范工程，在技術上都存在著很多問題，主要表現在氣化氣的有效成份低、焦油含量高、規模容量小、運行不穩定、運行成本高，難于實現商業化運行。

近年來歐洲、美洲對生物質氣化技術進行了大量的研究，如：等離子氣化工藝、熱解工藝、分段氣化工藝等，采用這些工藝技術建設了規模不等的中試試驗工廠，并取得了相當的技術成果，但目前均沒有商業化運行。

發明內容

本發明的目的就是要提供一種新型生物質氣化島工藝，該工藝原料碳轉化效率高、燃料適應性好、粗氣化氣焦油含量極低、裝置可用率高、結構緊湊、系統簡單、整體投資少、運行穩定、運行成本低、適合大規模的商業化應用。

為了實現上述目的，本發明所設計的高溫常壓生物質氣化島工藝的解決方案是：

一種生物質高溫常壓氣化島工藝，該氣化島工藝包括：生物質預處理與儲存、生物質氣化爐氣化、氣化的粗氣化氣冷卻、洗滌、除塵和新鮮氣化氣存儲過程；其特征在于：生物質氣化爐氣化采用外熱源提供熱量，控制氣化爐內反應溫度在1300～1750℃，在氣化爐內將生物質燃料轉變成粗氣化氣，氣化爐采用液態排渣，粗氣化氣冷卻通過激冷塔和兩級廢熱鍋爐回收顯熱而被冷卻，冷卻后的粗氣化氣經洗滌、電除塵處理，得凈化的新鮮氣化氣到儲氣柜存儲，整個氣化島裝置采用負壓或0～50KPa正壓運行。

本發明的生物質高溫常壓氣化島工藝，包括如下步驟：

1)將收集到的生物質燃料破碎好，投入到氣化爐內，同時向氣化爐內提供外部熱源和氧化劑，保持氣化爐內的運行溫度為1300～1750℃，使生物質燃料與氧化劑充分接觸，依次經過干燥、揮發份析出、裂解和氣化反應，生成粗氣化氣和灰渣；

2)將所生成的粗氣化氣引入到激冷塔再入兩級廢熱鍋爐內，使其溫度陡降至85～200℃，回收顯熱；

3)對經過顯熱回收后粗氣化氣依次進行洗滌、除塵處理，獲得粉塵和焦油含量均＜10mg/Nm³、溫度＜45℃，凈化的新鮮氣化氣送儲柜存儲或直接送下游工藝使用。

本發明的生物質高溫常壓氣化島工藝中，所述的外部熱源為采用電能的等離子炬發生器或高效微波等離子發生器產生的熱源；或由激光熱發生器產生的熱源。