技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃?xì)庵苽浼夹g(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種生物質(zhì)燃燒制備燃?xì)獾姆椒ā?/p>

背景技術(shù)

能源是人類生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。是國(guó)家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要保障。隨著人類社會(huì)的發(fā)展，能源消耗量不斷增加。目前，世界能源消耗主要以煤炭、石油和天然氣等不可再生的化石能源為主。根據(jù)世界能源組織預(yù)測(cè)，全球2005年到2030年間的一次能源需求將增加55%，年均增長(zhǎng)率為1.8%。能源需求將達(dá)到253億t標(biāo)準(zhǔn)煤。化石燃料仍將是一次能源的主要來源，在2005年到2030年的能源需求增長(zhǎng)總量中占到84%。由于經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，我國(guó)的能源需求將繼續(xù)增長(zhǎng)，根據(jù)預(yù)測(cè)，我國(guó)的一次能源需求將翻一番多，2005年為25億t標(biāo)準(zhǔn)煤，而2030年為55億t標(biāo)準(zhǔn)煤，年均增長(zhǎng)率為3.2%。

由于化石燃料的大量開采和消耗，釋放了大量的多余能量和碳素，破壞了自然界的能量和碳平衡，對(duì)生態(tài)和環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染和破壞。化石能源的燃燒利用，導(dǎo)致大氣中二氧化碳和其他溫室氣體的濃度不斷增加，是造成全球溫度上升和氣候變化的原因之一;化石燃料消費(fèi)量的持續(xù)增長(zhǎng)將使全球與能源有關(guān)的粉塵、氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳和二氧化硫排放量持續(xù)增加。據(jù)估計(jì)，我國(guó)的二氧化碳排放量將從2005年的51億t增加到2030年的114億t，二氧化硫排放量將從2005年的2600萬(wàn)t增加到2030年的3000萬(wàn)。因此尋求和發(fā)展可再生替代能源成為推動(dòng)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。

可再生能源是可以循環(huán)利用的能源資源，主要有水能、風(fēng)能、地?zé)帷⑻?yáng)能、海洋能和生物質(zhì)能等，不存在資源枯竭問題。在這些新能源中由于大型水電具有潛在的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，風(fēng)能、地?zé)帷⑻?yáng)能及海洋能等具有區(qū)域性資源制約，大力發(fā)展受到限制和質(zhì)疑。在這些可再生能源中，生物質(zhì)能以其獨(dú)有的特點(diǎn)在能源領(lǐng)域占據(jù)重要地位。大力發(fā)展生物質(zhì)能對(duì)緩解我國(guó)能源緊缺狀況，對(duì)解決化石燃料利用過程中引起的環(huán)境污染問題具有重要作用。

生物質(zhì)能作為一種可再生、無(wú)污染的清潔能源已成為研究者關(guān)注的熱點(diǎn)。生物質(zhì)氣化是一種生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化方法，近年來已經(jīng)有了長(zhǎng)足的發(fā)展，特別是在發(fā)電供熱等領(lǐng)域。生物質(zhì)粗燃?xì)獾闹饕煞质荋₂、CO、CO₂、CH₄、焦油以及其他輕質(zhì)碳?xì)浠衔锏龋瑢⑸镔|(zhì)粗燃?xì)廪D(zhuǎn)化為低H₂/CO摩爾比(≈1)的合成氣，是合成液體燃料的理想氣體。

利用生物質(zhì)燃?xì)庾鳛樵蠚庵苽浜铣蓺饨陙碇饾u受到重視,但粗燃?xì)庵杏捎贑H₄在高溫下裂解積炭、CO在低溫下發(fā)生歧化反應(yīng)積炭以及焦油縮合裂解積炭，覆蓋催化劑活性位，甚至阻塞反應(yīng)管。應(yīng)用的另一個(gè)關(guān)鍵問題在于生物質(zhì)粗燃?xì)獾臍怏w品質(zhì)較低，焦油的含量較高，因此，本發(fā)明通過在使用生物質(zhì)制備燃?xì)獾倪^程中，提供兩種催化劑，從而降低生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的焦油含量，提高產(chǎn)氣率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種生物質(zhì)燃燒制備燃?xì)獾姆椒ǎㄟ^使用兩種不同的催化劑，從而降低生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的焦油含量，提高產(chǎn)氣率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種生物質(zhì)燃燒制備燃?xì)獾姆椒ǎ浒ǎ?/p>

第一步，粉碎，將生物質(zhì)反應(yīng)料粉碎；

第二步，氣化，將粉碎后的生物質(zhì)反應(yīng)料氣化，生成合成氣；

第三步，初步凈化，將第二步獲得的合成氣中的顆粒物、酸性氣體和焦油去除；

第四步，深度凈化，去除初步凈化獲得的合成氣中的硫化物；

第五步，甲烷化，將第四步凈化后的合成氣甲烷化，獲得燃?xì)猓?/p>

第六步，氣體提質(zhì)，去除甲烷化后的燃?xì)庵械娘柡退魵狻O₂及未反應(yīng)的H₂和N₂。

其中，所述第二步具體為將作為流化介質(zhì)的建筑用砂和煅燒白云石催化劑放入生物質(zhì)氣化反應(yīng)器中，將碳納米管(CNT)接枝的Fe-NiO/TiO₂催化劑放入固定床催化反應(yīng)器中，打開位于生物質(zhì)氣化反應(yīng)器外面的電加熱爐對(duì)生物質(zhì)氣化反應(yīng)器進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)反應(yīng)器溫度達(dá)到預(yù)定溫度并維持恒定時(shí)，開始通入空氣，再經(jīng)過20min，將水蒸汽和粉碎后的反應(yīng)料通入生物質(zhì)氣化反應(yīng)器，進(jìn)行氣化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為25min～35min，水蒸汽和反應(yīng)料的質(zhì)量比為0.3:1～0.5:1，獲得合成氣。

其中，所述第三步具體為經(jīng)過旋風(fēng)分離器除去顆粒物，通過冰鹽水冷凝器和棉絨過濾器除去焦油和水。