[發明專利]一種用于生物質與焦油混合物的上吸式水蒸汽氣化裝置

有效

• 申請號: 201710010375.X
• 申請日: 2017-01-06
• 公開（公告）號: CN106753567B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 吳創之;陰秀麗;袁洪友;潘賢齊;黃艷琴;劉華財
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: C10J3/02
• 分類號: C10J3/02;C10J3/20;C10J3/24;C10J3/72;C10G9/00
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 蔣歡妹;莫瑤江

本發明公開了一種用于生物質與焦油混合物的上吸式水蒸汽氣化裝置及方法，將乳化后的焦油在上吸式固定床生物質氣化爐上部與生物質物料充分混合，利用生物質物料和焦油的混合物降低氣化燃氣的溫度，降低燃氣中重焦油的含量；同時，利用上吸式固定床生物質氣化爐中部高度，使生物質和焦油混合物慢速均勻烘干，將生物質與焦油的混合物的水分烘干至10％以下，保證上吸式固定床生物質氣化爐下部熱解還原區和氧化燃燒區工況不受焦油水分的影響，從而實現生物質物料和焦油在氣化爐中的混合氣化，解決了現有技術將含水量高的焦油送回高溫氧化區引起氣化設備氧化燃燒區工況的變化(如溫度降低、增加空氣比等)，導致氣化效果變差的問題。

技術領域：

本發明涉及生物質能源技術領域，具體涉及一種用于生物質與焦油混合物的上吸式水蒸汽氣化裝置。

背景技術：

常見的生物質氣化裝置包括流化床、下吸式固定床、上吸式固定床、上下吸混流式固定床等等爐型。固定床與流化床氣化爐相比不易放大、氣化強度較低，但也有其顯著優點，如結構簡單、造價低、操作容易、可用于塊狀物料、飛灰含量低等，因此在中小規模生物質燃氣生產領域仍然是較好的選擇。

固定床氣化爐含上吸式和下吸式兩種基本爐型，主要區別在于氣流與燃料的運行方向不同，上吸式氣化爐的氣流自下而上流動，下吸式氣化爐中的氣流自上而下流動，燃料均是依靠重力自由下落。由于爐內反應特征的不同，兩種爐型的爐膛結構也有所區別。與下吸式固定床氣化爐相比，上吸式氣化爐的主要優點在于：熱量利用比較充分，燃氣熱值較高，運行阻力低，飛灰攜帶較少。然而上吸式固定床氣化爐也有其顯著的難以克服的缺點，即燃氣中焦油含量較多，一般約為30～150g/Nm3(S.Heidenreich,et al.,Prog EnergyCombust Sci,2015)。

焦油的存在降低了氣化效率，易堵塞燃氣管道、除塵設備以及用氣設備。一些應用場合要求將燃氣降至極低的水平：燃氣輪機、合成燃料等要求燃氣焦油含量低于數mg/Nm3量級(N.Abdoulmoumine et al.Appl.Energy,2015)；國家標準《GB/T 13612-2006人工煤氣》規定焦油和灰塵總含量低于10mg/m3；國家標準《GB 50494-2009城鎮燃氣技術規范》規定城鎮燃氣無論任何來源均不應含有固態、液態或膠狀物質。因此，為了滿足特殊應用需求，降低氣化爐出口燃氣焦油含量將極大減輕后續深度凈化系統運行負荷。

從運行成本和實用性方面考慮，現有上吸式氣化爐一般配合濕式凈化系統使用，但是隨著運行時間延長，洗焦廢水逐漸飽和，如何消耗這部分洗焦廢水成為困擾行業發展的技術難題。中國專利200910025366.3公開了一種帶有焦油回燃裝置的上吸或下吸式固定床秸稈氣化爐，氣化粗燃氣首先通過過濾除塵器進行除塵，再通過慣性與冷卻相結合的焦油捕集器進行焦油捕集，捕集下來的焦油通過重力作用和氣體引射作用被回流到氣化爐的燃燒區，焦油在該區的高溫條件下得到裂解和燃燒。類似地，中國發明公布201510532462.2公開了將含塵焦油引回氣化爐富氧區域燃燒從而得到自處理的方法。這一類專利的共同特點是將生物質焦油送回氣化爐燃燒區，利用氣化爐氧化區域的高溫環境燃燒或裂解焦油組分。由于焦油含水高，其回送會引起氣化設備燃燒區工況的變化(如溫度降低、增加空氣比等)，導致氣化效果變差，所以實施起來有一定難度。

發明內容：

本發明的目的是提供一種用于生物質與焦油混合物的上吸式水蒸汽氣化裝置及方法，利用上吸式固定床生物質氣化爐上部溫度低、停留時間長的特點，將乳化后的焦油在上吸式固定床生物質氣化爐上部與生物質物料充分混合，利用生物質物料和焦油的混合物降低氣化燃氣的溫度，降低燃氣中重焦油的含量；同時，利用上吸式固定床生物質氣化爐中部高度，使生物質和焦油混合物慢速均勻烘干，將生物質與焦油混合物的水分烘干至10％以下，保證上吸式固定床生物質氣化爐下部熱解層、還原層、和氧化層工況不受焦油水分的影響，從而實現生物質物料和焦油在氣化爐中的混合氣化，解決了現有技術將含水量高的焦油送回高溫氧化區引起氣化設備氧化層工況的變化(如溫度降低、增加空氣比等)，導致氣化效果變差的問題。

本發明是通過以下技術方案予以實現的：