[發(fā)明專利]一種低焦油雙床氣化方法和裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711471855.2
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108085063A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁財(cái);王延濤;胡駕緯;周群;陳曉平;吳新;馬吉亮;劉道銀
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: C10J3/02
• 分類號: C10J3/02;C10J3/20;C10J3/54;C10J3/56;C10J3/72;C10J3/84;C10K3/00;C10K3/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種低焦油雙床生物質(zhì)氣化的方法和裝置，該裝置包括流化床、固定床、一級旋風(fēng)分離器、二級旋風(fēng)分離器以及返料裝置，在流化床稀相區(qū)上部空間設(shè)置有氧化劑進(jìn)口以及催化劑噴射口。生物質(zhì)進(jìn)入流化床氣化爐氣化后，氣化產(chǎn)物先后經(jīng)過催化裂解段，富氧燃燒段，能夠有效減少氣化產(chǎn)物中焦油含量，提高燃?xì)赓|(zhì)量。反應(yīng)后的氣體經(jīng)過一級、二級旋風(fēng)分離器實(shí)現(xiàn)氣固分離，固體產(chǎn)物經(jīng)過兩次返料返到固定床中，形成固定催化床層，氣體產(chǎn)物進(jìn)入固定床上部空間且經(jīng)過催化床層，催化裂解其中的焦油成分，二次氣化反應(yīng)后最終生成可燃?xì)狻１景l(fā)明產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物經(jīng)過多次反應(yīng)，焦油含量低，品質(zhì)高，裝置原料適應(yīng)性強(qiáng)，占地面積小，結(jié)構(gòu)緊湊且原料利用率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低焦油雙床氣化方法和裝置，屬于生物質(zhì)氣化包括污泥氣化在內(nèi)的能源清潔利用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化水平進(jìn)度的增速，同時(shí)我國能源供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革逐步推進(jìn)，農(nóng)村的能源結(jié)構(gòu)也在發(fā)生重大轉(zhuǎn)變，從傳統(tǒng)的能源結(jié)構(gòu)向新興的能源轉(zhuǎn)變。農(nóng)村燃?xì)馄占奥实拇蠓岣叽偈菇斩挼壬镔|(zhì)能利用率呈斷崖式下跌，出現(xiàn)了秸稈隨意堆放和大量焚燒的不利局面。在能源日益緊缺和環(huán)境要求越來越高的情況下，此種現(xiàn)象不僅造成能源的大量浪費(fèi)，更是嚴(yán)重污染環(huán)境。因此，探究合適的能源發(fā)展道路，更好的促進(jìn)農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)的改革，有效解決生物質(zhì)能利用不足且污染環(huán)境的問題已經(jīng)成為能源利用領(lǐng)域的重大課題。

氣化技術(shù)是指在一定的溫度和壓力條件下，以空氣、氧氣或水蒸氣作為氣化劑，在還原性氣氛下，通過一系列的熱化學(xué)反應(yīng)，將生物質(zhì)中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為含有H2、CH4、CO、CO2等可燃性氣體、焦油和灰渣的技術(shù)。生物質(zhì)氣化遵循了“減量化、資源化、無害化”原則，不僅實(shí)現(xiàn)了減少生物質(zhì)體積和減輕對環(huán)境的污染，而且氣化生成的氣體能夠作為可燃?xì)夤┯脩羰褂谩?/p>

目前氣化爐使用最多的三種類型是上吸式、下吸式和流化床氣化爐。實(shí)際上，在運(yùn)行過程中上吸式氣化爐產(chǎn)生的焦油最多，流化床氣化爐次之，下吸式氣化爐所產(chǎn)生的焦油含量最少。無論哪種類型的氣化爐，都會(huì)在氣化過程中生成副產(chǎn)物焦油。焦油的存在不僅造成能量的浪費(fèi)，而且在氣體流動(dòng)過程中由于溫度的降低焦油會(huì)凝結(jié)成液態(tài)，與飛灰顆粒等粘結(jié)在一起附著在管道上影響設(shè)備的安全運(yùn)行。焦油排放到大氣環(huán)境中也會(huì)對環(huán)境造成污染。

針對上述問題，業(yè)界也提出了一些解決方法，但是現(xiàn)有的技術(shù)裝置仍有缺陷。1、設(shè)置的二次催化反應(yīng)裝置固定床單獨(dú)作為反應(yīng)器位于氣化反應(yīng)器之后，而不是與氣化床緊密連接，結(jié)構(gòu)不夠緊湊，占地面積較大；2、固定床的床層床料一種是來自外部添加或是來自氣化后的一部分產(chǎn)物，而氣化爐的排渣和旋風(fēng)分離器分離出來的固體顆粒未被充分利用，原料利用率低，而且返料所采用的返料風(fēng)大多接入外部風(fēng)源，熱效率較低；3、低焦油的方法大多是爐外脫除，或者是爐內(nèi)脫除的方法較為單一，脫除效率不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對目前氣化爐存在的氣化過程中焦油含量高，不夠清潔且能源利用率低的問題，提出一種流化床和固定床相結(jié)合，原料適應(yīng)性強(qiáng)，焦油含量低的雙床氣化方法和裝置。

技術(shù)方案：本發(fā)明的低焦油雙床氣化裝置，包括流化床氣化爐、固定床、一級旋風(fēng)分離器、二級旋風(fēng)分離器、與所述一級旋風(fēng)分離器下部連接的一級立管、與所述一級立管下端連接的一級返料器、與所述二級旋風(fēng)分離器下部連接的二級立管、與所述二級立管下端連接的二級返料器，所述流化床氣化爐下部設(shè)置有排渣管，所述排渣管的排渣口通過卸料閥與固定床連接，所述一級返料器的返料口通過返料斜管連接到固定床下部，所述二級返料器的返料口通過另一個(gè)返料斜管接到固定床中，固定床底部設(shè)置有排渣管，所述二級旋風(fēng)分離器的進(jìn)氣口通過管道與一級旋風(fēng)分離器的排氣口相通。

進(jìn)一步的，本發(fā)明方法中，流化床氣化爐設(shè)置有進(jìn)料口，在流化床氣化爐上對稱設(shè)置有兩個(gè)氧化劑進(jìn)口，在氧化劑進(jìn)口以下的位置，流化床氣化爐上對稱設(shè)置有兩個(gè)催化劑噴射口。