CN100445352C - 一种生物质与煤流化床共气化制备燃料气的方法 - Google Patents

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Abstract

一种生物质与煤流化床共气化制备燃料气的方法是把生物质破碎至粒度小于5mm，煤破碎至粒度小于2mm两者混和；将气化炉烘热到700-800℃，把生物质和煤的混合物加入到气化炉内，通入空气和水蒸气，保持气化炉内温度为900-1100℃，生成不含焦油的燃料气。本发明具有无焦油产生，工艺简单，易于实现规模生产，产气量大，生产效率高的优点。

Description

一种生物质与煤流化床共气化制备燃料气的方法
技术领域
本发明属于一种洁净燃料气的制备方法，具体地说涉及一种将生物质与煤的混合物共气化制备燃料气的方法。
背景技术
随着化石能源的日趋减少，生物质作为一种重要的可再生能源，其利用引起世界各国的普遍重视。生物质流化床气化技术是有效利用生物质能的一种重要方式，生物质挥发组分含量高，碳反应活性高，硫、氮和灰分含量低，比较适合做气化原料；但生物质单独气化存在一些缺点，首先，生物质生产存在季节性，不能稳定供给；其次，由于生物质颗粒的不规则性，导致在流化床中不能单独稳定流化，需要添加床料，如沙子，增加了动力消耗；其三，生物质的能量密度低导致气化温度较低，一般在600～800℃之间，因而会产生大量的焦油，沉积在甚至堵塞管道或后系统设备，若排出的焦油处理不当，很容易造成二次污染。生物质与煤共气化可以很好的弥补生物质单独气化的缺陷：①煤可以稳定供给，弥补生物质生产存在季节性的缺陷；②煤作为床料，解决生物质的流动问题；③煤与生物质共气化可以提高气化温度至900℃以上，从而避免焦油的产生。目前，国内有人提出了煤与生物质流化床供风燃烧和供蒸汽气化的间歇式操作的工艺流程(公开号CN 1557919A)，在供风燃烧阶段，通入煤和空气，使煤在流化状态下燃烧产生热量；在供蒸汽气化阶段，向气化炉内通入水蒸气和生物质，过程中可以得到高热值的燃料气，并无焦油产生。该过程采用供风燃烧和供蒸汽气化的间歇式操作，利用煤燃烧产生的高温料层来气化煤与生物质，提高了燃料气的热值，避免了焦油的产生，却降低了生产效率，增加了操作的复杂性，而且，间歇式的操作方法使得控制供风燃烧和供蒸汽操作的阀门频繁的切换，对阀门的材质要求较高，加大了工业化应用的难度。
发明内容
本发明的目的是提供的一种无焦油产生，且工艺简单的生物质与煤连续共气化制备燃料气的方法。
本发明的目的是这样实现的：生物质不需分拣和净化，粉碎至粒径小于5mm，然后与粒径小于2mm的煤混和，生物质在混合物中的质量百分比为5-50％，把混合物加入到气化炉中，通入空气和水蒸气，控制气化炉的温度处于900-1100℃，得到不含焦油的燃料气。本发明的生物质与煤流化床共气化制备燃料气的方法包括如下步骤：
1、把生物质破碎至粒度小于5mm，煤破碎至粒度小于2mm，然后把两者混和，生物质在混和物中的质量百分比为5-50％；
2、将气化炉烘热到700-800℃，把生物质和煤的混合物加入到气化炉内，通入空气和水蒸气，入炉空气总量与生物质和煤的混合物原料的配比为2.1-3.6Nm3空气/kg混合物，水蒸气量与生物质和煤混合物原料的配比为0.1-0.6kg水蒸气/kg混合物，保持气化炉内温度为900-1100℃，生成不含焦油的燃料气。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)生物质与煤共气化在物理性能和气化性能方面具有互补性。煤的供给比较稳定，可以弥补生物质生产存在季节性的不足；生物质颗粒密度小，容易带出床层，造成反应不完全，煤作为床料，不仅可以解决生物质流化床内无法单独稳定流化的问题，而且可以抑制生物质颗粒的带出，延长在床内的停留时间；生物质挥发分比较高，碳反应活性高，而煤颗粒形成高温料层，有助于生物质的气化反应，两者之间可发生互补协同作用；
(2)本发明制备燃料气的方法无焦油产生，工艺简单，易于实现规模生产；
(3)原料制备简单，来源丰富，煤炭在我国分布广，储量大，而生物质不需分拣，加工方便。共气化可以提高过程的经济性；
(4)该工艺可长时间连续生产，产气量大，生产效率高；
(5)所产燃料气热值在3.0-4.8MJ/Nm3。
下面结合附图和实施例进一步阐述本发明的内容。
附图说明
图1是本发明的流程图。
如图所示，1带有搅拌装置的料仓  2蒸馏水贮槽  3调速电机4螺旋加料器  5计量泵  6蒸汽发生器  7空气压缩机  8套管换热器  9旋风分离器  10气化炉  11分布板  12中心管  13灰斗  14阀门  15水洗塔  16气液分离器  17气柜。
具体实施方式
实施例1
以稻草和煤的混合物为气化原料，稻草不需分拣、净化，破碎至粒度小于5mm，与粒度小于2mm的煤粒混和，稻草在混和物中的质量百分比为5％，把混和后的物料加入到带有搅拌装置的料仓1中待用。将火焰喷枪从气化炉10底部插入炉内，通入液化气及其完全燃烧所需的空气，把气化炉10加热到700-800℃，停止加热，打开调速电机3，通过螺旋加料器4把混和物料加入到气化炉10中，空气压缩机7产生的压缩空气分别通过分布板11和中心管12进入气化炉10，入炉空气总量与生物质和煤的混合物原料的配比为2.2Nm3空气/kg混合物，待物料燃烧至炉温稳定后，打开计量泵5和蒸汽发生器6，将蒸馏水贮槽2中的蒸馏水以蒸汽的形式通过分布板11打入气化炉10，蒸汽温度300℃，水蒸气量与生物质和煤混合物原料的配比为0.6kg水蒸气/kg混合物。产生的粗燃料气从气化炉10顶端出来，经过套管换热器8冷却后，进入旋风分离器9，然后依次经过水洗塔15和气液分离器16净化后，进入气柜17供用户使用。旋风灰和炉渣分别进入灰斗13-1和灰斗13-2，再分别经阀门14-1和阀门14-2排出。所产燃料气的指标如下：
气化炉温度：960-1050℃
典型燃料气成分：N253.64-61.46 CO211.38-13.71 H211.59-9.13 CO21.91-14.38 CH41.48-1.32
燃料气高位热值：3.5MJ/Nm3-4.8MJ/Nm3
系统碳转化率：70％-90％
实施例2
以稻草和煤的混合物为气化原料，稻草不需分拣、净化，破碎至粒度小于5mm，与粒度小于2mm的煤粒混和，稻草在混和物中的质量百分比为33％，把混和后的物料加入到带有搅拌装置的料仓1中待用。将火焰喷枪从气化炉10底部插入炉内，通入液化气及其完全燃烧所需的空气，把气化炉10加热到700-800℃，停止加热，打开调速电机3，通过螺旋加料器4把混和物料加入到气化炉10中，空气压缩机7产生的压缩空气分别通过分布板11和中心管12进入气化炉10，入炉空气总量与生物质和煤的混合物原料的配比为2.8Nm3空气/kg混合物，待物料燃烧至炉温稳定后，打开计量泵5和蒸汽发生器6，将蒸馏水贮槽2中的蒸馏水以蒸汽的形式通过分布板11打入气化炉10，蒸汽温度300℃，水蒸气量与生物质和煤混合物原料的配比为0.3kg水蒸气/kg混合物。产生的粗燃料气从气化炉10顶端出来，经过套管换热器8冷却后，进入旋风分离器9，然后依次经过水洗塔15和气液分离器16净化后，进入气柜17供用户使用。旋风灰和炉渣分别进入灰斗13-1和灰斗13-2，再分别经阀门14-1和阀门14-2排出。所产燃料气的指标如下：
气化炉温度：900-950℃
典型燃料气成分：N255.23-62.33 CO212.46-13.91 H210.62-9.09 CO20.17-13.26 CH41.52-1.41
燃料气高位热值：3.4MJ/Nm3-4.5MJ/Nm3
系统碳转化率：70％-90％
实施例3
以稻草和煤的混合物为气化原料，稻草不需分拣、净化，破碎至粒度小于5mm，与粒度小于2mm的煤粒混和，稻草在混和物中的质量百分比为50％，把混和后的物料加入到带有搅拌装置的料仓1中待用。将火焰喷枪从气化炉10底部插入炉内，通入液化气及其完全燃烧所需的空气，把气化炉10加热到700-800℃，停止加热，打开调速电机3，通过螺旋加料器4把混和物料加入到气化炉10中，空气压缩机7产生的压缩空气分别通过分布板11和中心管12进入气化炉10，入炉空气总量与生物质和煤的混合物原料的配比为3.5Nm3空气/kg混合物，待物料燃烧至炉温稳定后，打开计量泵5和蒸汽发生器6，将蒸馏水贮槽2中的蒸馏水以蒸汽的形式通过分布板11打入气化炉10，蒸汽温度300℃，水蒸气量与生物质和煤混合物原料的配比为0.1kg水蒸气/kg混合物。产生的粗燃料气从气化炉10顶端出来，经过套管换热器8冷却后，进入旋风分离器9，然后依次经过水洗塔15和气液分离器16净化后，进入气柜17供用户使用。旋风灰和炉渣分别进入灰斗13-1和灰斗13-2，再分别经阀门14-1和阀门14-2排出。所产燃料气的指标如下：
气化炉温度：920-980℃
典型燃料气成分：N258.43-64.17 CO214.32-15.32 H29.81-8.26 CO15.84-10.76 CH41.60-1.49
燃料气高位热值：3.0MJ/Nm3-3.9MJ/Nm3
系统碳转化率：80％-95％

Claims (1)

1、一种生物质与煤流化床共气化制备燃料气的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)、把生物质破碎至粒度小于5mm，煤破碎至粒度小于2mm，然后把两者混和，生物质在混和物中的质量百分比为5-50％；
(2)、将气化炉烘热到700-800℃，把生物质和煤的混合物加入到气化炉内，通入空气和水蒸气，入炉空气总量与生物质和煤的混合物原料的配比为2.1-3.6Nm3空气/kg混合物，水蒸气量与生物质和煤混合物原料的配比为0.1-0.6kg水蒸气/kg混合物，保持气化炉内温度为900-1100℃，生成不含焦油的燃料气。
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