CN102816618A - 一种生物质燃气工艺 - Google Patents

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Abstract

一种生物质燃气工艺，包括生物质气化、燃气净化、加热工质、加热沼气发生器和燃气收集，其中沼气发生器为沼气池或沼气罐。生物质气化反应工艺采用热解法或气化法，气化装置采用固定床、流化床或气流床装置；加热沼气发生器阶段，利用热工质加热和维持沼气发生器的内部温度，所述的热工质可采用纯净气化燃气或其他热工质，即空气、水或油；燃气收集阶段是将净化后的生物质气化燃气与沼气按照一定比例混合，得到热值为2000—5000kcal/Nm3的混合燃气，本发明的优点是：通过将热值较低的生物质气化燃气与热值较高的沼气混合制成一种高热值的燃气，同时在不增加设备成本的基础上，维持沼气发生器内部温度，满足沼气生产的环境要求。

Description

一种生物质燃气工艺
技术领域
    本发明涉及一种燃气制备工艺，具体来说是一种生物质燃气工艺。
背景技术
生物质气化就是利用空气中的氧气或含氧物质作气化剂，将固体燃料中的碳氧化生成可燃气体的热化学过程。目前的生物质气化燃气的生产工艺可分为两类：气化和热解，其中生物质气化技术，是利用空气作为气化剂，产生的燃气热值在800—1500kcal/Nm3之间，即使利用纯氧或者水蒸气作为气化剂，燃气热值也不会超过3000kcal/Nm3；采用热解技术产生的燃气热值也只有3000kcal/Nm3左右，而且产气量很低。由于燃气热值较低，热效率较低，影响了其在居民集中供气、发电、供热、烘干及工业锅炉等领域的利用，因此生物质气化技术的前景不被看好。
    沼气是有机物质在厌氧条件下，经过微生物的发酵作用而生成的一种可燃气体。沼气由50%—80%甲烷(CH4)、20%—40%二氧化碳(CO2)、1%—3%硫化氢(H2S)等气体组成，因此，沼气热值在5000—5700kcal/Nm3之间，可以广泛应用在居民供气、发电、燃料电池等行业。但是沼气在生产过程中，对环境的要求比较高，尤其是温度要求。所以传统的沼气发生器在气温较低时，产气量较少，影响后续设备的利用，在气温较高时，产气量较多，部分气体无法利用，只能浪费掉。即使后续发展的沼气发生器，采取了保温或加热措施，也是需要外热源浪费能量，增加了设备成本和生产成本。
发明内容
    针对现有技术的不足，提供一种生物质燃气工艺，解决现有生物质气化的燃气热值较低、热效率较低的问题。
    本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种生物质燃气工艺，包括生物质气化、燃气净化、加热工质、加热沼气发生器、燃气收集，所述的沼气发生器为沼气池或沼气罐
具体步骤如下：
    1、将生物质加入到气化装置中进行生物质气化反应，气化反应工艺可采用热解法或气化法，产生热值为800—3000kcal/Nm3，温度为450℃—1200℃的高温气化燃气，所述的气化装置采用固定床、流化床或气流床装置；
    2、将产生的高温气化燃气直接送入捕捉器中，除去气化燃气中的灰尘或焦油，形成15℃—1200℃纯净的气化燃气；
    3、对沼气发生器的保温夹层内的工质进行加热，通过加热后的工质，对沼气发生器进行加热，
所述的工质为纯净的气化燃气或为其他工质，所述的其他工质为空气、水或油；若工质为纯净的气化燃气，则将15℃—1200℃纯净的气化燃气直接通入到沼气发生器的保温夹层和搅杆中，使沼气发生器内部温度恒定在常温发酵温度段、中温发酵温度段或高温发酵温度段；若为其他工质，则利用450℃—1200℃高温气化燃气在换热器中将工质加热到15℃—1200℃，再将全部或一部分加热后的工质通入到沼气发生器的保温夹层和搅杆中，使沼气发生器内部温度恒定在常温发酵温度段、中温发酵温度段或高温发酵温度段；
所述的常温发酵温度段范围为10℃～30℃，中温发酵温度段范围为 30℃～45℃，高温发酵温度段范围为45℃～60℃；
    4、分别将纯净的气化燃气和沼气通过风机输送到储气罐中充分混合，产生2000—5000kcal/Nm3的混合燃气。
    所述的沼气发生器内部温度优先选择35℃。
    所述的气流夹层安装于沼气发生器内部，通入纯净的气化燃气或其他加热工质的全部或一部分，提供沼气发生器与外界换热所需的热量，维持沼气发生器内部温度。
    所述的搅杆上设有拨杆，安装于沼气发生器内部，拨杆内通入纯净的气化燃气或其他加热工质的全部或一部分，用于加热沼气发生器中的原料，搅杆采用手动或者自动可调速的转动。
有益效果：由于采用了上述方案，通过热值较低的生物质气化燃气与热值较高的沼气相混合，提高燃气热值，解决了生物质热值较低的难题，同时通过生物质气化燃气的显热，使沼气发生器内部温度保持在一个恒定的范围内，满足了沼气稳定生产的温度要求，保证了沼气的稳定产量。
优点：将热值较低的生物质气化燃气与热值较高的沼气相混合，提高燃气热值；利用生物质气化燃气的显热，对沼气发生器进行保温或加热，保证沼气产量的稳定。
附图说明
    图1为生物质纯净的净化燃气直接加热沼气发生器的结构原理示意图。
    图2为热工质加热沼气发生器的结构原理示意图。
    图1中，1、气化装置；2、燃气管；3、捕捉器；4、第一净化管；5、第一调节阀；6、搅杆驱动装置；7、第一集箱；8、搅杆；9、沼气管；10、沼气风机；11、沼气发生器夹层；12、沼气发生器；13、第二调节阀；14、第二净气管；15、第三调节阀；16、第二集箱；17、第三净气管；18、气化风机；19、储气罐；20、混合气管；21、第二工质管；22、第三工质管；23、换热器；24、循环泵；25、循环池；26、第一工质管。
具体实施方式
实施例1：在图1中，将生物质原料输送到气化装置1中反应，产生气化燃气热值为800—3000kcal/Nm3，温度为450℃—1200℃的高温气化燃气，通过燃气管2将产生的高温气化燃气直接送入捕捉器3中，除去气化燃气中的灰尘或焦油，形成15℃—1200℃纯净的气化燃气，通过调节第一调节阀5、第二调节阀13及第三调节阀15，控制第一净气管4、第二净气管14及第三净气管17的燃气流量，保证沼气发生器12中的内部温度恒定在10℃—30℃、30℃—45℃或45℃—60℃，其中常温发酵的温度范围为10℃～30℃，中温发酵的温度范围为 30℃～45℃，高温发酵的温度范围为45℃～60℃；三组温度范围是对应于生产沼气的三种不同的菌种进行设定，两个能产生生物质燃气的装置是气化装置1和沼气发生器12，当气化装置产生气体后，对沼气发生器12保温或加热，使得其产气的速度加快，稳定性更高，优先选择沼气发生器12内部温度为35℃。纯净的气化燃气一部分通过第一净气管4，先进入第一集箱7中，再进入搅杆8，随着搅杆驱动装置6带动搅杆8转动，将沼气发生器12内的原料均匀的加热，换热后的气化燃气进入第二集箱16，再通过气化风机18输送到储气罐19中；纯净的气化燃气一部分通过第二净气管14进入沼气发生器夹层11，提供沼气发生器12与外界换热所需热量，维持沼气发生器12内部温度，经换热后通过气化风机18输送到储气罐19中；第三净气管17中的燃气也通过气化风机18输送到储气罐19中；沼气发生器12产生的沼气经沼气管9，通过沼气风机10输送到储气罐19中，混合后的燃气通过混合气管20输送到用户端。
所述的常温发酵也称为低温发酵。
所述的储气罐或为缓冲罐。
    利用纯净的生物质气化燃气直接提供沼气发生器与外界换热所需热量，加热和维持沼气发生器内的温度。
实施例2：在图2中，将生物质原料输送到气化装置1中反应，产生气化燃气热值为800—3000kcal/Nm3，温度为450℃—1200℃的高温气化燃气，通过燃气管2将产生的高温气化燃气直接送入捕捉器3中，除去气化燃气中的灰尘或焦油，形成15℃—1200℃纯净的气化燃气，进入换热器23中，将工质加热到15℃—1200℃，通过调节第一调节阀5、第二调节阀13及第三调节阀15，控制第一工质管26、第二工质管21及第三工质管22的加热流量，保证沼气发生器12中的温度维持在10℃—30℃、30℃—45℃或45℃—60℃，其中常温发酵 (也称为低温发酵)的温度为10℃～30℃，中温发酵的温度为 30℃～45℃，高温发酵的温度为45℃～60℃；常用的是中温发酵，优先选择沼气发生器12内部温度为35℃。一部分加热工质通过第一净气管4，先进入第一集箱7中，再进入搅杆8，随着搅杆驱动装置6带动搅杆8转动，将沼气发生器12内的原料均匀的加热，换热后的加热工质进入第二集箱16，回到循环池25；一部分加热工质通过第二工质管21进入沼气发生器夹层11，提供沼气发生器12与外界换热所需热量，维持沼气发生器12内的温度，经换热后回到循环池25；或者一部分加热工质直接通过第三工质管22回到循环池25。换热后的纯净气化燃气通过第二净气管14，由气化风机18输送到储气罐19中；沼气发生器12产生的沼气经沼气管9，通过沼气风机10输送到储气罐19中，混合后的燃气通过混合气管20输送到用户端。
所述的循环池或为循环罐。所述的加热工质为空气、水或油。所述的储气罐或为缓冲罐。
利用其他工质，即空气、水或油，提供沼气发生器与外界换热所需热量，加热和维持沼气发生器内的温度。

Claims (4)

1. 一种生物质燃气工艺，其特征是：包括生物质气化、燃气净化、加热工质、加热沼气发生器、燃气收集，所述的沼气发生器为沼气池或沼气罐，具体步骤如下：
（1）、将生物质加入到气化装置中进行生物质气化反应，气化反应工艺采用热解法或气化法，产生热值为800—3000kcal/Nm3，温度为450℃—1200℃的高温气化燃气，所述的气化装置采用固定床、流化床或气流床装置；
（2）、将产生的高温气化燃气直接送入捕捉器中，除去气化燃气中的灰尘或焦油，形成15℃—1200℃纯净的气化燃气；
（3）、对沼气发生器的保温夹层内的工质进行加热，通过加热后的工质，对沼气发生器进行加热；
    所述的工质为纯净的气化燃气或为其他工质，所述的其他工质为空气、水或油，若工质为纯净的气化燃气，则将15℃—1200℃纯净的气化燃气直接通入到沼气发生器的保温夹层和搅杆中，使沼气发生器内部温度恒定在10℃—30℃、30℃—45℃或45℃—60℃，其中常温发酵的温度范围为10℃～30℃，中温发酵的温度范围为 30℃～45℃，高温发酵的温度范围为45℃～60℃；若为其他工质，则利用450℃—1200℃高温气化燃气在换热器中将工质加热到15℃—1200℃，再将全部或一部分加热后的工质通入到沼气发生器的保温夹层和搅杆中，使沼气发生器内部温度恒定在10℃—30℃、30℃—45℃或45℃—60℃，其中常温发酵的温度范围为10℃～30℃，中温发酵的温度范围为 30℃～45℃，高温发酵的温度范围为45℃～60℃；
（4）、分别将纯净的气化燃气和沼气通过风机输送到储气罐中充分混合，产生2000—5000kcal/Nm3的混合燃气。
2.根据权利要求1所述的一种生物质燃气工艺，其特征是：所述的沼气发生器的内部温度优先选择35℃。
3.根据权利1所述的一种生物质燃气工艺，其特征是：所述的气流夹层安装于沼气发生器内部，通入纯净的气化燃气或其他加热工质的全部或一部分，提供沼气发生器与外界换热所需的热量，维持沼气发生器内部温度。
4.根据权利1所述的一种生物质燃气工艺，其特征是：所述的搅杆上设有拨杆，安装于沼气发生器内部，拨杆内通入纯净的气化燃气或其他加热工质的全部或一部分，用于加热沼气发生器中的原料，搅杆采用手动或者自动可调速的转动。
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