CN103205281A - 一种富氧生物质循环流化床气化系统 - Google Patents

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张守军
鲁万宝
赵成武
吴银龙
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Abstract

本发明公开了一种富氧生物质循环流化床气化系统，生物质从气化炉的中下部加入，经预热器预热的富氧空气和过热水蒸气由气化炉底部加入，生物质在床料辅助作用下快速流化，发生热解及气化反应，产生的高温燃气经旋风分离器进行气固分离，燃气中的残炭和床料由返料装置从气化炉下部送回气化炉继续反应，高温燃气依次通过旋风除尘器、过热器、余热锅炉、预热器后离开系统。本发明可以有效降低燃气中氮气体积份额和灰尘、焦油浓度，提高燃气热值，得到高品质清洁燃气。

Description

一种富氧生物质循环流化床气化系统
技术领域
本发明涉及生物质热化学转化领域，尤其涉及一种富氧生物质循环流化床气化系统。
背景技术
我国生物质燃料资源丰富，大力开发生物质燃料资源，有助于改善我国以化石燃料为主的能源结构，既能减少硫化物和氮氧化物的排放，又可缓解温室效应。生物质气化技术实现了低品位生物质转化为高品质燃气，可以在很多领域替代石油、天然气等石化能源。但是现有生物质技术中，生物质燃气中氮气含量过高，使得燃气热值较低，限制了生物质气化技术的应用，因此采用富氧气化可以减少燃气中氮气含量，提高燃气热值，能够有效提高生物质气化技术的应用范围和效益。
授权公开号为CN1221777A的中国发明专利公开了一种生物质氧气气化产生中热值可燃气体的方法及装置，生物质原料在炉内富氧条件下发生热解及气化反应，减少了燃气中氮气的含量，提高燃气的热值；残炭通过返料送入气化炉继续反应，减少气化过程中灰渣化学热损失。该种方法及装置对生物质原料的含水率和颗粒粒度要求较高，生物质原料需要烘干和粉碎，运行成本高，经济性较差，难以真正应用于实际生产中。
授权公开号为CN101164866A的中国发明专利公开了一种生物质分步式富氧气化制备合成气的方法和装置，生物质原料在隔绝空气的情况下低温热解，所有产物一起送入下吸式固定床气化炉，与高温富氧气体发生燃烧反应形成950～1300℃的高温氧化区，得到高热值、低焦油的生物质燃气，该种方法确实可以减少燃气中的焦油含量，但由于氧化区的温度已高出生物质的结渣温度，系统不能连续稳定的运行；下吸式固定床气化炉气化强度低，难以满足大规模工业化应用的需求。
现有的生物质富氧气化技术难以实现大规模工业化应用，有待改进和发展。
发明内容
本发明所要解决的问题在于提供一种富氧生物质循环流化床气化系统。
为解决上述技术问题实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种富氧生物质循环流化床气化系统，主要包括：
生物质从气化炉的中下部加入，经预热器预热的富氧空气和过热水蒸气由气化炉底部加入，生物质在床料辅助作用下快速流化，发生热解及气化反应，温度控制在650～950℃的范围内，产生的高温燃气经旋风分离器进行气固分离，燃气中的残炭和床料由返料装置从气化炉下部送回气化炉继续反应，高温燃气依次通过过热器、余热锅炉、预热器后离开系统。
所述富氧空气氧气浓度不低于30％，进入气化炉前的温度不高于500℃。
所述过热水蒸气的过热度为10～500℃。
所述床料为河沙、石英砂、陶瓷球、灰渣，粒径小于3mm。
所述高温燃气进入过热器之前温度不低于600℃，经预热器后温度不低于400℃。
所述生物质水分小于40％，颗粒粒径小于4cm。
本发明特点在于：
①生物质全部从气化炉中下部加入，生物组中的挥发分在还原区快速释放，直接成为燃气的组分，提高了燃气热值；
②富氧空气氧气浓度不低于30％，减少了燃气中氮气含量，提高了燃气的热值；
③采用床料辅助生物质实现快速流化，提高了系统运行的稳定性，增加传热、传质效率；
④富氧空气预热后扩大了生物质含水率范围。
附图说明
图1是本发明一种富氧生物质循环流化床气化系统的工艺结构图。
图中组件符号说明：
原料料仓1，加料螺旋输送机2，床料料仓3，加床料螺旋输送机4，气化炉5，布风板6，旋风分离器7，返料器8，旋风除尘器9，过热器10，余热锅炉11，预热器12。
具体实施方式
本发明以生物质为原料，经加料螺旋输送机2从气化炉5中部的还原区加入，在气化炉5中，生物质中的挥发分快速释放，热解产生的半焦与底部通入的高温预热富氧空气和水蒸气发生气化反应，生成的燃气和未完全反应的半焦经旋风分离器7分离后，依次经过过热器10、余热锅炉11、预热器12后离开系统，分离器出来的半焦经返料器8返回气化炉5重新反应。
实施例1
富氧空气预热温度351℃，预热的高温富氧空气从气化炉5底部进入，含水量18％的木片从气化炉5中下部通过加料螺旋输送机2加入，在气化炉5中生物质与高温富氧空气发生高效气化反应，从气化炉5中出来的高温燃气经旋风分离器7后依次通过旋风除尘器9、过热器10、余热锅炉11和预热器12，得到温度为420℃、热值为10800kj/Nm3的高品质燃气。
实施例2
富氧空气预热温度323℃，预热的高温富氧空气从气化炉5底部进入，含水量10％的木片从气化炉5中下部通过加料螺旋输送机2加入，在气化炉5中生物质与高温富氧空气发生高效气化反应，从气化炉5中出来的高温燃气经旋风分离器7后依次通过旋风除尘器9、过热器10、余热锅炉11和预热器12，得到温度为431℃、热值为11500kj/Nm3的高品质燃气。

Claims (6)

1.一种富氧生物质循环流化床气化系统，其特征在于生物质从气化炉的中下部加入，经预热器预热的富氧空气和过热水蒸气由气化炉底部加入，生物质在床料辅助作用下快速流化，发生热解及气化反应，通过调节生物质原料、富氧空气和过热蒸气的量，使得气化炉内温度始终控制650～950℃的范围内，产生的高温燃气经旋风分离器进行气固分离，燃气中的残炭和床料由返料装置从气化炉下部送回气化炉继续反应，高温燃气依次通过旋风除尘器、过热器、余热锅炉、预热器后离开系统。
2.根据权利要求1所述的一种富氧生物质循环流化床气化系统，其特征在于富氧空气氧气浓度不低于30％，进入气化炉前的温度不高于500℃。
3.根据权利要求1所述的一种富氧生物质循环流化床气化系统，其特征在于过热蒸气的过热度为10～500℃。
4.根据权利要求1所述的一种富氧生物质循环流化床气化系统，其特征在于床料为河沙、石英砂、陶瓷球、灰渣，粒径小于3mm。
5.根据权利要求1所述的一种富氧生物质循环流化床气化系统，其特征在于高温燃气进入过热器之前温度不低于600℃，经预热器后温度不低于400℃。
6.根据权利要求1所述的一种富氧生物质循环流化床气化系统，其特征在于生物质原料水分含量小于40％，颗粒粒径小于4cm。
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