CN104531223A - 一种高效流化床生物质气化方法及实现该方法的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效流化床生物质气化方法及实现该方法的装置，此方法及其实施装置将通过流化床产生的生物质燃气逐次降温至排出使用，并将生物质燃气降温过程中的热量通过换热装置预热气化介质以及干燥裂解生物质原料，使能源达到最大利用率，以扩大气化效率及气化强度，并能降低气化装置的投资和运营成本，生物质燃气在对生物质原料干燥和裂解的过程中，也能去除生物质燃气的焦油和灰尘，达到有效净化的目的，此发明用于生物质气化和净化技术领域。

Description

一种高效流化床生物质气化方法及实现该方法的装置
技术领域
本发明涉及生物质气化和净化技术领域，特别是涉及一种高效流化床生物质气化方法及实现该方法的装置。
背景技术
生物质能具有资源丰富、廉价、可再生、清洁等特点，它的开发与应用一直引起广泛的关注，生物质气化是一种常见的生物质能转换技术。生物质气化是以空气、富氧水蒸气及其混合物为气化介质，通过气化装置将固体生物质转化为可燃气的技术，工艺原理分为干燥、热解、氧化、还原四个过程，生物质气化后的燃气可用于燃烧、发电、合成化学产品等。
生物质气化装置是气化技术的核心设备，目前研究最多的是固定床和流化床工艺。固定床工艺技术简单、操作方便，但炉内气化过程难于控制，炉内物质容易搭桥形成空腔，随机性大，处理量较小。流化床的优点是连续运行能力强、燃气质量稳定、气化强度高，适用于工业化大规模生产，其缺点是粗燃气中灰尘含量高，焦油含量也偏高，需进一步净化，工艺复杂，投资及运营成本高。
焦油是生物质气化产生燃气过程中不可避免的副产物，生物质气化装置产生的焦油含量为10～200g/Nm3，能量占生物质总能量的5%～15%，焦油含量过高导致能量浪费、气化效率降低。焦油在高温下可裂解，成气态，在温度低于200℃时，开始凝结为液体，造成设备腐蚀、管道堵塞、污染环境等，不利于气化系统的长期稳定运行。
传统的生物质气化工艺主要通过物理方法移除焦油，产生洗焦废水，造成二次污染，且废水处理成本高。
发明内容
    为解决上述问题，本发明提供一种可有效扩大气化效率及气化强度，提高燃气净化程度且能降低运营和投资成本的高效流化床生物质气化方法和实现该方法的装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种高效流化床生物质气化方法，包括以下步骤：
1) 、在流化床中,从下部输入的生物质原料与从底部输入的气化介质发生氧化还原反应，产生生物质燃气；
2) 、在燃气输送风机作用下，生物质燃气首先经气化介质预热器预热气化介质，再经干燥裂解器加热生物质原料，使其干燥和部分裂解，生物质燃气在此过程中去除焦油和灰尘，预热后的气化介质经风机输送至流化床底部，生物质原料经螺旋送料机输送至流化床下部；
3) 、过滤后的生物质燃气经燃气输送风机输出至燃烧设备。
进一步作为本发明技术方案的改进，步骤1）中经流化床生产的生物质燃气温度为500～650℃。
进一步作为本发明技术方案的改进，步骤2）中与气化介质预热器换热后的生物质燃气温度低于400℃，升温后的气化介质温度高于300℃。
进一步作为本发明技术方案的改进，步骤3）中经过生物质原料后的生物质燃气温度低于100℃。
一种实施高效流化床生物质气化方法的装置，包括干燥裂解室和流化床本体，干燥裂解室的底部设有伸入流化床本体下部的螺旋送料机，干燥裂解室和流化床本体的顶部通过燃气通道连接，干燥裂解室的上部设有料仓，流化床本体的顶部设有气化介质预热器和与气化介质预热器相连输入气化介质的风机，经过气化介质预热器后的气化介质输入流化床本体的底部。
进一步作为本发明技术方案的改进，流化床本体的底部位于气化介质输入口的上方设有布风板和排布在布风板上的若干风帽，流化床本体的底部位于布风板的下方设有冷渣机和位于冷渣机底部的炭渣出口。
进一步作为本发明技术方案的改进，与干燥裂解室的底部相连设有输出生物质燃气的燃气输送风机，燃气输送风机通过燃气输出管道输送中燃气燃烧设备。
进一步作为本发明技术方案的改进，料仓上设有两道彼此平行的液压闸阀，各液压闸阀通过液压缸驱动。
进一步作为本发明技术方案的改进，燃气通道与流化床本体、干燥裂解室以及料仓的底部均密封。
本发明的有益效果：此高效流化床生物质气化方法及实现该方法的装置将通过流化床产生的生物质燃气逐次降温至排出使用，并将生物质燃气降温过程中的热量通过换热装置预热气化介质以及干燥裂解生物质原料，使能源达到最大利用率，以扩大气化效率及气化强度，并能降低气化装置的投资和运营成本，生物质燃气在对生物质原料干燥和裂解的过程中，也能去除生物质燃气的焦油和灰尘，达到有效净化的目的。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明实施例整体结构示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明为一种高效流化床生物质气化方法，包括以下步骤：
1) 、在流化床中,从下部输入的生物质原料与从底部输入的气化介质发生氧化还原反应，产生生物质燃气；
2) 、在燃气输送风机作用下，生物质燃气首先经气化介质预热器预热气化介质，再经干燥裂解器加热生物质原料，使其干燥和部分裂解，生物质燃气在此过程中去除焦油和灰尘，预热后的气化介质经风机输送至流化床底部，生物质原料经螺旋送料机输送至流化床下部；
3) 、过滤后的生物质燃气经燃气输送风机输出至燃烧设备。
一种实施高效流化床生物质气化方法的装置，包括干燥裂解室9和流化床本体2，干燥裂解室9的底部设有伸入流化床本体2下部的螺旋送料机7，干燥裂解室9和流化床本体2的顶部通过燃气通道连接，干燥裂解室9的上部设有料仓4，流化床本体2的顶部设有气化介质预热器1和与气化介质预热器1相连输入气化介质的风机3，经过气化介质预热器1后的气化介质输入流化床本体2的底部。
此高效流化床生物质气化方法及实现该方法的装置将通过流化床本体2产生的生物质燃气逐次降温至排出使用，并将生物质燃气降温过程中的热量通过换热装置预热气化介质以及干燥裂解生物质原料，使能源达到最大利用率，以扩大气化效率及气化强度，并能降低气化装置的投资和运营成本，生物质燃气在对生物质原料干燥和裂解的过程中，也能去除生物质燃气的焦油和灰尘，达到有效净化的目的。
作为本发明优选的实施方式，步骤1）中经流化床生产的生物质燃气温度为500～650℃。
作为本发明优选的实施方式，步骤2）中与气化介质预热器换热后的生物质燃气温度低于400℃，升温后的气化介质温度高于300℃。
作为本发明优选的实施方式，步骤3）中经过生物质原料后的生物质燃气温度低于100℃。
作为本发明优选的实施方式，流化床本体2的底部位于气化介质输入口的上方设有布风板和排布在布风板上的若干风帽，流化床本体2的底部位于布风板的下方设有冷渣机8和位于冷渣机8底部的炭渣出口。
作为本发明优选的实施方式，与干燥裂解室9的底部相连设有输出生物质燃气的燃气输送风机6，燃气输送风机6通过燃气输出管道输送中燃气燃烧设备。
作为本发明优选的实施方式，料仓4上设有两道彼此平行的液压闸阀5，各液压闸阀5通过液压缸驱动。
作为本发明优选的实施方式，燃气通道与流化床本体2、干燥裂解室9以及料仓4的底部均密封。
预热后的气化介质与干燥裂解后的生物质原料在流化床本体2内反应，气化效率可高达90%，气化强度可达1500kg/(m2·h)。
气化介质预热器采用高温陶瓷管制作且错列布置。
作为进料系统的料仓4采用分级进料方式及双密封的液压闸阀5。
排渣系统采用干式连续排渣方式，并采用夹套水冷式的冷渣机实现炭渣的降温。
由于流化床本体2与干燥裂解室9独立布置，生物质气化过程中的氧化还原反应在流化床本体2内进行，大大提高装置的气化效率及气化强度，干燥裂解室9采用固定床形式，有效过滤生物质燃气中的杂质，达到净化生物质燃气的效果。
流化床本体2产生的生物质燃气中的焦油以气态形式存在，生物质燃气经气化介质预热器降温后，部分焦油冷凝重新返回流化床本体2内参与反应。生物质燃气经装满生物质原料的干燥裂解室9进一步降温至100℃以下，96%的焦油及灰尘冷凝被生物质原料滞留，随原料经螺旋送料器7进入流化床本体2中参与反应，生物质燃气中大部分的焦油在流化床本体2中循环反应，最终降低了生物质燃气中的焦油及灰含量，确保了生物质燃气的洁净度，同时利用了焦油的热量。
由于气化介质预热器1降低生物质燃气温度的同时加热了气化介质，高温气化介质进入流化床本体2反应有利于提高反应速率。
进料系统采用分级进料方式及双密封的液压闸阀5，第一级进料时，第一级的液压闸阀5打开，第二级液压闸阀5关闭，在第二级进料时，第一级的液压闸阀5关闭，第二级液压闸阀5打开，确保进料系统的连续密封性，两级的液压闸阀5的动力装置采用全液压结构形式，可控性强，密封效果好，无漏气风险。
排渣系统采用干式连续排渣方式，并采用夹套水冷式的冷渣机实现炭渣的降温，一方面避免了产生洗渣废水，造成二次污染，且便于装卸运输及回收利用。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种高效流化床生物质气化方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）、在流化床中,从下部输入的生物质原料与从底部输入的气化介质发生氧化还原反应，产生生物质燃气；
2）、在燃气输送风机作用下，生物质燃气首先经气化介质预热器预热气化介质，再经干燥裂解器加热生物质原料，使其干燥和部分裂解，生物质燃气在此过程中去除焦油和灰尘，预热后的气化介质经风机输送至流化床底部，生物质原料经螺旋送料机输送至流化床下部；
3）、过滤后的生物质燃气经燃气输送风机输出至燃烧设备。
2.根据权利要求1所述的高效流化床生物质气化方法，其特征在于：所述步骤1）中经流化床生产的生物质燃气温度为500～650℃。
3.根据权利要求2所述的高效流化床生物质气化方法，其特征在于：所述步骤2）中与气化介质预热器换热后的生物质燃气温度低于400℃，升温后的气化介质温度高于300℃。
4.根据权利要求3所述的高效流化床生物质气化方法，其特征在于：所述步骤3）中经过生物质原料后的生物质燃气温度低于100℃。
5.一种实施权利要求1～4中任意一项所述高效流化床生物质气化方法的装置，其特征在于：包括干燥裂解室（9）和流化床本体（2），所述干燥裂解室（9）的底部设有伸入流化床本体（2）下部的螺旋送料机（7），所述干燥裂解室（9）和流化床本体（2）的顶部通过燃气通道连接，所述干燥裂解室（9）的上部设有料仓（4），所述流化床本体（2）的顶部设有气化介质预热器（1）和与所述气化介质预热器（1）相连输入气化介质的风机（3），经过所述气化介质预热器（1）后的气化介质输入流化床本体（2）的底部。
6.根据权利要求5所述的高效流化床生物质气化装置，其特征在于：所述流化床本体（2）的底部位于气化介质输入口的上方设有布风板和排布在布风板上的若干风帽，所述流化床本体（2）的底部位于布风板的下方设有冷渣机（8）和位于冷渣机（8）底部的炭渣出口。
7.根据权利要求5所述的高效流化床生物质气化装置，其特征在于：与所述干燥裂解室（9）的底部相连设有输出生物质燃气的燃气输送风机（6），所述燃气输送风机（6）通过燃气输出管道输送中燃气燃烧设备。
8.根据权利要求5所述的高效流化床生物质气化装置，其特征在于：所述料仓（4）上设有两道彼此平行的液压闸阀（5），各所述液压闸阀（5）通过液压缸驱动。
9.根据权利要求5所述的高效流化床生物质气化装置，其特征在于：所述燃气通道与流化床本体（2）、干燥裂解室（9）以及料仓（4）的底部均密封。
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