CN104789270A - 生物质两段式干馏气化工艺及装置 - Google Patents

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Abstract

生物质两段式干馏气化工艺及装置，干馏步骤：液化气在干馏气燃烧产生的高温烟气进入干馏器，生物质进入干馏器热解；进入干馏气燃烧炉内燃烧；干馏气及气态焦油燃烧的高温烟气为生物质干馏供热；气化步骤：经干馏器的中温烟气，为气化炉提供高温蒸汽气化剂；干馏后的生物质进入气化炉内气化；产生的气化气为气化炉提供高温蒸汽和高热值气化剂；气化气经过气处理模块至用户。装置为干馏器上部与进料封气仓连接，下部与出料封气仓、气化炉、除尘器、空气加热器、气处理模块和气化气风机连接；干馏器连接干馏器燃烧炉、干馏器蒸汽发生器和风机；干馏器蒸汽发生器与气化炉和空气加热器相连；气化炉下端连接出灰封气仓；除尘器下端连接第二出灰封气仓。

Description

生物质两段式干馏气化工艺及装置
技术领域：
本发明涉及生物质干馏气化方法和设备，特别涉及一种生物质两段式干馏气化工艺及装置。
背景技术
传统的生物质气化炉，其气化工艺及装置，工艺一般为生物质直接在气化炉进行气化，气化剂为常温空气。装置一般为上吸式或者下吸式生物质气化炉。这种干馏气化工艺及装置为生物质的气化发挥了作用，但其同时存在着如下的缺点或不足：①气化过程产生大量焦油，焦油含量一般高达20g/m3以上，焦油冷凝后会沉积在管道、阀门、仪表和灶具上，严重影响系统正常运行；②清除焦油困难极大，目前尚没有很有效的办法做到完全清除；③焦油的清除不仅浪费了焦油自身所含的能量，而且带来了二次污染；④普通气化炉空气作为气化剂，气化气中N2含量高，热值低，热值大约在4.6MJ/m3左右；⑤气化气焦油的存在，增加了维护强度，提高了运行成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物质两段式干馏气化工艺，采用生物质干馏和气化两段工艺，利用生物质干馏过程中析出的干馏气及气态焦油，在焦油尚未冷却的气态下全部燃烧，回收利用干馏气及气态焦油所含的热量，以满足生物质干馏过程中所需的能耗；干馏燃烧后烟气余热与气化余热分别为气化炉提供高温蒸汽与高温空气气化剂，产生高热值气化气，不仅避免焦油脱除的难题及带来的二次污染，而且完全回收利用了焦油所含的能量，又有效地克服或避免上述现有技术中存在的缺点或不足。
本发明所述的另一个目的是提供一种生物质两段式干馏气化装置，采用风机、干馏器蒸汽发生器、封气仓、夹层干馏器、干馏气燃烧炉、气处理模块、空气加热器、除尘器和气化炉的联合工艺装置，将生物质热解析出的干馏气及气态焦油，通过干馏气燃烧炉完全燃烧，干馏后的生物质再进入气化炉气化，既避免气化过程中焦油的产生，又克服上述现有技术中存在的缺点或不足。
本发明所述的生物质两段式干馏气化工艺，包括生物质干馏和气化两段工艺，其特征在于所述干馏和气化工艺在生物质两段式干馏气化装置中进行，生物质干馏工艺步骤为：A）干馏气燃烧炉通入液化气，液化气燃烧后产生的高温烟气进入干馏器夹层内进行预热，当干馏器达到预定温度500℃～600℃后，生物质开始通过出料封气仓进入干馏器进行绝氧热解，热解过程中析出干馏气及气态焦油；B）在气态焦油尚未冷却的状态下，进入干馏气燃烧炉内全部燃烧；C）干馏气及气态焦油在干馏气燃烧炉5燃烧，所产生的高温烟气经过干馏器的夹层壁换热，为流经干馏器内腔的生物质干馏过程提供热能；气化工艺步骤为：D）流经干馏器的高温烟气换热形成中温烟气，进入干馏器蒸汽发生器，为气化炉提供高温蒸汽气化剂； E）干馏后的生物质经过第二出灰封气仓进入气化炉内进行气化；F）气化产生的气化气经过除尘器除尘后，进入空气加热器内进行换热，换热后的气化气余热和换热后的烟气余热，为气化炉提供110℃～120℃的高温蒸汽和300℃～600℃的高温空气气化剂，产生5.0MJ/m3～8.0MJ/m3的的高热值气化气，为气化炉提供高热值气化剂；G）换热后的气化气经过气处理模块冷却、过滤后，由气化气风机泵送到燃气发电。
其中，所述生物质的干馏过程在干馏器4内绝氧环境下进行，干馏器的进出料口安装连接有进出料封气仓，以确保干馏过程的绝氧环境。所述干馏器内产生的干馏气输入到干馏气燃烧炉内，燃烧后所产生的高温烟气再输入到干馏器夹层内，通过夹层壁加热干馏器内腔的生物质到450℃～550℃实现生物质干馏。所述生物质干馏过程所需的能耗，全部由燃烧干馏气及气态焦油释放的热能通过干馏器夹层换热提供。所述进入气化炉进行气化的生物质，干馏过程中的可热解的挥发份及焦油全部析出，干馏后的生物质在气化过程中只产生清洁的气化气与草木灰。所述气化炉内的气化剂由110℃到120℃的高温蒸汽与300℃高温空气按照质量比1：2到1：4的比例进入气化炉内混合后形成。
本发明所述生物质两段式干馏气化装置，包括风机、干馏器蒸汽发生器、进料封气仓、干馏器、干馏气燃烧炉、气化气风机、气处理模块、空气加热器、除尘器、气化炉。所述夹层干馏器通过管道，上部与进料封气仓相连接，下部顺次与出料封气仓、气化炉、除尘器、空气加热器、气处理模块和气化气风机相连接；夹层干馏器的一边连接有干馏器燃烧炉，另一边顺次连接有干馏器蒸汽发生器和风机；干馏器蒸汽发生器还顺次与气化炉和空气加热器相连接；气化炉下端连接有出灰封气仓；除尘器下端连接有第二出灰封气仓。
其中，所述干馏器为夹层式结构，其进料口安装连接有进料封气仓，出料口安装连接有出料封气仓。所述干馏器为夹层式结构，内腔安装有输料螺旋。
本发明与现有技术相比较具有如下优点：
1、干馏过程干馏气及焦油全部析出，并且完全燃烧利用，工艺节能环保；
2、生物质气化气不含焦油，避免焦油脱除难题，无二次污染物排放；
3、夹层干馏器结构设计合理，生物质干馏均匀、充分；
4、焦油燃烧回收利用，能量利用转换率高，无有害气体排放，利于环保；
5、系统自身余热产生高温蒸汽与高温空气作为气化剂，减小气化气中的N2的含量，减小气化气中H2含量，气化反应温度高、反应速率高，气化气热值高，热值可达7MJ/m3以上；
6、干馏阶段产生的干馏气及伴生的焦油，燃烧后产生大量热能，可以将含水量在20%以内的生物质在无需外界提供热能的情况下，依靠自身燃烧释放的热能进行干馏。
7、气化工艺对各种生物质原料的适应性广，操作弹性大。
附图说明
图1为本发明的一种实施例流程结构示意图；
图2为按图1所示的干馏器结构示意图。
具体工作方式
一种生物质两段式干馏气化工艺，包括生物质干馏和气化两段工艺，其特征在于所述干馏和气化工艺在生物质两段式干馏气化装置中进行，生物质干馏工艺步骤为：A）干馏气燃烧炉5通入液化气，液化气燃烧后产生的高温烟气进入干馏器4夹层内进行预热，当干馏器4达到预定温度500℃～600℃后，生物质开始通过出料封气仓13进入干馏器4进行绝氧热解，热解过程中析出干馏气及气态焦油；B）在气态焦油尚未冷却的状态下，进入干馏气燃烧炉5内全部燃烧；C）干馏气及气态焦油在干馏气燃烧炉5燃烧，所产生的高温烟气经过干馏器4的夹层壁15换热，为流经干馏器4内腔的生物质干馏过程提供热能；气化工艺步骤为：D）流经干馏器4的高温烟气换热形成中温烟气，进入干馏器蒸汽发生器2，为气化炉12提供高温蒸汽气化剂； E）干馏后的生物质经过第二出灰封气仓9进入气化炉12内进行气化；F）气化产生的气化气经过除尘器10除尘后，进入空气加热器8内进行换热，换热后的气化气余热和换热后的烟气余热，为气化炉12提供110℃～120℃的高温蒸汽和300℃～600℃的高温空气气化剂，产生5.0MJ/m3～8.0MJ/m3的高热值气化气，为气化炉12提供高热值气化剂；G）换热后的气化气经过气处理模块7冷却、过滤后，由气化气风机6泵送到燃气发电。
生物质的干馏过程在干馏器4内绝氧环境下进行，干馏器4的进出料口安装连接有进出料封气仓3、13，以确保干馏过程的绝氧环境。干馏器4内产生的干馏气输入到干馏气燃烧炉5内，燃烧后所产生的高温烟气再输入到干馏器4夹层内，通过夹层壁加热干馏器4内腔的生物质到450℃到550℃实现生物质干馏。所述生物质干馏过程所需的能耗，全部由燃烧干馏气及气态焦油释放的热能通过干馏器4夹层换热提供。进入气化炉进行气化的生物质，干馏过程中可热解的挥发份及焦油全部析出，干馏后的生物质在气化过程中只产生清洁的气化气与草木灰。气化炉12内的气化剂由110℃到120℃的高温蒸汽与300℃高温空气按照质量比1：2到1：4的比例进入气化炉12内混合后形成。
参阅图1-图2，一种生物质两段式干馏气化装置，包括风机1、干馏器蒸汽发生器2、进料封气仓3、干馏器4、干馏气燃烧炉5、气化气风机6、气处理模块7、空气加热器8、除尘器10、气化炉12。夹层干馏器4通过管道，上部与进料封气仓3相连接，下部顺次与出料封气仓13、气化炉12、除尘器10、空气加热器8、气处理模块7和气化气风机6相连接；夹层干馏器4的一边连接有干馏器燃烧炉5，另一边顺次连接有干馏器蒸汽发生器2和风机1；干馏器蒸汽发生器2还顺次与气化炉12和空气加热器8相连接；气化炉12下端连接有出灰封气仓11；除尘器10下端连接有第二出灰封气仓9。
干馏器4为夹层式结构，其进料口安装连接有进料封气仓3，出料口安装连接有出料封气仓13。干馏器4为夹层式结构，内腔安装有输料螺旋14。
运行时，干馏气燃烧炉5通入液化气，液化气燃烧后产生的高温烟气进入干馏器4夹层内，将夹层干馏器4预热。干馏气燃烧炉5的高温烟气流经干馏器4形成中温烟气，进入干馏器蒸汽发生器2，用于产生高温蒸汽气化剂，经干馏器蒸汽发生器2换热后的低温烟气由烟气风机1排空。当干馏器4达到预定温度后，生物质开始通过出料封气仓13进入干馏器4内进行干馏，产生干馏气。产生的干馏气进入干馏气燃烧炉5内燃烧，并逐步取代液化气。燃烧后的干馏气进入气化炉12内进行气化，气化后的生物质灰经过出灰封气仓11排出。气化产生的气化气首先经过除尘器10除尘后，进入空气加热器8内进行换热，为气化炉12提供高温空气气化剂，换热后的气化气经过气处理模块7冷却、过滤后，由气化气风机6泵送到后续气化气燃气发电设备。120℃高温蒸汽与300℃高温空气按照质量比1:2.5的比例混合后形成气化剂，进入气化炉12内。

Claims (9)

1.一种生物质两段式干馏气化工艺，包括生物质干馏和气化两段工艺，其特征在于所述干馏和气化工艺在生物质两段式干馏气化装置中进行，生物质干馏工艺步骤为：A）干馏气燃烧炉通入液化气，液化气燃烧后产生的高温烟气进入干馏器夹层内进行预热，当干馏器达到预定温度500℃～600℃后，生物质开始通过出料封气仓进入干馏器进行绝氧热解，热解过程中析出干馏气及气态焦油；B）在气态焦油尚未冷却的状态下，进入干馏气燃烧炉内全部燃烧；C）干馏气及气态焦油在干馏气燃烧炉燃烧，所产生的高温烟气经过干馏器的夹层壁换热，为流经干馏器内腔的生物质干馏过程提供热能；气化工艺步骤为：D）流经干馏器的高温烟气换热形成中温烟气，进入干馏器蒸汽发生器，为气化炉提供高温蒸汽气化剂； E）干馏后的生物质经过第二出灰封气仓进入气化炉内进行气化；F）气化产生的气化气经过除尘器除尘后，进入空气加热器内进行换热，换热后的气化气余热和换热后的烟气余热，为气化炉提供110℃～120℃的高温蒸汽和300℃～600℃的高温空气气化剂，产生5.0MJ/m3～8.0MJ/m3的高热值气化气，为气化炉12提供高热值气化剂；G）换热后的气化气经过气处理模块冷却、过滤后，由气化气风机泵送到燃气发电。
2.根据权利要求1所述的生物质两段式干馏气化工艺，其特征在于所述生物质的干馏过程在干馏器内绝氧环境下进行，干馏器的进出料口安装连接有进出料封气仓，以确保干馏过程的绝氧环境。
3.根据权利要求1所述的生物质两段式干馏气化工艺，其特征在于所述干馏器内产生的干馏气输入到干馏气燃烧炉内，燃烧后所产生的高温烟气再输入到干馏器夹层内，通过夹层壁加热干馏器内腔的生物质到450℃～550℃实现生物质干馏。
4.根据权利要求1所述的生物质两段式干馏气化工艺，其特征在于所述生物质干馏过程所需的能耗，全部由燃烧干馏气及气态焦油释放的热能通过干馏器4夹层换热提供。
5.根据权利要求1所述的生物质两段式干馏气化工艺，其特征在于所述进入气化炉进行气化的生物质，干馏过程中可热解的挥发份及焦油全部析出，干馏后的生物质在气化过程中只产生清洁的气化气与草木灰。
6.根据权利要求1所述的生物质两段式干馏气化工艺，其特征在于所述气化炉内的气化剂由110℃～120℃的高温蒸汽与300℃～600℃的高温空气按照质量比1：2～1：4的比例进入气化炉内混合后形成。
7.一种生物质两段式干馏气化装置，包括风机、干馏器蒸汽发生器、进料封气仓、干馏器、干馏气燃烧炉、气化气风机、气处理模块、空气加热器、除尘器、气化炉，其特征在于所述干馏器通过管道，上部与进料封气仓相连接，下部顺次与出料封气仓、气化炉、除尘器、空气加热器、气处理模块和气化气风机相连接；干馏器的一边连接有干馏器燃烧炉，另一边顺次连接有干馏器蒸汽发生器和风机；干馏器蒸汽发生器还顺次与气化炉和空气加热器相连接；气化炉下端连接有出灰封气仓；除尘器下端连接有第二出灰封气仓。
8.根据权利要求7所述的生物质两段式干馏气化装置，其特征在于所述干馏器为夹层式结构，其进料口安装连接有进料封气仓，出料口安装连接有出料封气仓。
9.根据权利要求7所述的生物质两段式干馏气化装置，其特征在于所述干馏器内腔安装有输料螺旋。
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