[发明专利]生物质即时气化燃用方法及装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种生物质气化燃用方法及装置，尤其是一种“贮料不贮气”的生物质即时气化燃用方法及装置，属生物质能清洁转化利用技术领域。

背景技术：

目前可以将生物质转化成燃气的气化方法及装置种类繁多，但由于烟尘和焦油的二次污染问题一直得不到有效解决，致使我国生物质气化利用工作进展缓慢，已投产的生物质集中气化供气装置也大部分陷于瘫痪状态，广大农民仍被迫使用热效率低且烟尘污染十分严重的传统柴灶或蜂窝煤炉。为了解决生物质气化利用过程中的烟尘和焦油污染问题，国家有关科研部门一直把目光盯在“无焦燃气的气化方法与装置”的研发上，而忽略了对含焦生物质燃气燃烧的研究，尤其是忽略了对“贮料不贮气”的生物质即时气化燃用方法及装置的研究，如中国专利“热裂解除焦生物质气化炉”(专利号：ZL00101428.5)和“一种低焦油生物质气化方法和装置”(专利号：ZL200510043836.0)等等，这些旨在获取“无焦燃气”的气化方法及装置不仅工艺复杂、设备造价高、操作难度大、气化成本高，而且由于其赖以对生物质焦油进行裂解转化的催化反应床或高温裂解区均为有限缺氧区，当含有焦油(大分子有机化合物)的生物质燃气流经该缺氧区时，难以获得足以使“焦油大分子”实现完全裂解转化所需的反应条件(包括停留时间、反应温度和离子基团的供给等等)，因而其最终所得生物质燃气仍不可避免地含有一定量的生物质焦油，这种含有焦油的生物质燃气不适合利用管道远距离输送，也不能在现有技术的普通燃气灶灶头实现完全燃烧，因而不能用于民用领域。

与此相反，一些正在全国各地热炒的民间气化炉，虽然在生物质气化与燃烧的整体设计工艺上有所探索，但因缺乏对生物质气化及其燃气燃烧机理的深入研究，大都流于低水平的简单组合，因而在实际使用过程中，烟尘和焦油污染依旧，例如由湖南省张家界三木能源有限公司周海军同志研发的一种整体式复合气化炉(申请号：200610166019.9)和中国专利：生物质气化炉点火及气化装置(专利号ZL200520050980.2)及其配套生物质燃气灶(专利号ZL03284074.8)等等，在实际使用过程中就存在极其严重的焦油污染问题，正因如此，长期以来凡是流入家庭使用的现有生物质气化炉及其燃用装置，均无一例外地成了这些用户“劳命伤财”的家庭摆设，究其原因，主要是现有技术的生物质气化炉及其燃用装置除存在以上所述的“焦油污染”外，同时还或多或少地存在以下所述的各种缺限：

1、烟尘污染十分严重，尤其是中途开盖加料时，炉口均有浓烟逸出，严重影响正常作业，不仅不能改善农民现有“烟熏火燎”的生活状况，反而在一定程度上加重了农民室内污染程度，因此农民不能接受；

2、产气速度慢，产气时断时续，制气很不稳定，从而影响正常炊事作业；

3、燃气热值小，火焰温度低，其热流量不能满足一般做饭炒菜的正常需要；

4、燃气质量差，燃气燃烧不完全，炉头点燃困难，二次污染比较严重；

5、主炉点火不便，且点火时烟尘污染严重；

6、用料要求十分严格，不能使用含水率较高的物料，更不能往炉内添加生活垃圾，因而不能用于垃圾处理；

7、物料利用不充分，热效率低，节能效果差；

8、封火后炉内遗气外逸，会对室内外环境造成二次污染，严重影响用户和周围居民的身体健康，不利环境保护；

9、设备故障多，操作难度大，使用寿命短，组装维修困难。

经本发明人多年的研究认为：

1、“水”是生物质气化利用过程中，产生“烟尘和焦油污染“的主要罪魁祸首，是影响生物质气化和使生物质燃气难以实现完全燃烧并产生二次污染的主要原因之一，同时也是影响“燃气热值，火焰温度和热效率”的主要因素之一，因此，必须予以严格控制，但是长期以来，国内外的科技工作者一直把“水”当作宝贝，有的甚至把生物质气化炉当成煤炭气化炉往炉内“补水”或将燃气冷凝液(含水90％以上)全部返回气化炉，例如由湖南省张家界三木能源有限公司周松林同志研发的一种制气炉(专利号ZL200520052111.3)就在其气化反应炉内设有补水装置，其实对不以纯氧作气化剂的生物质气化炉来说，往炉内补水或充入水蒸汽的作法，是一种得不偿失的错误作法，也是国内外科技工作者的一大思想误区，可以说它在一定程度上阻碍了生物质能清洁转化利用技术的发展；