[发明专利]一种生物质气化方法

说明书

技术领域

本发明属生物质能源转换技术领域，特别是涉及一种生物质气化方法

背景技术

随着能源供应形势的日益紧张和环保意识的日益加强，可再生、几乎无污染 的生物质能源越来越受到人们的重视。气化是生物质能重要的利用途径之一。生 物质气化是以生物质为原料，空气、氧气(或富氧气体)、水蒸汽等为气化剂， 在高温条件下通过热化学反应将生物质转化为可燃气体的过程。气化的目标是使 原料中的能量尽可能地转移到可燃气体中，同时最大化降低燃气中的焦油含量。

无论是固定床还是流化床，传统的气化技术所产燃气中都存在较多焦油，这 些焦油的处理较为困难，容易对环境形成二次污染。随着气化技术的不断发展， 产生了一些脱除焦油的新方法。例如，申请号为200510043836.0的发明专利， 公开了一种低焦油生物质气化方法和装置，该专利通过把生物质热解和热解产物 的裂解气化两个过程分开，将生物质转变成焦油含量极低的可燃气体。但该专利 公布的技术方案热解过程需要外加热源，且整个方法实现过程中需要多个设备组 成，系统结构复杂，另外，炉排上方的半焦与下行的气体发生还原后仍具有较高 的含碳量，系统的碳转化率较低。

从上述内容可以看出，传统气化技术存在焦油含量高的缺点，现有气化技术 中存在热解过程需要外热源、实现困难、系统装置结构复杂等不足。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种简单、高效、洁净的生 物质气化方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种分段气化三点连续通入气化剂的生物 质气化方法。该方法将整个生物质气化过程分三个步骤进行，即干燥热解、燃烧 还原和气体重整，在生物质干燥热解过程中提供一次气化剂，在燃烧还原过程中 提供二次气化剂，在气体重整过程中提供三次气化剂。上述三个步骤在同一气化 装置中的三个相对独立的空间内分开且连续进行，最终得到几乎无焦油的高品质 产品气。

具体实现步骤为：

(1)生物质和一次气化剂在间接换热作用下发生干燥热解和部分气化反应；

(2)热解和部分气化后的半焦与通入的二次气化剂发生燃烧还原反应；

(3)热解和部分气化后的气态产物(含大量焦油)及由半焦和二次气化剂 燃烧还原后所产生的气态产物共同与通入的三次气化剂混合，发生不完全氧化燃 烧反应，实现气体成分的重整，同时焦油得到了充分裂解，最终得到洁净的高品 质产品气。

在上述步骤(1)中，生物质与一次气化剂送入气化装置后，首先在相对独 立的空间内间接加热进行干燥，原料中的水分蒸发，此时温度一般在250℃以下。 随着温度的升高，热解反应发生，原料中的挥发份析出，生物质转化为焦油、半 焦、CO、CO₂、H₂O、H₂、CH₄、CmHn等。热解反应发生的温度范围为350℃ ～800℃。伴随着反应的进行，部分热解产物与一次气化剂发生燃烧反应，释放出 的热量为热解反应提供能量，反应深度增加，同时燃烧产物通过料层使得生物质 得到均匀加热。活跃的碳氢化合物与氧结合，大分子内的化学键得到部分断裂。

在上述步骤(2)中，步骤(1)产生的炽热半焦在一个相对独立的空间内与 通入的二次气化剂先发生燃烧反应继而发生还原反应，产生CO、CO₂、H₂O、 H₂、CH₄、CmHn等。步骤(2)中气固接触时间约为2～8s，反应温度控制在半 焦的熔融点以下，一般在900℃以下。步骤(1)产生的半焦与原始生物质原料 相比，物理形态上有了较大改观，流动性更好，避免了料层内架桥现象的发生； 由于步骤(1)可以通入气化剂使得热解反应进行得非常充分，所产半焦活性相 应提高，进入步骤(2)时使得燃烧还原反应进行地更加顺利，获得较高的碳转 化效率。半焦燃烧后的固体产物即灰作为残渣排出系统。